Реактор для отримання технічного вуглецю

Реферат: UA 77409 U UA 77409 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області виробництва технічного вуглецю з рідкої сировини, зокрема, до технологічного устаткування для отримання середньоактивних марок технічного вуглецю, вживаних як посилюючий наповнювач при виробництві шин і інших гумотехнічних виробів. Відомий реактор для отримання технічного вуглецю (див. патент України № 47067, МПК (2009) С09С1/00, дата публікації 11.01.2010), що містить металевий корпус, внутрішня поверхня якого футерована вогнетривким матеріалом, і послідовно і співвісно розташовані в корпусі камеру для подачі повітря, оснащену засобом для подачі повітря, камеру горіння, оснащену засобом для подачі палива, камеру реакції, оснащену радіально встановленими сировинними форсунками, і камеру загартування, оснащену форсунками для подачі води. Камера реакції виконана східчастою і містить щонайменше дві циліндрові ділянки, з діаметрами, що зменшуються в напрямі від камери реакції до камери загартування. Сировинні форсунки в камері реакції встановлені таким чином, що співвідношення відстані від передньої стінки камери горіння до діаметра циліндрової ділянки більшого діаметра камери реакції складає 1,35-1,45. Співвідношення діаметрів камери горіння і циліндрової ділянки більшого діаметра камери реакції складає 1:1. Вказаний реактор унаслідок "близького" розташування сировинних форсунок не дозволяє забезпечити достатню повноту спалювання палива - природного газу (вуглеводнева сировина уприскується в продукти неповного спалювання, унаслідок чого має місце недостатньо ефективне протікання процесу змішування вуглеводневої сировини), що негативно позначається на таких показниках якості технічного вуглецю, як світлопропускання толуольного екстракту, чистота і однорідність технічного вуглецю. При цьому має місце збільшення витрати природного газу, що збільшує вартість кінцевого продукту. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення відомого реактора, в якому за рахунок іншого розміщення сировинних форсунок в камері реакції забезпечується уприскування вуглеводневої сировини в продукти повного спалювання і, як наслідок, повнота спалювання палива і ефективне протікання процесу змішування вуглеводневої сировини. Це дозволяє стабілізувати протікання процесів в камері реакції і істотно підвищити такі показники якості технічного вуглецю, як світлопропускання толуольного екстракту, чистоту і однорідність технічного вуглецю. Поставлена задача вирішується тим, що в реакторі для отримання технічного вуглецю, що містить металевий корпус, внутрішня поверхня якого футерована вогнетривким матеріалом, і послідовно і співвісно розташовані в корпусі камеру для подачі повітря, оснащену засобом для подачі повітря, камеру горіння, оснащену пальником для подачі палива, камеру реакції, оснащену радіально встановленими сировинними форсунками, і камеру загартування, оснащену радіально встановленими форсунками для подачі води, при цьому камера реакції виконана східчастою і містить, щонайменше, дві циліндрові ділянки, з діаметрами, що зменшуються в напрямі від камери реакції до камери загартування, згідно корисної моделі сировинні форсунки встановлені в камері реакції таким чином, що співвідношення відстані L від передньої стінки камери горіння до діаметра D1 циліндрової ділянки більшого діаметра камери реакції складає 2,05-2,25. Доцільно, щоб співвідношення діаметрів D камери горіння і згаданого діаметра D 1 камери реакції складало 1:1. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де показана принципова схема пропонованого реактора. Реактор для отримання технічного вуглецю складається з циліндрового металевого корпусу 1, внутрішня поверхня якого футерована вогнетривким матеріалом 2, наприклад, на основі оксиду алюмінію, і послідовно і співвісно розташованих в корпусі 1 камери горіння 3, камери реакції 4 і камери загартування 5. Камера горіння 3 в торцевій частині оснащена газовим пальником 6 для подачі палива, розташованої по подовжній осі реактора, і камерою 7 для подачі повітря, оснащеної патрубком 8 для подачі повітря. Камера горіння 3 оснащена пірометром 9 для контролю і регулювання температури в зоні горіння. Камера реакції 4 оснащена чотирма радіально розташованими сировинними форсунками 10 для подачі вуглеводневої сировини, розташованими із зміщенням одна щодо одної на 90°. Камера реакції 4 виконана східчастою і містить щонайменше дві циліндрові ділянки 11 і 12, виконані відповідно з діаметрами D1 і D2, що зменшуються в напрямі від камери горіння 4 до камери загартування 5. Сировинні форсунки в камері реакції встановлені таким чином, що співвідношення відстані L від передньої стінки камери горіння до її діаметра D1 циліндрової 1 UA 77409 U 5 10 15 20 25 30 35 40 ділянки більшого діаметра складає 2,05-2,25. Співвідношення діаметра D камери горіння до діаметра D1 камери реакції складає 1:1. Камера реакції 4 оснащена пірометром 13, встановленим на заданій відстані від сировинних форсунок 10. Камера загартування 5 оснащена розташованими по її довжині із заданим кроком щонайменше трьома поясами форсунок 14 для подачі води, зміщених один щодо одного в радіальному напрямі на 180°. Робота реактора здійснюється таким чином. Природний газ і заздалегідь нагрітий до температури 450-700 C повітря середнього тиску вводяться, відповідно, через газовий пальник 6 і патрубок 7 в камеру горіння 3. В камері горіння 3 відбувається спалювання суміші при інтенсивному перемішуванні продуктів горіння. Температура продуктів горіння на вході в камеру реакції 4 складає 1600-1900 °C. За рахунок подачі газу і повітря пальником 6, встановленої по подовжній осі реактора, забезпечуються стабільні параметри процесу горіння і спрощується регулювання цим процесом. Унаслідок збільшення відстані L від передньої стінки камери горіння, на якому розташовані сировинні форсунки 10, відбувається уприскування сировини безпосередньо в продукти повного горіння, що підвищує ефективність протікання процесів змішування вуглеводневої сировини. Пірометром 9 здійснюють контроль і регулювання температури в камері горіння і, відповідно, повноту спалювання палива. Унаслідок виконання камери горіння 3 і камери реакції 4 з однаковими діаметрами в камеру реакції 4 поступає направлений і однорідний потік. Через сировинні форсунки 10 під тиском подається вуглеводнева сировина всередину камери реакції 4 з утворенням стрічних факелів, сприяючих процесу реакції. В результаті відбувається випаровування вуглеводневої сировини і часткове його перетворення в продукти реакції технічний вуглець, оксид вуглецю, водяні пари, вуглекислий газ і водень. При цьому зменшується вірогідність коксування сировини на стінках камери реакції. Виконання камери реакції 4 східчастою із зменшенням діаметрів у бік камери загартування забезпечує більш ефективне перемішування продуктів реакції за рахунок створення турбулентності потоку і, як наслідок, підвищує однорідність технічного вуглецю. Пірометром 13 здійснюють контроль і регулювання температури в камері реакції. Остаточне формування фізико-хімічних властивостей технічного вуглецю проводиться в камері загартування 5 шляхом регулювання подачі води через форсунки 14. Температура потоку суміші після подачі води за допомогою форсунок 14 знижується до 800 °C. Далі отримана техвуглецевогазова суміш виводиться з камери загартування 5 для відділення газів від технічного вуглецю. Реактор, що заявляється, дозволяє істотно підвищити якість одержуваного технічного вуглецю по показниках світлопропускання толуольного екстракту, чистоти і однорідності технічного вуглецю. Це забезпечує отримання "м'якого" технічного вуглецю середньоактивних марок із заданими фізико-механічними властивостями, які покращують характеристики міцності таких виробів, як каркаси і камери шин, а також інших подібних гумотехнічних виробів. При цьому має місце зниження витрати природного газу, що знижує вартість кінцевого продукту. Технічне рішення опробовано на 3-у технологічному потоці на ВАТ "Кременчуцький завод технічного вуглецю". ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Реактор для отримання технічного вуглецю, що містить металевий корпус, внутрішня поверхня якого футерована вогнетривким матеріалом, і послідовно і співвісно розташовані в корпусі камеру для подачі повітря, оснащену засобом для подачі повітря, камеру горіння, оснащену пальником для подачі палива, камеру реакції, оснащену радіально встановленими сировинними форсунками, і камеру загартування, оснащену радіально встановленими форсунками для подачі води, причому камера реакції виконана східчастою і містить щонайменше дві циліндрові ділянки, з діаметрами, що зменшуються в напрямі від камери реакції до камери загартування, який відрізняється тим, що сировинні форсунки встановлені в камері реакції таким чином, що співвідношення відстані L від передньої стінки камери горіння до діаметра D1 циліндрової ділянки більшого діаметра камери реакції складає 2,05-2,25. 2. Реактор за пунктом 1, який відрізняється тим, що співвідношення діаметрів D камери горіння і згаданого діаметра D1 камери реакції складає 1:1. 2 UA 77409 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3