На головну

Плазмове отримання технічного вуглецю

  1. I. ОРГАНІЗАЦІЯ ТЕХНІЧНОГО НАГЛЯДУ
  2. XI. Проаналізуйте психокорекційні можливості наступного психотехнического завдання '.
  3. А) ви підтверджуєте отримання листа,
  4. Аналіз науково-технічного рівня виробництва
  5. Афінаж і отримання з концентратів ядерно-чистого урану
  6. Біосфера в період науково-технічного прогресу
  7. Валентний стан і будова атома вуглецю в аліфатичних вуглеводнях

(Сажі)

Як було зазначено вище (розд. 4.2), в результаті плазмового піролізу вуглець сировини, орієнтованого на отримання ацетилену, одним з побічних неминучих продуктів є утворення технічного вуглецю (сажі). Якщо в схемі плазмового виробництва ацетилену виключити стадію загартування і тим самим збільшити час перебування продуктів піролізу в плазмовому реакторі, то основними цільовими продуктами будуть технічний вуглець і водень. Установка в такому вигляді буде працювати на виробництво сажі. Основним доповненням в схемі по обладнанню буде установка могутніших фільтрів і апаратів по упаковці сажі.

Сажа знаходить широке застосування в різних галузях промисловості, особливо у виробництві гуми, пластичних мас, фарб, електродів, композиційних матеріалів і штучного волокна.

Вимоги, що пред'являються до Сажама, дуже різноманітні і залежать від її призначення і способів отримання. Найважливіше - високий ступінь дисперсності і високі структурні якості частинок сажі.

З усіх відомих нових способів отримання високоякісної сажі, мабуть, найбільший інтерес представляє спосіб, заснований на використанні низькотемпературної плазми, який несе в собі всі переваги плазмохімічних процесів.

Сажа, що отримується плазмохімічним способом, володіє високими структурними якостями і високою дисперсністю, які пов'язані зі специфікою реакційного простору, високою температурою і інтенсивністю перетворення вихідних речовин. Залежно від виду сировини сажа, одержувана плазмохімічним способом, близька до термічної, пічної, канальної або ацетиленового сажі. В даному процесі основними побічними продуктами газової фази є водень, метан, ацетилен, етан, пропан, що знаходяться в тих чи інших співвідношеннях, що залежать від виду сировини і устаткування реакторів.

При збільшенні питомої витрати енергії до певної межі можна досягти практично повного перетворення вуглеводневої сировини в сажу і водень. Слід особливо підкреслити, що ступінь структурності плазмохимических саж перевищує всі відомі види саж. Масляне число плазмохимических саж доходить до 4 см3/ Г (для порівняння, масляне число ацетиленового сажі - 2,4 см3/ Г). Питома поверхня плазмохимической сажі ~ 100 м2/ Г, розміри частинок в інтервалі 10-500 A, розподіл часток за розмірами в межах одного агрегату дуже вузьке.

Також необхідно мати на увазі, що отримується сажа не є чистим вуглецевим речовиною. До її складу входить водень. "Типова" брутто-формула сажі - З8Н. Атоми водню можуть перебувати не тільки на поверхні часток саж, а й впроваджуватися всередину частинок або будь-яким чином залишатися там в процесі їх росту.

Всі основні показники якості плазмохимических саж і показники процесу залежать в першу чергу від конструкції реактора. У реакторі, що не забезпечує швидкого і повного перемішування плазмового потоку з сировиною, сажа високої якості не вийде, ступінь конверсії сировини буде низькою. При використанні сировини з високим вмістом парафінів і нафтенов і високим відношенням атомів водню до атомів вуглецю (Н: С) вихід сажі малий, а питома витрата енергії високий, що ставить під сумнів використання такої сировини для отримання сажі. Повний питома витрата енергії на 1 кг сажі становить від 7 до 60 кВт. ч / кг без утилізації тепла і від 4 до 40 кВт. ч / кг з урахуванням утилізації тепла. В установках великого масштабу утилізація тепла можлива до 40-50%. Крім того слід враховувати, що частина витрат енергії (10-20%) повинна бути віднесена на отримання газу з відносно високим вмістом ацетилену і особливо водню. Вихід сажі в залежності від сировини і умов піролізу становить від 20 до 65 мас.% Від використовуваного сировини. Найбільш доцільно використовувати сировину з великим вмістом ароматичних вуглеводнів, які легко розкладаються на елементи вже при відносно невисоких температурах, якщо при цьому забезпечено достатній час перебування їх в реакційній зоні.

У промисловому масштабі плазмохимическое отримання сажі було реалізовано в Росії. Як генератор плазми і реактора використовувався плазмохімічний модуль, розроблений для виробництва ацетилену потужністю 1500 кВт, продуктивністю по сажі ~ 400 кг / год і по сировині ~ 1000 кг / год (виключаючи метанове сировину). Як плазмообразующего (робочого) газу для виробництва плазмохимической сажі використовували або водень, або суміш водню з метаном. По сировині процес був орієнтований на широкий спектр углеродсодержащих речовин, а саме:

· Природні вуглеводні і нафтові фракції (природний газ, бензин і т. Д.);

· Коксохімічна (кам'яновугільна) смола;

· Смоли піролізу виробництва етилену;

· Кубові залишки виробництва каучуку (бутадіон-стірольний і ізопреновий);

· Які містять хлор органічні відходи (кубові залишки виробництва хлоруглеводородов всіх класів - 12 видів).

Вихід сажі до сировини становить ~ 40 мас.%. У цьому випадку (як і в переважній більшості плазмохимических перетворень углеродсодержащих речовин) сажа за своєю якістю і характеристиками близька до ацетиленового сажі, але відрізняється більш вузьким фракційним складом, більш високою дисперсністю і структурованістю. Плазмохимическая сажа, отримана з хлорвмісних органічних відходів, в силу змісту в ній атомів хлору має підвищену вогнестійкість, прискорює вулканізацію гум, підсилює адгезію в порівнянні з традиційними видами саж. Піролізний газ містить водень, метан, ацетилен, а в разі переробки хлорвмісних органічних відходів - хлористий водень.

До складу виробництва сажі входять:

· Підготовка плазмообразующего газу і сировини;

· Піроліз природного газу;

· Охолодження пірогазу;

· Виділення сажі;

· Компримування і осушення пірогазу.

У складі виробництва передбачена одна технологічна лінія з робочим резервом плазмоагрегата.

 




Речовин в плазмі | углеродсодержащими СИРОВИНИ | вуглецевмісних сполук | І рідкого вуглець сировини | вуглецевмісних сполук | Плазмохимическое отримання ацетилену з вугілля | природної сировини | Бурого вугілля і пального сланцю Джамского прояви | Характеристика горючого сланцю Джамского прояви | Переробки горючих сланців Джамского прояви |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати