CZ2012527A3 - Zpusoby výroby sazí za pouzití predehráté suroviny a zarízení k provádení tohoto zpusobu - Google Patents
Zpusoby výroby sazí za pouzití predehráté suroviny a zarízení k provádení tohoto zpusobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2012527A3 CZ2012527A3 CZ20120527A CZ2012527A CZ2012527A3 CZ 2012527 A3 CZ2012527 A3 CZ 2012527A3 CZ 20120527 A CZ20120527 A CZ 20120527A CZ 2012527 A CZ2012527 A CZ 2012527A CZ 2012527 A3 CZ2012527 A3 CZ 2012527A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- carbon black
- feedstock
- raw material
- heating device
- reactor
- Prior art date
Links
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 title claims abstract description 510
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 250
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 76
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 138
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 359
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 333
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims description 174
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 109
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 44
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 41
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 29
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 29
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 28
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 27
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 26
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 22
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 20
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 18
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 claims description 14
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 14
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 13
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 13
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 claims description 12
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 11
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 10
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 10
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 claims description 8
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 claims description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 369
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 90
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 27
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 24
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 24
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 22
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 21
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 19
- 239000000047 product Substances 0.000 description 18
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 17
- 239000003570 air Substances 0.000 description 16
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 16
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 14
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 11
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- -1 steam Substances 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 3
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 3
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 3
- 241000894007 species Species 0.000 description 3
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000183024 Populus tremula Species 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005235 decoking Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000276498 Pollachius virens Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001347 Stellite Inorganic materials 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N chromium;cobalt;iron;manganese;methane;molybdenum;nickel;silicon;tungsten Chemical compound C.[Si].[Cr].[Mn].[Fe].[Co].[Ni].[Mo].[W] AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 239000004914 cyclooctane Substances 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 229910052730 francium Inorganic materials 0.000 description 1
- KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N francium atom Chemical compound [Fr] KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008570 general process Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002790 naphthalenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- QCVVTFGMXQFNJW-UHFFFAOYSA-M potassium;7,7-dimethyloctanoate Chemical compound [K+].CC(C)(C)CCCCCC([O-])=O QCVVTFGMXQFNJW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229910052705 radium Inorganic materials 0.000 description 1
- HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N radium atom Chemical compound [Ra] HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000007586 terpenes Nutrition 0.000 description 1
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/44—Carbon
- C09C1/48—Carbon black
- C09C1/50—Furnace black ; Preparation thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/44—Carbon
- C09C1/48—Carbon black
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/20—Graphite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00076—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements inside the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00121—Controlling the temperature by direct heating or cooling
- B01J2219/00123—Controlling the temperature by direct heating or cooling adding a temperature modifying medium to the reactants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00157—Controlling the temperature by means of a burner
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00159—Controlling the temperature controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00162—Controlling or regulating processes controlling the pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
- B01J2219/00166—Controlling or regulating processes controlling the flow controlling the residence time inside the reactor vessel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Zpusob výroby sazí za pouzití suroviny o vysoké teplote pri teplotách vyssích nez asi 300 .degree.C, kdy se dosahuje potlacení zanásení. Zarízení na výrobu sazí temito zpusoby.
Description
[0001] Tato přihláška nárokuje práva podle 35 U.S.C. § 119(e) ze starší US předběžné patentové přihlášky č. 61/306,092, podané 19. února 2010, která je citována náhradou za přenesení jejího obsahu do tohoto textu.
[0002] Vynález se týká způsobů výroby sazí za použití předehřáté suroviny s potlačenou tvorbou úsad. Vynález se také týká zařízení na výrobu sazí za použití předehřáté suroviny s potlačenou tvorbou úsad. Vynález se také týká sazí získaných způsoby podle vynálezu.
[0003] Saze jsou často používány, například jako pigmenty v inkoustových kompozicích, barvách apod., jako plniva a ztužovací pigmenty při kompaundování a přípravě kaučukových kompozic a plastových kompozic a při různých jiných aplikacích. Saze jsou připravovány obecně v reaktoru retortového typu reakcí uhlovodíkové suroviny s horkými plynnými spalinami za vzniku produktů spalování obsahujících částicové saze. V literatuře pojednávající o sazích je reakce mezi plynnými spalinami a uhlovodíkovou surovinou označována jako pyrolýza.
[0004] Je obecně známa řada různých způsobů výroby sazí. V jednom typu retortového reaktoru na výrobu sazí, popsaném v US patentu č. 3 401 202 (Kester et al.) nebo US patentu 2 785 964 (Pollock) jsou palivo, jako uhlovodíkové palivo, a oxidační činidlo, jako vzduch, vstřikovány do první zóny a reagují za vzniku horkých plynných spalin. Do první zóny je také vstřikována uhlovodíková surovina buď ve formě plynu, páry nebo kapaliny a poté je zahájena reakce uhlovodíkové suroviny. Výsledná spalná plynná směs, ve které dochází k této reakci, poté prochází do reakční zóny, kde probíhá reakce, při které se tvoří saze. V dalším typu retortového reaktoru na výrobu sazí kapalné nebo plynné palivo reaguje s oxidačním činidlem, jako vzduchem, v první zóně za vzniku horkých spalných plynů. Tyto horké spalné plyny procházejí z první zóny dále reaktorem do reakční zóny a dále. Při výrobě sazí je uhlovodíková surovina v jednom nebo více místech vstřikována do dráhy proudu plynných spalin. Obecně je uhlovodíkovou surovinou naftový olej nebo zemní plyn. První (či spalovací) zóna a reakční zóna mohou být rozděleny zúžením či zónou o zmenšeném průměru, která je v průřezu menší než spalovací zóna nebo reakční zóna. Surovina může být vstřikována do dráhy horkých plynných spalin před zónou se zúženým průměrem, za touto zónou nebo v této zóně. Uhlovodíková surovina může být uváděna v atomizované a/nebo neatomizované formě, zevnitř proudu plynných spalin a/nebo zevně proudu plynných spalin. Retortové reaktory tohoto typu na výrobu sazí jsou popsány například ve znovu vydaném US patentu č. 28 974 (Morgan et al.) a US patentu č. 3 922 335 (Jordan et al.).
V obecně známých reaktorech a při obecné známých způsobech jsou horké plynné spaliny při teplotě postačující na to, aby došlo k reakci uhlovodíkové suroviny vstřikované do proudu plynných spalin. V jednom typu reaktoru, jako je reaktor popsaný ve výše citovaném US patentu 3 401 020 (Kester et al.), je surovina vstřikována v jednom nebo více místech do stejné zóny, kde se tvoří plynné spaliny. V jiném typu reaktorů nebo při jiném typu způsobu je surovina vstřikována v jednom nebo více místech až po vytvoření proudu plynných spalin. Směs suroviny a plynných spalin, ve které dochází k reakci je dále v celé přihlášce někdy uváděna jako reakční proud. Doba setrvání reakčního proudu v reakční zóně reaktoru je dostatečná na to, aby umožňovala tvorbu požadovaných sazí. U obou typů reaktoru, jelikož proud horkých plynných spalin proudí reaktorem, k reakci dochází, když směs suroviny a plynných spalin prochází reakční zónou. Poté, co vzniknou saze s požadovanými vlastnostmi, se teplota reakčního proudu sníží na takovou teplotu, že se reakce zastaví a lze získat sazný produkt.
[0006] V jiných patentech, jako US patentech 3 922 335 (Jordan et al.), 4 826 669 (Casperson, 6 348 181 (Morgan) a 6 926 877 (Green) jsou také popsány způsoby výroby sazí, včetně teplot suroviny. Typické teploty suroviny v místě vstupu do reaktoru, jak jsou uvedeny v US patentu č. 4 826 669, mohou být v rozmezí například od 121 °C do 260 °C.
[0007] Původci tohoto vynálezu zjistili, že teploty uhlovodíkové suroviny při výrobě sazí, které v místě nebo před místem vstupu do reaktoru dosahují nebo přesahují přibližně 300 °C, by byly zdrojem vysokého rizika ničivé míry teplem vyvolaného zanášení potrubí přivádějícího surovinu a zařízení. Původci tohoto vynáezu dále mají za to, že způsoby a systémy na výrobu sazí, které mohou snášet tak horké suroviny, nebyly dosud vyvinuty a že do doby, kdy byly vyvinuty způsoby a uspořádání na výrobu sazí podle tohoto vynálezu, nebyly zcela zřejmé nebo dosažitelné možné přínosy využití operace s horkou surovinou.
Podstata vynálezu
[0008] Znakem tohoto vynálezu tedy jsou zvýšené předehřívací teploty sazotvomé suroviny s potlačením tepelně vyvolaného zanášení potrubí přivádějícího surovinu při zvýšených teplotách suroviny.
[0009] Další znaky a výhody tohoto vynálezu budou z části popsány dále a zčásti budou zřejmé z popisu, nebo k nim lze dospět při provádění vynálezu. Úkoly a jiné výhody vynálezu budou realizovány a dosahovány za použití součástí a kombinací uvedených v popisu a nárocích.
[0010] Za účelem dosažení těchto a jiných výhod a v souladu s účely tohoto vynálezu, jak je proveden a podrobně popsán v tomto textu, se vynález zčásti týká způsobu výroby sazí za použití předehřáté sazotvomé suroviny na teplotu vyšší než asi 300 °C za vzniku předehřáté sazotvomé suroviny v tomto teplotním rozmezí. Surovina může být zahřáta na teplotu alespoň 450° C, nebo od asi 360 °C do asi 850 °C, nebo na jiné teploty přesahující 300 °C. Předehřátou sazotvomou surovinu lze přivádět v alespoň jednom potrubí přivádějícím surovinu v alespoň jednom místě uvádění suroviny do reaktoru. Předehřátá sazotvomá surovina je uváděna v alespoň jednom uváděcím místě do reaktoru, kde přichází do styku se zahřátým plynným proudem (zahřátými plynnými proudy) za vzniku reakčního proudu v reaktoru, ve kterém vznikají saze. Saze v reakčním proudu lze ochladit a získat. Tento způsob zahrnuje jednu nebo více metod, kterými lze snížit riziko termicky vyvolaného zanášení potrubí přivádějícího surovinu při zvýšené teplotě suroviny. Tyto metody mohou minimalizovat tvorbu usazeniny (například snížit ukládání koksu), odstranit zanášející úsadou na površích (například zlepšit odstraňování koksu) nebo řešit tyto problémy kombinovaně, na vnitřních stěnách potrubí přivádějícího surovinu, a tak udržovat potrubí přivádějící surovinu v provozuschopném stavu při transportu předehřáté suroviny do reaktoru. Jako tyto metody omezení zanášení lze uvést následující metody nebo jejich kombinace, při nichž se
- sazotvomá surovina přivádí rychlostí alespoň asi 0,2 m/s (nebo alespoň asi 1 m/s nebo alespoň 1,1 m/s nebo alespoň asi 1,6 m/s nebo alespoň asi 2 m/s nebo jinou rychlostí vyšší než asi 0,2 m/s) alespoň jedním topným zařízením, které zahřívá sazotvomou surovinu, a tak se dosáhne předehřátí,
- sazotvomá surovina před vstupem do alespoň jednoho topného zařízení za účelem předehřátí sazotvomé suroviny natlakuje na tlak vyšší než asi 1000 kPa (nebo například vyšší než asi 2000 kPa, nebo vyšší než asi 3000 kPa, nebo vyšší než asi 4000 kPa, nebo od asi 2000 do asi 18000 kPa, nebo od asi 3000 kPa do asi 18000 kPa, nebo na tlaky vyšší než asi 1000 kPa),
- poskytne celková doba setrvání suroviny sazotvomé suroviny v alespoň jednom topném zařízení na předehřátí a předehřáté sazotvomé suroviny v potrubí přivádějícím surovinu před uvedením do reaktoru kratší než asi 120 minut (nebo například od asi 1 s do asi 120 minut, nebo asi 1 minutu až asi 60 minut, nebo jiná doba setrvání kratší než asi 120 minut),
- předehřátí suroviny v alespoň jednom topném zařízení pracujícím při průměrném tepelném toku (vnitřní povrch trubice) vyšším než asi 10 kW/m2 (nebo vyšším než asi 20 kW/m2, nebo od asi 20 do asi 200 kW/m2, nebo jiném průměrném tepelném toku vyšším než asi 10 kW/m2),
- poskytne povrch, který je nekatalytický pro termické krakování nebo polymeraci uhlovodíku, na vnitřních stěnách potrubí přivádějícího surovinu, který je ve styku se surovinou,
- periodicky přivádí alespoň jeden proplachovací plyn (například pára, vzduch, kyslík, CO2), který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, potrubím na přívod suroviny, nebo jakékoliv jejich kombinace.
Snížené zanášení podle vynálezu umožňuje provádět předehřívání alespoň části suroviny tak, že se surovina zahřívá teplem, které tvoří reaktor při vysokých reakčních teplotách. Podmínky a uspořádání předehřívání suroviny podle tohoto vynálezu mohou poskytovat výhody a přínosy, jako například zlepšenou recyklaci energie, snížené náklady na surovinu, zvýšení množství sazí, snížení emixí oxidu uhličitého, snížení emixí SOX a/nebo NOX, stabilní nebo trvalou tvorbu sazí po dobu užitečnou při výrobě v průmyslovém měřítku za podmínek vysoké teploty suroviny, nebo jakoukoliv jejich kombinaci. Způsob podle vynálezu lze díky jedné nebo více ekologickým výhodám považovat za zelenější ve srovnání s obvyklými způsoby.
[0012] Vynález se také týká zařízení na provádějí způsobů, jak jsou popsány výše. Zařízení obsahuje alespoň reaktor, ve kterém přichází do styku proud zahřátého plynu a alespoň jedna sazotvomá surovina o vysoké teplotě za vzniku reakčního proudu, ve kterém se v reaktoru tvoří saze. Součástí je také alespoň jedno potrubí přivádějící surovinu s potlačeným zanášením na přívod sazotvomé suroviny k alespoň jednomu místu vstupu suroviny do reaktoru, kde surovina přichází do styku s proudem zahřátého plynu, a alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny, které je schopno předehřát sazotvomou surovinu přiváděnou alespoň jedním potrubín na přívod suroviny na teplotu vyšší než asi 300 °C. Zařízení dále obsahuje alespoň jedno čerpadlo a) schopné natlakovat sazotvomou surovinu na tlak vyšší než asi 1000 kPa před předehřátím suroviny na teplotu vyšší než asi 300° C, nebo b) poskytující rychlost suroviny alespoň jedním zařízení na zahřívání suroviny, které předehřívá sazotvomou surovinu, alespoň 0,2 m/s, nebo b) s oběma znaky. Součástí také muže být chladicí zařízení na chlazení sazí v reakčním proudu. Reaktor je schopen poskytnout dobu setrvání suroviny v alespoň jednom zařízení na zahřívání suroviny a alespoň jednom potrubí na přívod suroviny před uvedením do reaktoru na předehřátí suroviny na teplotu vyšší než asi 300 °C, která je kratší než asi 120 minut. Alespoň část předehřívání suroviny lze provádět na zařízení, například přímým nebo nepřímým zahříváním suroviny exotermickým teplem, které tvoří reaktor nebo které vzniká v reaktoru. Zařízení může mít zařízení na zahřívání suroviny uspořádané například v reaktoru v reakčním proudu, uspořádané ve styku se zahřívanou stěnou reaktoru, uspořádané ve styku s koncovým plynem reaktoru, uspořádané mimo reaktor, kdy dochází k výměně tepla se zahřátou kapalinou z tepelného výměníku umístěného v reaktoru nebo jakoukoliv kombinaci těchto uspořádání využívající jednoho nebo více potrubí přivádějícího surovinu. Zařízení na zahřívání suroviny může představovat jedno nebo více zařízení na zahřívání vytápěné koncovým plynem (ze stejného a/nebo jiného reaktoru na saze) nebo jakýmkoliv palivem na bázi uhlovodíků a/nebo elektrické zařízení na zahřívání.
[0013] Pro účely tohoto vynálezu potrubím nebo alespoň jedním potrubím přivádějícím surovinu může být jakákoliv trubice, trubka, trubkoví tepelného výměníku, kanál tepelného výměníku nebo jiná struktura schopná transportovat surovinu ve formě kapaliny nebo páry nebo jejich kombinace, kterou je surovina vedena k reaktoru při předehřáté teplotě. Potrubí může být o jakémkoliv průměru a/nebo délce. Například pokud je surovina během průchodu trubkovím nebo spirálou tepelného výměníku předehřívána na teplotu 300 °C a poté vedena z výměníku do reaktoru samostatným potrubím, potom alespoň jedno potrubí bude zahrnovat část trubkoví tepelného výměníku mezi místem potrubí uvnitř tepelného výměníku, ve kterém teplota suroviny dosáhla 300 °C a výstupním koncem potrubí tepelného výměníku a také potrubí za tepelným výměníkem, kterým předehřátá surovina prochází k reaktoru.
[0014] Pod pojmem potlačení se v souvislosti s tvorbou koksu souvisejícího ze surovinou rozumí alespoň snížení (nebo zabránění nebo zpomalení) míry tvorby koksu, ke které dochází bez preventivního stupně (stupňů).
[0015] Předchozí obecný popis i následující podrobný popis jsou exemplární a vysvětlující a jejich účelem je vysvětlit vynález, jak je definován v připojených nárocích.
[0016] Připojené obrázky, které jsou součástí této přihlášky, ilustrují aspekty tohoto vynálezu a spolu s popisem objasňují principy vynálezu. Podobné vztahové značky použité na obr. označují podobné znaky.
Přehled obr, na výkresech
[0017] Na obr. 1 je schematicky znázorněna část typu retortového reaktoru na saze, který lze používat při způsobu podle vynálezu k výrobě sazí. Tento reaktor na saze představuje pouhou ilustraci reaktorů, které lze v rámci vynálezu používat.
[0018] Na obr. 2 je schematicky znázorněna část jiného typu retortového reaktoru na saze, který lze používat při způsobu podle vynálezu k výrobě sazí. Tento reaktor na saze představuje pouhou ilustraci reaktorů, které lze v rámci vynálezu používat.
[0019] Na obr. 3 je schematicky znázorněna část ještě jiného typu retortového reaktoru na saze, který lze používat při způsobu podle vynálezu k výrobě sazí. Tento reaktor na saze představuje pouhou ilustraci reaktorů, které lze v rámci vynálezu používat.
[0020] Na obr. 4 je schematicky znázorněna část ještě jiného typu retortového reaktoru na saze, který lze používat při způsobu podle vynálezu k výrobě sazí. Tento reaktor na saze představuje pouhou ilustraci reaktorů, které lze v rámci vynálezu používat.
[0021] Na obr. 5 je znázorněno schema způsobu, které lze používat při způsobu výroby sazí podle vynálezu. Toto schema reaktoru na saze se používá v příkladech provedení; jedná se však jen o ilustrativní příkladů reaktorů, které je možno používat v řešeních podle vynálezu.
[0022] Na obr. 6 je znázorněn graf tepelné kapacity suroviny (kJ/kg.°C) vzhledem k teplotě suroviny (°C) použité při výpočtech úspor suroviny při modelování popsaném v příkladech provedení.
Následuje podrobný popis vynálezu.
[0023] Vynález se týká použití zvýšených teplot předehřátí suroviny vyšších než asi 300 °C při výrobě sazí nezatížené problémy se zanášením surovinou. Vynález lze využít při výrobě sazí v průmyslovém měřítku nebo jiných měřítcích výroby.
[0024] Vynález se zčásti týká způsobu výroby sazí. Při tomto způsobu může být zahřátý plynný proud uváděn do reaktoru na saze. Při tomto způsobu se dále přivádí alespoň jedna sazotvomá surovina, která má první teplotu, která je nižší než teplota předehřátí, které má být dosaženo, jako nižší než 300 °C nebo nižší než 275° C (například od 40 °C do 274 °C, od 50 °C do 270 °C, od 70 °C do 250 °C, od 60 °C do 200 °C, od 70 °C do 150 °C apod.), do alespoň jednoho zařízení na zahřívání (například alespoň dvou zařízení na zahřívání, alespoň tří zařízení na zahřívání apod., přičemž zařízení na zahřívání mohou být stejná nebo se od sebe mohou lišit). Teplota suroviny vstupující do alespoň jednoho zahřívacího zařízení je nižší než cílová teplota nebo rozmezí teplot předehřátí. Surovina před předehřátím se může například pohybovat první rychlostí alespoň asi 0,2 m/sec (například alespoň asi 0,4 m/s, alespoň asi 0,6 m/s, alespoň asi 0,8 m/s, alespoň asi 1 m/s, alespoň asi 1,1 m/s, alespoň asi 1,6 m/s, jako do 0,2 m/s do 4 m/s, od 1,1 do 3 m/s apod.). Jiné rychlosti lze použít za předpokladu, že jiné procesní podmínky budou zvoleny tak, aby byla potlačena tvorba úsad a/nebo koksu v zahřívacím zařízení (zahřívacích zařízeních) a přívodním potrubí k reaktoru.
[0025] Při způsobu se předehřívá alespoň jedna sazotvomá surovina v alespoň jednom zahřívacím zařízení na druhou teplotu vyšší než asi 300 °C (například alespoň 350 °C, alespoň 360 °C, alespoň 400 °C, alespoň 450 °C, alespoň 500 °C, jako od 300 °C do 850 °C, nebo od 360 °C do 800 °C, od 400 °C do 750 °C, od 450 °C do 700 °C apod.), čímž se získá předehřátá sazotvomá surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvomá surovina má rychlost v alespoň jednom zařízení na zahřívání alespoň 0,2 m/s, přičemž tato rychlost je vypočtena na základě hustoty suroviny měřené při 60 °C a 100 kPa a vztažena k nejmenší ploše průřezu potrubí na surovinu přítomného v alespoň jednom zařízení na zahřívání. Jelikož se rychlost suroviny při takto zvýšené teplotě obtížně měří, je pro účely tohoto vynálezu výše uvedená rychlost založena na těchto specifických podmínkách měření. Pro určení rychlosti, jak je popsána v tomto textu pro účely tohoto vynálezu, se použije jakýkoliv nejmenší průměr nebo nejmenší plocha průřezu v daném zařízení na zahřívání. Řada zařízení na zahřívání má všude stejný průměr, ale v případě, že zařízení má (mají) několik průměrů nebo ploch průřezu, je tato podmínka zajištěna. Rychlost je vztažena k minimální ploše průřezu. Skutečná rychlost průchodu zařízením na zahřívání může být obecně vyšší než rychlost naměřená při 60 °C a 100 kPa.
[0026] Při způsobu podle vynálezu může mít sazotvomá surovina první dobu setrvání suroviny v zařízení na zahřívání méně než asi 120 minut (například méně než 100 minut, méně než 80 minut, méně než 60 minut, méně než 40 minut, méně než 30 minut, méně než 20 minut, méně než 10 minut, jako od asi 1 sekundy do 119 minut, od 5 sekund do 115 minut, od 10 sekund do 110 minut, od 30 sekund do 100 minut, od 1 minuty do 60 minut, od 5 minut do 30 minut apod.). Například v řešeních podle obr. by první doba setrvání suroviny byla například doba, po kterou je surovina v zařízení na zahřívání 19 na obr. 1 nebo zařízení na zahřívání 22 na obr. 2.
[0027] Při způsobu podle vynálezu se dále předehřátá sazotvomá surovina vede k alespoň jednomu místu vstupu suroviny do reaktoru na saze (například alespoň jednomu nebo dvěma nebo třem nebo čtyřem místům vstupu suroviny), přičemž předehřátá sazotvomá surovina má druhou dobu setrvání suroviny měřenou od výstupu zahřívacího zařízení (zahřívacích zařízení) právě před místo vstupu do reaktoru na saze méně než asi 120 minut (například méně než 100 minut, méně než 80 minut, méně než 60 minut, méně než 40 minut, méně než 30 minut, méně než 20 minut, méně než 10 minut, jako od 1 sekundy do 119 minut, od 5 sekund do 115 minut, od 10 sekund do 110 minut, od 30 sekund do 100 minut, od 1 minuty do 60 minut, od 5 minut do 30 minut apod.). První doba setrvání suroviny a druhá doba setrvání suroviny dohromady jsou přednostně 120 minut nebo méně (například méně než 100 minut, méně než 80 minut, méně než 60 minut, méně než 40 minut, méně než 30 minut, méně než 20 minut, méně než 10 minut, jako od 1 sekundy do 119 minut, od 5 sekund do 115 minut, od 10 sekund do 110 minut, od 30 sekund do 100 minut, od 1 minuty do 60 minut, od 5 minut do 30 minut apod.). Například podle obr. by druhou dobou setrvání suroviny byla například doba, od vystoupení suroviny ze zařízení na zahřívání 19 na obr. 1 nebo zařízení na zahřívání 22 na obr. 2 do místa vstupu do reaktoru, které je znázorněno jako místo 16 vstupu na obr. 1 a obr. 2. Součet první doby setrvání suroviny a druhé doby setrvání suroviny by představoval celkovou dobu setrvání suroviny.
[0028] Při způsobu podle vynálezu může být předehřátá sazotvomá surovina alespoň jedním místem vstupu do reaktoru na saze uváděna do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakěního proudu, ve kterém v reaktoru na saze vznikají saze.
[0029] Při způsobu podle vynálezu se saze v reakěním proudu mohou ochladit. Při způsobech podle vynálezu lze používat jiné stupně po ochlazení, které jsou při výrobě sazí obvyklé.
[0030] Jako možnost lze uvést, pokud potrubí na surovinu k zařízení na zahřívání má stejný průřez jako potrubí vedoucí zařízením na zahřívání, může být sazotvomá surovina v zařízení (zařízeních) na zahřívání rychlost, která je přibližně stejná nebo vyšší (například o alespoň 1 % vyšší, o alespoň 2 % vyšší, o alespoň 3 % vyšší, o alespoň 5 % vyšší, o alespoň 7 % vyšší, o alespoň 10 % vyšší, o alespoň 100 % vyšší, o alespoň 200 % vyšší, jako o 1 % až 200 % vyšší, nebo o 20 % až 100 % vyšší apod.) než první rychlost na vstupu do zařízení na zahřívání.
[0031] Při způsobu podle vynálezu se sazotvomá surovina (sazotvomé suroviny) může natlakovat. Způsob může zahrnovat takové natlakování nebo takové použití tlaku na sazotvomou surovinu (sazotvomé suroviny), že při předehřívání sazotvomé suroviny nedojde ke tvorbě filmu z par v alespoň jednom zařízení na zahřívání nebo před přivedením do reaktoru na saze. Při způsobu podle vynálezu se sazotvomá surovina (sazotvomé suroviny) může natlakovat na tlak například vyšší než asi 1000 kPa před vstupem do alespoň jednono zařízení na zahřívání, které předehřívá sazotvomou surovinu. Tento tlak může být alespoň 1500 kPa, alespoň 2000 kPa, alespoň 3000 kPa, alespoň 4000 kPa, jako od 1000 kPa do 18000 kPa nebo více, od 1500 kPa do 15000 kPa, od 2000 kPa do 12500 kPa, od 2500 kPa do 10000 kPa.
[0032] Podle tohoto vynálezu se při způsobu výroby sazí může zahřátý plynný proud zavádět do reaktoru na saze. Při tomto způsobu se dále dodává sazotvomá surovina, která má první teplotu, která je nižší než cílová teplota předehřáté suroviny, jako nižší než 300°C nebo nižší než 275°C (například od 40°C do 274°C, od 50°C do 270°C, od 70°C do 250°C, od 60°C do 200°C, od 70°C do 150°C apod.) do zařízení na zahřívání při prvním tlaku vyšším než 1000 kPa. Tento tlak může být alespoň 1500 kPa, alespoň 2000 kPa, alespoň 3000 kPa, alespoň 4000 kPa, jako od 1000 kPa do 18000 kPa nebo více, od 1500 kPa do 15000 kPa, od 2000 kPa do 12500 kPa, od 2500 kPa do 10000 kPa.
[0033] Při tomto způsobu se alespoň jedna sazotvomá surovina předehřívá v zařízení (zařízeních) na zahřívání (například alespoň dvou zařízeních na zahřívání, alespoň třech zařízeních na zahřívání apod., přičemž zařízení na zahřívání mohou být stejná nebo se od sebe mohou lišit) na druhou teplotu vyšší než asi 300°C (například alespoň 350°C, alespoň 360°C, alespoň 400°C, alespoň 450°C, alespoň 500°C, jako od 300°C do 850°C, nebo od 360°C do 800°C, od 400°C do 750°C, od 450°C do 700°C apod.), a získá se předehřátá sazotvomá surovina, přičemž (a) sazotvomá surovina má druhý tlak v alespoň jednom zařízení na zahřívání, který je přibližně stejný nebo nižší (například o alespoň 1 % nižší, o alespoň 2 % nižší, o alespoň 3 % nižší, o alespoň 5 % nižší, o alespoň 7 % nižší, o alespoň 10 % nižší, o alespoň 15 % nižší, o alespoň 20 % nižší, jako o 1 % až 75 % nižší, nebo 3 % až 20 % nižší apod.) než první tlak a (b) sazotvomá surovina má první dobu setrvání v zařízení na zahřívání méně než asi 120 minut (například méně než 100 minut, méně než 80 minut, méně než 60 minut, méně než 40 minut, méně než 30 minut, méně než 20 minut, méně než 10 minut, jako od 1 sekundy do 119 minut, od 5 sekund do 115 minut, od 10 sekund do 110 minut, od 30 sekund do 100 minut, od 1 minuty do 60 minut, od 5 minut do 30 minut apod.).
[0034] Při způsobu se může dodávat předehřátá sazotvomá surovina k alespoň jednomu místu uvádění suroviny do reaktoru na saze, přičemž předehřátá sazotvomá surovina má druhou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednon zařízení na zahřívání do místa uvedení do reaktoru na saze méně než asi 120 minut (například méně než 100 minut, méně než 80 minut, méně než 60 minut, méně než 40 minut, méně než 30 minut, méně než 20 minut, méně než 10 minut, jako od 1 sekundy do 119 minut, od 5 sekund do 1 15 minut, od 10 sekund do 1 10 minut, od 30 sekund do 100 minut, od 1 minuty do 60 minut, od 5 minut do 30 minut apod.); a přičemž první doba setrvání suroviny a druhá doba setrvání suroviny dohromady jsou 120 minut nebo méně (například méně než 100 minut, méně než 80 minut, méně než 60 minut, méně než 40 minut, méně než 30 minut, méně než 20 minut, méně než 10 minut, jako od 1 sekundy do 1 19 minut, od 5 sekund do 115 minut, od 10 sekund do 110 minut, od 30 sekund do 100 minut, od 1 minuty do 60 minut, od 5 minut do 30 minut apod.).
[0035] Při způsobuje dále možno předehřátou sazotvomou surovinu místem (místy) uvádění do reaktoru na saze uvádět do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reačního proudu, ve kterém se v reaktoru na saze tvoří saze. Při způsobuje saze v reakčním proudu možno ochladit.
[0036] Vynález spočívá na způsobu výroby sazí, při němž se do reaktoru na saze uvádí zahřátý plynný proud. Při způsobu se dále dodává alespoň jedna sazotvomá surovina, která má první teplotu, která je nižší než cílová teplota předehřáté suroviny, jako nižší než 300°C nebo nižší než 275°C (například od 40°C do 274°C, od 50°C do 270°C, od 70°C do 250°C, od 60°C do 200°C, od 70°C do 150°C apod.) do alespoň jednoho zařízení na zahřívání (například alespoň dvou zařízení na zahřívání, alespoň tří zařízení na zahřívání apod., přičemž zařízení na zahřívání mohou být stejná nebo se mohou od sebe lišit) při prvním tlaku vyšším než 1000 kPa. Podle jedné možnosti rychlost vstupu do zařízení na zahřívání může být první rychlostí alespoň asi 0,2 m/s (například alespoň asi 0,4 m/s, alespoň asi 0,6 m/s, alespoň asi 0,8 m/s, alespoň asi 1 m/s, alespoň asi 1,1 m/s, alespoň asi 1,6 m/s, jako od 0,2 m/s do 2 m/s, od 0,4 do 1,8 m/s apod.).
[0037] Při způsobu se sazotvomá surovina v zařízení na zahřívání předehřívá na druhou teplotu vyšší než asi 300°C (například alespoň 350°C, alespoň 360°C, alespoň 400°C, alespoň 450°C, alespoň 500°C, jako od 300°C do 850°C, nebo od 360°C do 800°C, od 400°C do 750°C, od 450°C do 700°C apod.), čímž se získá předehřátá sazotvomá surovina, přičemž (a) sazotvomá surovina má v zařízení na zahřívání rychlost, která je alespoň 0,2 m/s, přičemž rychlost je vypočtena na základě hustoty suroviny měřené při 60°C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu potrubí na surovinu přítomného v alespoň jednom zařízení na zahřívání, a (b) přičemž alespoň jedna sazotvomá surovina má v zařízení na zahřívání drahý tlak, který je přibližně stejný nebo nižší (například o alespoň 1 % nižší, o alespoň 2 % nižší, o alespoň 3 % nižší, o alespoň 5 % nižší, o alespoň 7 % nižší, o alespoň 10 % nižší, o alespoň 15 % nižší, o alespoň 20 % nižší, jako o 1 % až 25 % nižší nebo o 3 % až 20 % nižší apod.) než první tlak, přičemž tlak je vypočten na základě předpokladu stejné plochy průřezu, kterou surovina prochází při prvním tlaku a drahém tlaku (ačkoliv při skutečné operaci může být plocha průřezu stejná nebo jiná). Tento způsob určení lze používat za účelem správného porovnání tlaku, a není tedy povinný.
[0038] Při tomto způsobu se může předehřátá sazotvomá surovina může přivádět k alespoň jednomu místu uvádění suroviny do reaktoru na saze a alespoň předehřátá sazotvomá surovina se místem (místy) uvádění do reaktoru uvádí do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém se v reaktoru na saze tvoří saze. Při způsobu se saze v reakčním proudu mohou ochladit.
[0039] Podle vynálezu jsou v případě jakéhokoliv způsobu uvedené cílové teploty předehřátí přednostně průměrné teploty suroviny před uvedením do reaktoru na saze. Uvedenou teplotou předehřátí suroviny může být maximální teplota suroviny nebo minimální teplota suroviny před uvedením do reaktoru na saze.
[0040] Podle tohoto vynálezu je při jakémkoliv způsobu uvedeným cílovým tlakem přednostně průměrný tlak suroviny. Uvedeným tlakem suroviny může být maximální tlak suroviny nebo minimální tlak suroviny.
[0041] Podle tohoto vynálezu je při jakémkoliv způsobu uvedená cílová rychlost přednostně průměrnou rychlostí suroviny. Uvedená rychlost suroviny může být maximální rychlostí suroviny nebo minimální rychlostí suroviny.
[0042] Podle tohoto vynálezu může při jakémkoliv způsobu sazotvomá surovina představovat nebo obsahovat mazut, produkt uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalteny nebo jakýkoliv kapalný uhlovodík s relativní hustotou od asi 0,9 do asi 1,5 nebo vyšší (jako od 0,9 do 1,3, nebo od 1 do 1,2 apod.) nebo jakoukoliv kombinaci uvedených látek. Sazotvomá surovina může mít teplotu začátku varu od asi 160°C do asi 600°C, jako od 160°C do asi 500°C, nebo 200°C až asi 450°C, nebo 215°C až asi 400°C apod..
[0043] Předehřívání je možno provádět jakýmkoliv z řady způsobů a tento způsob není v žádném ohledu omezen. Předehřívání lze provádět v alespoň jednom zařízení na zahřívání (například v jednom, dvou, třech nebo více zařízeních). Zdrojem tepla pro alespoň jedno zařízení na zahřívání může být jakýkoliv zdroj, jako jeden nebo více reaktorů na saze, elektrický ohřev, plazmový ohřev, teplo koncových plynů, teplo ze spalování koncových plynů, paliv a/nebo teplo z jiných průmyslových procesů a/nebo jiný zdroj tepla a/nebo jakákoliv jejich kombinace. K předehřívání dochází, když alespoň jedno zařízení na zahřívání zčásti nebo zcela zahřeje surovinu na cílovou teplotu předehřívání na uvedení do reaktoru. Částečného nebo úplného zahřátí lze dosáhnout pomocí jednoho zařízení na zahřívání nebo lze předehřátí (částečného nebo úplného) dosáhnout za použití dvou nebo více zařízení na zahřívání zařazených za sebou nebo v jiných uspořádáních. Pokud se dosáhne částečného předehřátí alespoň jedním zařízením na zahřívání, potom lze zbývající předehřátí provádět za použití dalšího nebo druhého zdroje tepla nebo dalších zařízení na zahřívání, a tak nakonec dosáhnout cílové teploty předehřívání.
[0044] Předehřívání alespoň jedné sazotvomé suroviny může například zahrnovat nebo představovat zahřívání sazotvomé suroviny v alespoň jednom zařízení na zahřívání, které má tepelný výměník. Tepelný výměník může pracovat při průměrném tepelném toku vyšším než asi 10 kW/m2 (jako vyšším než asi 10 kW/m2 nebo vyšším než asi 20 kW/m2 nebo vyšším než asi 30 kW/m2 nebo vyšším než asi 40 kW7m2, jako od asi 10 kW/m2 do asi 150 kW/m2 apod.).
[0045] Alespoň část předehřívání (nebo úplné předehřátí) je možno provádět v alespoň jednom zařízení na zahřívání, které má teplo, které alespoň zčásti (nebo zcela) poskytuje teplo vytvořené reaktorem na saze, do kterého přichází předehřátá surovina, nebo dalším reaktorem (dalšími reaktory) nebo oběma. Alespoň jedno zařízení na zahřívání může být v tepelné výměně s alespoň částí reaktoru na saze, do kterého přichází předehřátá surovina nebo jiným reaktorem na saze (jinými reaktory na saze) nebo oběma. Například alespoň jedno zařízení na zahřívání může být ve styku s reakčním proudem v reaktoru na saze, například za chladičem, přičemž alespoň jedno zařízení za zahřívání může být tepelný výměník se stěnami vyhřívanými reakčním proudem na jejich první straně (například vnější stěně) a ve styku se sazotvomou surovinou na jejich opačné straně (například vnitřní stěně). Popřípadě alespoň jedno zařízení na zahřívání může obsahovat tepelný výměník, ve kterém dochází k výměně tepla s reakčním proudem v reaktoru na saze, přičemž zahříván je tekutý nosič tepla, který protéká tepelným výměníkem a nosič tepla prochází alespoň jedním zařízením na zahřívání umístěným vně reaktoru, které je schopno přenášet teplo z nosiče tepla na sazotvomou surovinu. Alespoň jedno zařízení na zahřívání může být alespoň zčásti (nebo zcela) zásobeno teplem z koncového plynu (například teplem z koncového plynu nebo teplem, které se tvoří při hoření koncového plynu) z daného reaktoru na saze nebo jiného reaktoru (jiných reaktorů) na saze nebo obou zdrojů. Předehřátí lze zčásti nebo zcela dosáhnout za použití jednoho nebo více plazmových zařízení na zahřívání nebo jiných zařízení na zahřívání nebo zdrojů tepla.
[0046] Uvádění zahřátého plynného proudu do reaktoru může zahrnovat plazmový ohřev plynného proudu, který lze ohřívat plazmou, v zařízení na plazmové zahřívání za vzniku alespoň části zahřátého plynného proudu.
[0047] K zachycení předehřáté sazotvomé suroviny je možno používat plazmový reaktor na saze. Za použití předehřáté suroviny a popřípadě předehřátého nosného plynu (jako N2 popřípadě s O2 na regulaci reaktivity) může být způsobem zahřívání v reaktoru nespalovacího typu a může kombinovat použití nepřímého předehřátí reaktantů a plazmového zahřívání na potřebnou procesní teplotu za vzniku sazí. Nosný plyn může být předehříván za použití obvyklé technologie zahřívání vzduchem a/nebo jednoho uspořádání zařízení na zahřívání popsaných v tomto textu pro předehřívání suroviny. Podobné uspořádání lze popřípadě použít pro nosný plyn. Při tomto způsobu se oproti samotnému plazmovému zahřívání sníží spotřeba elektrického proudu a lze snížit náklady na suroviny, emise oxidu uhličitého a spotřebu vody.
[0048] Podle vynálezu je nekatalytický povrch možno používat na některých nebo všech stěnách, které přicházejí do styku se sazotvomou surovinou alespoň jednoho zařízení na zahřívání a/nebo vnitřních stěnách alespoň jednoho potrubí na přívod suroviny, kterým je předehřátá sazotvomá surovina přiváděna k reaktoru (reaktorům) na saze. Povrch může být nekatalytický vůči krakování (například termickému krakování) nebo polymeraci uhlovodíků.
[0049] V řešeních podle vynálezu dodávání či přivádění může zahrnovat nebo představovat přísun předehřáté sazotvomé suroviny alespoň jedním přívodním potrubím k reaktoru (reaktorům) na saze a způsob může dále popřípadě zahrnovat periodický přívod promývacího plynu (promývacích plynů), kterým může být oxidační činidlo uhlíku alespoň jedním potrubím na přívod sazotvomé suroviny. Potrubí na přívod suroviny, které vychází z alespoň jednoho zařízení na zahřívání, které předehřívá surovinu, může mít plochu příčného průřezu (například průměr), který je stejný nebo se liší od přívodního potrubí, které přivádí surovinu do alespoň jednoho zařízení na zahřívání (například může mít menší nebo větší plochu průřezu).
[0050] V řešeních podle tohoto vynálezu může přivádění zahrnovat přivádění předehřáté sazotvomé suroviny alespoň jedním potrubím na přivádění suroviny, které surovinu dodává do reaktoru (reaktorů) na saze a způsob může zahrnovat vstřikování předehřáté sazotvomé suroviny do reaktoru na saze s alespoň částečným (nebo úplným) mžikovým odpařením (například odpařením suroviny, kterého se dosahuje snížením tlaku) sazotvomé suroviny.
[0051] Podle vynálezu je za použití jednoho nebo více čisticích stupňů nebo stupňů zabraňujících zanášení popsaných v tomto textu, uvádět do styku předehřátou sazotvomou surovinu a předehřátý plynný proud v reaktoru na saze tak, aby se v reaktoru tvořily saze kontinuálně po dobu alespoň asi 12 hodin (například po dobu alespoň 24 hodin, po dobu alespoň 48 hodin, po dobu alespoň 72 hodin, nebo po dobu alespoň jedno týdne, dvou týdnů, měsíce nebo po delší dobu).
[0052] Původci tohoto vynálezu zjistili, že u uhlovodíkových surovin zahřátých na teplotu vyšší než asi 300 °C je pri výrobě sazí vysoké riziko tvorby organických úsad (například koksováním a/nebo polymerací) v potrubí přivádějícím surovinu a/nebo zařízení (zařízeních) na zahřívání, které by předehřívalo surovinu. Potrubím přivádějícím surovinu mohou být ocelová trubka nebo jiné kovové konstrukce, které mohou být náchylné k organickému zanášení na jejich vnitřních površích. Zanášení, pokud zůstane nekontrolované, může vést k výrazně snížené průtočnosti v potrubích přivádajících surovinu a nakonec k ucpání trubek a/nebo vstřikovacích zařízení reaktoru.
[0053] Zanášení bylo při vývoji tohoto vynálezu identifikováno jako hlavní technická překážka použití surovin o vysoké teplotě při výrobě sazí. Bez vazby na jakoukoliv teorii máme za to, že organické zanášení může být u suroviny na výrobu sazí o vysokých teplotách vyvoláno alespoň dvěma mechanismy: blánovým varem a koksováním, které je indukováno asfaltenem. Při zanášení na bázi blánového varu se předpokládá, že se surovina odpařuje a tvoří film z par, který blokuje přenos tepla (tj. kritický tepelný tok), přičemž se film z par přehřívá a vyvolává koksování za vzniku pyrolytických reakcí v plynné fázi. Asfalteny jsou složkami, které se normálně vyskytují v surových olejích a také přecházejí alespoň zčásti do různých surovin na výrobu sazí v různých koncentracích, které zatěžují použití vysokých teplot (například nad 300 °C) rizikem zanášení. V případě koksování vyvolaného asfalteny se předpokládá, že asfalteny v surovině mohou prodělat pyrolýzu v kapalné fáze, při které jsou teplotně destabilizovány na formy radikálů, když jsou vystaveny teplotám termického krakování a kombinovány za vzniku vysokomolekulámího nerozpustného koksu. Vysoké teploty suroviny mohou například vést ke krakování molekul s dlouhým řetězcem v surovině, při kterém vznikají vysoce reaktivní sloučeniny, které polymerují a usazují se. Nekontrolované vyšší teploty suroviny mohou mít sklon vyvolávat aglomeraci asfaltenů v surovině a jejich vyloučení na zařízení na zahřívání suroviny a površích přívodního potrubí. Jiné mechanismy organického zanášení mohou být podporovány operací se surovinou o vysoké teplotě, jak je tomu v případě katalytického koksování, které může být vyvoláno krakovacími reakcemi uhlovodíků katalyzovanými železem nebo niklem v závislosti na materiálu potrubí přivádějícího surovinu. Za potenciální příčinu koksování je v závislosti na chemii suroviny také považována polymerace konjugovaných olefinů suroviny (například podporovaná kovem, jako železem, niklem apod., na vnitřním povrchu trubky). Nerozpustný koks nebo jiné organické úsady, které jsou popsány výše, pokud bude umožněn jejich výskyt ve schématu výroby sazí, se budou usazovat ze suroviny na vnitřních stěnách potrubí přivádějícího surovinu a vstřikovacího zařízení reaktoru a hromadit se, a tak ucpávat potrubí, a výroba sazí se tak přeruší kvůli údržbě a/nebo opravám. Tento vynález kombinuje způsoby proti zanášení s operací se surovinou o vysoké teplotě za účelem snížení rizika takového zanášení potrubí na surovinu vyvolaného teplotou, které by jinak bránilo stabilní kontinuální výrobě sazí.
[0054] Jak bylo určeno podle vynálezu, k projevu koksování dochází, když rychle poklesne tlak při výstupu ze zařízení na zahřívání v průběhu předehřívání suroviny oproti tlaku na vstupu do zařízení na zahřívání. Typicky při porovnání tlaku na vstupu do zařízení na zahřívání s tlakem suroviny vystupující ze zařízení na zahřívání existuje normální tlakový pokles, k němuž vede tření suroviny v potrubí. Jak však bylo zjištěno při vývoji tohoto vynálezu, je neřízený pokles tlaku znamením, že je vysoká pravděpodobnost nebo jistota, že dojde ke koksování. Přesněji vyjádřeno, po dosažení ustáleného stavu a proudění suroviny zařízením na zahřívání při požadované rychlosti/požadovaných parametrech se ustaví konsistentní nebo celkem konsistentní tlak pro surovinu vycházející ze zařízení na zahřívání a, jak bylo uvedeno výše, tento tlak je typicky nižší než tlak na vstupu do zahřívacího zařízení kvůli třecím silám, které působí při průchodu suroviny. Když však dojde k tvorbě filmu z par a/nebo se začne docházet ke koksování, dojde k rychlému nebo překotnému poklesu tlaku u tlaku na výstupu ze zahřívání pro surovinu vycházející z výstupu zařízení na zahřívání. 2% nebo větší změna v poklesu tlaku poté, co došlo k ustavení dynamické rovnováhy, může být příznakem, že se tvoří pára, což povede ke koksování. Neřízený pokles tlaku 2% nebo větší, 3% nebo větší, 5% nebo větší, 7% nebo větší, 10% nebo větší, 15% nebo větší, 20% nebo větší, jako 2% až 20% nebo větší, je příznakem, že se tvoří pára a že je tedy zcela pravděpodobné, že tento proces povede ke koksování. Jako konkrétnější příklad lze uvést případ, kdy může být tlak X na vstupu do zařízení na zahřívání pro surovinu vstupující do zařízení na zahřívání a po dosažení dynamické rovnováhy může být tlak na výstupu ze zařízení na zahřívání X až (0,8) X, a tento tlak bude v průběhu provozu při dynamické rovnovány v podstatě udržován na tomto nižším tlaku bez koksování. Pokud se parametry procesu výroby sazí změní, potom se kvůli změně parametrů samozřejmě může tlak znovu změnit. V uvedeném příkladu však bylo dosaženo dynamické rovnováhy, takže se tlak na výstupu ze zařízení na zahřívání v podstatě udrží s menšími fluktuacemi (+/- 0% až 1,9%). Při provozu v dynamické rovnováze, pokud se tlak suroviny vystupující ze zařízení na zahřívání (nebo tlak před vstupem do reaktoru na saze) sníží o více než 2 %, jako jsou relativní poklesy uvedené výše, bude to překotný pokles tlaku, což znamená, že se v potrubí na surovinu bude tvořit pára, a to s nejvyšší pravpodobností povede ke koksování. Způsob podle vynálezu umožňuje vyrábět saze, aniž by se tvořil film z páry (například aniž by se tvořil film z páry blokující průchod) a/nebo aniž by docházelo k překotnému poklesu tlaku a jasným dokladem o tom, že nedochází ke tvorbě filmu z páry je, že nedochází k překotnému poklesu tlaku, jak je popsán v tomto textu. Jako další příklad lze uvést případ, kdy překotným poklesem tlaku při operacích ve stavu dynamické rovnováhy může být změna 2% nebo vyšší změna tlaku, ke které dojde v časovém rámci 15 sekund až 1 hodiny, nebo 30 sekund až 30 minut, nebo 1 minuty až 10 minut, což způsoby podle vynálezu eliminují.
[0055] Strategie potlačující zanášení použití při výrobě sazí podle vynálezu mohou snižovat rychlost usazování koksu nebo jiných úsad na vnitřních stěnách potrubí přivádějícího surovinu nebo takovému usazování bránit, odstraňovat usazený koks nebo jinou úsadu nebo mohou mít oba tyto znaky. Rychlost zanášení potrubí přivádějícího surovinu, kterým prochází surovina zahřátá na více než asi 300 °C, lze snížit nebo předejít za použití jednoho nebo více následujících způsobů: za použití vyššího tlaku suroviny, za použití vyšší rychlosti suroviny, snížením kapacity tepelného toku zařízení na zahřívání, vyložením potrubí přivádějícího surovinu (včetně potrubí v zařízení na zahřívání) povrchovou vrstvou z nekatalytického materiálu, snížením doby setrvání suroviny v úsecích s vysokou teplotou nebo jakokoliv kombinací uvedených opatření. Jak již bylo uvedeno, lze jako další způsob potlačování zanášení podle vynálezu odstraňovat koks z potrubí přivádějícího surovinu. Úsady koksu, pokud se vyskytují v přívodním potrubí, lze například ostraňovat periodickým proplachováním potrubí na surovinu proplachovacím plynem nebo kapalinou, jako oxidačním činidlem uhlíku. Koks lze odstraňovat tak, že se z potrubí na surovinu odrolí, nebo mechanickým čištěním.
[0056] Při jakékoliv kombinaci těchto opatření proti zanášení, které lze použít, je úkolem minimalizace míry zanášení, ke kterému dochází v potrubí přivádějícím surovinu (tj. míry usazování koksu, která bude nižší než jakékoliv použité odkoksování (odstraňování koksu)). Předehřátou sazotvomou surovinu je možno kontinuálně uvádět do reaktoru za vzniku sazí v reaktoru stabilním způsobem bez přerušování (například bez ucpávání potrubí přivádějícího surovinu zanášením) po dobu například alespoň asi 12 hodin, nebo alespoň 18 hodin, nebo alespoň asi 24 hodin, nebo alespoň asi 30 hodin nebo více (například po dobu asi 12 hodin až 8 měsíců nebo déle, 12 hodin až 6 měsíců, 12 hodin až 3 měsíců, 20 hodin až 1 měsíce). Úspory nákladů na materiál jsou při způsobu podle vynálezu, které byly stanoveny jako odhad na základě modelování popsaného v příkladech provedení, vyšší než 10 %, když je surovina předehřátá na 500 °C a více než 20 %, když se surovina předehřátá na 700 °C, při stabilním módu operace bez zanášení surovinou, ve srovnání s obvyklou teplotou suroviny (nižší než 300 °C). Vynález má také dva další přínosy. Jedním je mechanismus vedoucí ke zvýšení výtěžku díky o předem připravené očkovací násadě při pyrolytickém procesu. Druhým je mechanismus zvýšení výtěžku na základě bleskového samočinného odpaření suroviny v reaktoru na saze bez chlazení okolního plynu. Způsoby proti zanášení podle vynálezu také nevyžadují chemické přísady, které mohou být ekonomicky nevýhodné nebo nekompatibilní se zpracováním sazí nebo produkty.
[0057] Jak již bylo uvedeno, je surovinu možno zahřívat na teplotu vyšší než asi 300°C, nebo na jiné teploty vyšší než 500 °C za použití způsobů potlačení zanášení podle vynálezu. Teplota suroviny může díky pokroku dosaženého tímto vynálezem být například alespoň 310°C, alespoň 350°C, alespoň 375°C, alespoň 400°C, alespoň 425°C, alespoň asi 450°C, nebo alespoň asi 500°C, nebo alespoň asi 550°C, nebo alespoň asi 600°C, nebo alespoň asi 650°C, nebo alespoň asi 700°C, nebo alespoň asi 750°C, nebo alespoň asi 800°C, alespoň 850°C, nebo od asi 305°C do asi 850°C, nebo od asi 35O°C do asi 850°C, nebo od asi 450°C do asi 750°C, nebo od asi 450°C do asi 700°C, nebo od asi 500°C do asi 750°C, nebo od asi 500°C do asi 700°C. Tato teplota suroviny je teplotou sazotvomé suroviny přímo po jejím výstupu ze zařízení na zahřívání použitého k předehřátí suroviny a/nebo přímo před jejím uvedením do reaktoru na saze. Teplotu suroviny je v tomto ohledu možno měřit nebo snímat v jednom nebo více místech podél potrubí přivádějícího surovinu od místa, ve kterém teplota dosáhla hodnoty vyšší než asi 300 °C do výstupního konce přívodného potrubí, kde je surovina uváděna do reaktoru. Toto potrubí přivádějící surovinu zahrnuje jakoukoliv délku potrubí v zařízení na zahřívání suroviny, ve kterém a po kterém byla teplota suroviny zvýšena na hodnotu vyšší než asi 300 °C a před transportem v další části přívodního potrubí, které sahá od zařízení na zahřívání suroviny k reaktoru. Teplota předehřáté suroviny může mít popřípadě absolutní minimální hodnotu v potrubí přivádějícím předehřátou surovinu, která není nižší než 301 °C a/nebo popřípadě variabilita teploty v potrubí přivádajícím předehřátou surovinu může být například ±20%, nebo ±10%, nebo ±5%, nebo ±2,5%, nebo ±1%, nebo ±0,5%, přičemž se berou v úvahu všechny body podél potrubí přivádějícího surovinu.
Uvedené teploty suroviny je možno použít v kombinaci s různými proměnnými způsobu potlačování zanášení uvedenými v tomto textu.
[0058] Potlačení zanášení za použití uvedené rychlosti suroviny alespoň zčásti může zahrnovat přivádění surovin (suroviny) při této rychlosti k zařízení na zahřívání a/nebo zařízením, které předehřívá surovinu a/nebo potrubím přivádějícím surovinu k reaktoru. Rychlost může být například alespoň asi 0,2 m/s, nebo alespoň asi 0,5 m/s, nebo alespoň asi 1 m/s, nebo alespoň asi 1,6 m/s, nebo alespoň asi 2 m/s, nebo alespoň asi 3 m/s, nebo od asi 0,2 m/s do asi 10 m/s, nebo od asi 1 m/s do asi 7 m/s, nebo od asi 1,5 m/s to 3 m/s, nebo od asi 2 m/s do asi 6 m/s, nebo od asi 3 m/s do asi 5 m/s. Rychlost suroviny je lineární rychlost vzhledem k podélné ose trubky nebo jiné struktury přívodu. Rychlost suroviny (první rychlost) se měří v místě uvádění do zařízení na zahřívání, které předehřívá surovinu. Rychlost suroviny při průchodu zařízením (zařízeními) na zahřívání a/nebo po výstupu ze zařízení na zahřívání může být stejná jako první rychlost nebo jiná než první rychlost, a například může být vyšší (například o alespoň 1% vyšší, o alespoň 2% vyšší, o alespoň 3% vyšší, o alespoň 5% vyšší, o alespoň 7% vyšší, o alespoň 10% vyšší, o alespoň 100% vyšší, o alespoň 200% vyšší, jako o 1% až 300% vyšší, nebo o 50% až 200% vyšší apod.). Rychlost se měří nebo vypočítá na základě hustoty suroviny měřené při 60°C a 100 kPa a je vztažena k nejmenší ploše průřezu přítomné v potrubí na surovinu. Toto potrubí přivádějící surovinu může zahrnovat jakoukoliv délku potrubí v zařízení na zahřívání suroviny ve kterém a/nebo po kterém byla teplota suroviny zvýšena na hodnotu vyšší než asi 300 °C a před transportem do další části přívodného potrubí, která sahá od zařízení na zahřívání k reaktoru. Rychlost suroviny například může mít absolutní minimální hodnotu v potrubí přivádějícím surovinu, která není nižší než 0,2 m/s a/nebo popřípadě maximální variabilita rychlosti suroviny v potrubí přivádějícím surovinu může být například ±20%, nebo ±10%, nebo ±5%, nebo ±1%, nebo ±0,5%, přičemž se berou v úvahu všechny body podél potrubí přivádějícího surovinu.
[0059] Potlačení zanášení alespoň zčásti za použití tlakování suroviny může zahrnovat natlakování sazotvomé suroviny například na tlak vyšší než asi 1000 kPa, nebo vyšší než asi 2000 kPa, nebo vyšší než asi 3000 kPa, nebo vyšší než asi 4000 kPa, nebo vyšší než asi 5000 kPa, nebo od asi 1000 do asi 18000 kPa, nebo od asi 2000 do asi 18000 kPa, nebo od asi 4000 do asi 18000 kPa, nebo od asi 5000 do asi 18000 kPa nebo více. Tlaky suroviny jsou uváděny jako tlaky absolutní. Tlak (první tlak) je tlakem měřeným v místě před uvedením do zařízení na zahřívání za účelem předehřátí. Tlak při průchodu přes zařízení na zahřívání, které předehřívá surovinu a/nebo dále k místu (místům) uvádění do reaktoru může být stejný jako první tlak nebo jiný než první tlak, jako nižší než první tlak (například o alespoň 1 % nižší, o alespoň 2 % nižší, o alespoň 3 % nižší, o alespoň 5 % nižší, o alespoň 7 % nižší, o alespoň 10 % nižší, o alespoň 15 % nižší, o alespoň 20 % nižší, jako o 1 % až 25 % nižší nebo o 3 % až 20 % nižší apod.). Hodnoty přetlaku by měly být známým způsobem převedeny na hodnoty absolutního tlaku, aby je bylo možno porovnat s rozmezími uváděnými v tomto textu. Tlak suroviny je možno měřit nebo snímat v jednom nebo více místech podél potrubí přivádějícího surovinu od místa, ve kterém byla teplota suroviny zvýšena na hodnotu vyšší než 300 °C do výstupního konce přívodního potrubí, na kterém je surovina uváděna do reaktoru. Toto potrubí přivádějící surovinu může zahrnovat jakoulikov délku potrubí v zařízení na zahřívání suroviny, ve kterém a po kterém je teplota suroviny zvýšena na hodnotu vyšší než asi 300 °C a před transportem v další části přívodního potrubí, která sahá od zařízení na zahřívání suroviny k reaktoru. Tlak na potlačení zanášení se může přímo měnit s teplotou suroviny. Například tlak suroviny 1000 kPa například může být adekvátní pro potlačení zanášení při teplotě suroviny 300 °C, zatímco zvýšený tlak více než 1000 kPa, jako 2000 kPa nebo více, může být užitečný pro dosažení stejné míry potlačení zanášení, pokud je teplota suroviny zvýšená na 500 °C apod.
[0060] Zanášení lze potlačit za použití krátké celkové doby setrvání suroviny. Celková doba setrvání suroviny může představovat součet doby strávené v alespoň jednom zařízení na zahřívání, ve kterém se provádí předehřívání, a doby, kterou předehřátá sazotvomá surovina stráví před uvedením do reaktoru. Celková doba setrvání může být například méně než asi
120 minut, nebo méně než asi 90 minut, nebo méně než asi 60 minut, nebo méně než asi 45 minut, nebo méně než asi 30 minut, nebo méně než 15 minut, nebo méně než 10 minut, nebo méně než 5 minut, nebo méně než 4 minuty, nebo méně než 3 minuty, nebo méně než 2 minuty, nebo méně než 1 minuta, nebo méně než 30 sekund, nebo méně než 15 sekund, nebo od asi 1/60 minuty do asi 120 minut, nebo od asi 0,5 minuty do asi 120 minut, nebo od asi 1 minuty do asi 90 minut, nebo od asi 2 minut do asi 60 minut, nebo od asi 3 minut do asi 45 minut, nebo od asi 4 minut do asi 30 minut, nebo od 5 do 30 minut, nebo od 5 do 40 minut, nebo od 10 do 30 minut, nebo od asi 5 minut do asi 15 minut. Doba setrvání může být průměrná hodnota nebo maximální hodnota nebo minimální hodnota. Dobu setrvání suroviny je možno určovat od místa, ve kterém byla teplota suroviny zvýšena na hodnotu vyšší než asi 300 °C, do bodu, ve kterém je surovina uváděna do reaktoru. Doba setrvání se může nepřímo úměrně měnit podle teploty suroviny. Například doba setrvání suroviny až do asi 120 minut může být tolerována bez problémů se zanášením při teplotě suroviny 310 °C, zatímco doba setrvání může být přednostně zkrácena na méně než 120 minut za dosažení stejné míry potlačení zanášení, pokud se teplota suroviny zvýší na 500 °C apod.
[0061] Potlačení zanášení během předehřívání suroviny, například v zařízení na zahřívání suroviny, může zahrnovat použití zařízení na zahřívání pracujícího při průměrném tepelném toku, který je například vyšší než asi 10 kW/m , nebo vyšší než asi 20 kW/m , nebo vyšší než asi 30 kW/m2, nebo vyšší než asi 50 kW/m2, nebo vyšší než asi 100 kW/m2, nebo od asi 10 kW7m2 do asi 150 kW/m2 (nebo více), nebo od asi 20 do asi 1 0 kW7m2, nebo od asi 30 do asi 100 kW/m2, nebo od asi 40 do asi 75 kW/m2, nebo od asi 50 do asi 70 kW/m2. Provádění při vyšším tepelném toku může být považováno za opatření potlačující zanášení, jelikož vyšší tepelný tok vede k rychlejšímu zahřívání sazotvomé suroviny a/nebo umožňuje kratší dobu setrvání v zařízení na zahřívání, jelikož k dosažení cílové teploty předehřátí postačuje méně času.
[0062] Potlačení zanášení za použití povrchu nekatalytického pro krakování (například termické krakování) a/nebo polymeraci uhlovodíku na vnitřních stěnách potrubí přivádějícího surovinu, které přicházejí do styku se surovinou, může alespoň zčásti zahrnovat například jednu nebo více vrstev ochranného vyložení, jako keramického vyložení (například ze siliky, aluminy, oxidu chromitého).
[0063] Potlačení zanášení za použití periodického přívodu proplachovacího plynu v procesu potrubím přivádějícím surovinu může zahrnovat vstřikování oxidačního činidla uhlíku (například CO2, kyslíku, páry, směsí páry a vzduchu) do potrubí přivádějícího surovinu v dostupném místě nebo dostupných místech podél potrubí na surovinu. Proplachovací plyn lze přivádět při teplotě 150 °C nebo vyšší nebo při teplotě vyšší než 300 °C za jakýmkoliv prostředkem na čerpání kapalné suroviny. Rychlost páry při průchodu proplachovacím potrubím může být například alespoň asi 6 m/s. Jakákoliv místa systému, která nemají významný průtok, lze eliminovat tak, že se při proplachování veškerá surovina bezprostředně vyfoukne do reaktoru. Proplachovací plyn může být přiváděn před zařízením na zahřívání suroviny, aby se dále zajistilo, že bude propláchnuto veškeré přívodní potrubí vystavené procesním teplotám vyšším než 300 °C.
[0064] Jak již bylo uvedeno, součástí potlačování zanášení odstraňováním koksu z potrubí na surovinu může být například odrolování nebo mechanické seškrabání. Odrolování je například možno provádět tak, že se potrubí povrstvené koksem ochladí tak, že se alespoň určitá část koksu uloženého na vnitřní straně potrubí odloupe nebo jinak odlomí od vnitřní stěny trubky, jak se trubka smršťuje při chlazení. Uvolněný koks je možno z trubky vypláchnout a odrolené potrubí je připravené na opětovné použití. Při dalším způsobu odstraňování koksu z trubek je možno trubkou pohybovat mechanickou škrabkou, a tak z trubek mechanicky odstranit koks. Při mechanickém seškrabování je surovinu možno odklonit, jako za použití ventilů, náhradním zapojeným přívodním potrubím k reaktoru na zařízení v průběhu času, kdy je trubka odpojená za účelem dočasného vyřazení kvůli údržbě. Odrolení a/nebo mechanické seškrabání, pokud se používá, lze provádět v potrubí přivádějícím surovinu periodicky.
[0065] Sazotvomá surovina, kterou lze zpracovávat při vysokých teplotách s potlačením zanášení za použití tohoto vynálezu, obecně může obsahovat jakékoliv uhlovodíkové kapalné nebo olejové suroviny na výrobu sazí. Jako vhodné kapalné suroviny je například možno uvést nenasycené uhlovodíky, nasycené uhlovodíky, olefiny, aromatické látky a jiné uhlovodíky, jako keroseny, naftaleny, terpeny, ethylenové dehty, uhelné dehty, krakovací zbytky a aromatické cyklické látky a všechny jejich kombinace. Surovinami mohou být například mazut, produkt uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalteny nebo jakákoliv jejich kombinace. Typ suroviny může vyvolávat zanášení. Chemicky se může jednat o různé typy suroviny a/nebo suroviny jednoho typu. Podle zkušeností a laboratorního testování mohou při různých teplotách nad 300 °C tvořit úsady například mazut, koksárenský olej, uhelné dehty i zbytky z jednotky na krakovací výrobu ethylenu. Například zbytky z jednotky na krakovací výrobu ethylenu mohou mít vysoký podíl asfaltenů. Jiné typy suroviny také mohou obsahovat asfalteny a/nebo mít chemii podléhající jiným mechanismům zanášení.
[0066] Obsah asfaltenů v surovině může být například od asi 0 % do asi 30% hmotn., nebo alespoň asi 0,5% hmotn., nebo alespoň asi 1% hmotn., nebo alespoň asi 2% hmotn., nebo alespoň asi 3% hmotn., nebo od asi 1% do asi 10% hmotn., nebo od asi 2% do asi 7,5% hmotn., nebo od asi 2,5% do asi 5% hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost suroviny. Surovina může mít teplotu začátku varu například od asi 160 °C do asi 500 °C, nebo od asi 180 °C do asi 450° C, nebo od asi 200 °C do asi 400 °C, nebo od 225 °C do asi 350 °C. Pod pojmem teplota začátku varu se rozumí teplota, při které se odpařuje první složka suroviny. Surovina může mít střední rozpětí teploty varu například od asi 380°C do asi 800°C, nebo od asi 400°C do asi 500°C, nebo od asi 425°C do asi 475°C, nebo od 440°C do asi 460°C. Střední rozpětí teploty varu se rozumí teplota, při které se odpaří 50 % složek suroviny. Surovina může mít koncovou teplotu varu například od asi 600°C do asi 900°C, nebo od asi 625°C do asi 725°C, nebo od asi 650°C do asi 700°C, nebo od 670°C do asi 690°C. Pod pojmem koncová teplota varu se rozumí teplota, při které se odpaří 100 % složek suroviny. V závislosti na volbě a chemickém chování suroviny lze také použít jiné teploty začátku varu, střední rozpětí teploty varu a/nebo koncové teploty varu.
[0067] Exemplární rozmezí kombinací proměnných způsobu potlačování zanášení jsou uvedena v tabulce 1.
Tabulka 1
| Komb. č. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Teplota předehřátí (°C) | >300 | 380-850 | >450 | >300 | 360-700 | 450-700 | 400-600 |
| Max.doba setrvání (min) | 120 | 120-1/60 | 120-1/60 | 45 | 40-5 | 30-5 | 35-10 |
| Rychlost (2) min, (m/s) | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 1 | 1,6 | 1,6 | 1,6 |
| Tlak (3) (kPa) | >1000 | >2000 | 2000- 18000 | >1000 | >2000 | 3000- 18000 | 3000- 12000 |
| Prům. tepelný tok (kW/m2) | >10 | >20 | 20-150 | >10 | >20 | 20-150 | 25-100 |
| Typ suroviny | mazut, produkty uhelného dehtu, ECR, oleje obsahující asfalteny | ||||||
| Teplota začátku varu | Střední rozmezí teploty varu | Koncová teplota varu | |||||
| Teplota varu suroviny (°C) | 160-500 | 380-800 | 600-900 | ||||
| Mechanismus koksování: | blánový var | pyrolýza kapalné fáze | katalytický | ||||
| Zmírnění | tlak, rychlost, tepelný tok | teplota, doba setrvání, tlak | pasivace povrchu | ||||
| Odstraňování koksu | Odkoksování:pára nebo směs páry a vzduchu; odrolování (při procesu); mechanické (mimo proces) |
(1) předehřáté suroviny před reaktorem (2) při průchodu zařízením na zahřívání na základě zkušebních podmínek: 60 °C a 100 kPa (3) před zařízením na zahřívání
[0068] Vzhledem k výše uvedeným informacím a jiným vodítkům, které poskytuje tento text, je odborník schopen přímo určit vhodnou kombinaci procesních proměnných, kterou lze dosáhnout potlačení zanášení, pro potrubí přivádějící předehřátou surovinu.
[0069] Způsoby podle tohoto vynálezu lze používat s reaktory na výrobu sazí retortového typu s přizpůsobením a modifikacemi popsanými v tomto textu. Způsoby podle vynálezu je například možno provádět v modulárním, či stupňovém retortovém reaktoru na výrobu sazí. Stupňové retortové reaktory, které lze přizpůsobovat nebo modifikovat k provádění tohoto vynálezu, jsou například popsány v US patentu 3 922 335, 4 383 973, 5 190 739, 5 877 250, 5 904 762, 6 153 684, 6 156 837, 6 403 695 a 6 485 693 Bl, které jsou citovány náhradou za přenesení jejich obsahu do tohoto textu. Potlačení zanášení podle vynálezu může umožňovat, aby popřípadě alespoň část předehřívání suroviny byla prováděna zahříváním suroviny teplem vytvořeným retortovým reaktorem v jedněm nebo více místech reaktoru. Tento přínos je ilustrován v následující diskusi s odkazem na několik obr.
[0070] Vynález se také týká zařízení na výrobu sazí. Toto zařízení nebo systém obsahuje:
reaktor na uvádění zahřátého plynného proudu do styku s alespoň jednou sazotvomou surovinou za vzniku reakčního proudu, ve kterém v reaktoru vznikají saze;
alespoň jedno potrubí na přívod suroviny na přivádění sazotvomé suroviny k alespoň jednomu místu uvádění suroviny do reaktoru k uvedení suroviny do styku se zahřátým plynným proudem;
alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny, které je schopné předehřát sazotvomou surovinu přiváděnou alespoň jedním potrubím přivádějícím surovinu na teplotu alespoň asi 300°C;
alespoň jedno čerpadlo schopné natlakovat sazotvomou surovinu na tlak vyšší než asi 1000 kPa drive, než je surovina předehřátá to alespoň asi 300°C a k dosažení rychlosti suroviny v zařízení na zahřívání suroviny alespoň 0,2 m/s, nebo má oba znaky současně a chladicí zařízení na ochlazení sazí v reakčním proudu.
[0071] Zařízení je schopné poskytnout dobu setrvání suroviny v alespoň jednom zařízení na zahřívání suroviny a alespoň jednom potrubí přivádějícím surovinu před uvedením do reaktora pro surovinu předehřátou na alespoň 300 °C, která je méně než asi 120 minut.
[0072] Alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny může být zařízení uvedené výše a může obsahovat tepelný výměník, který je schopen zahřát sazotvomou surovinu při průměrném tepelném toku vyšším než asi 10 kW/m .
[0073] Alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny může být umístěno v reaktoru tak, aby mohlo přicházet do styku s reakčním proudem schopným zahřívat surovinu na teplotu alespoň 300 °C, jako alespoň 370 °C. Alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny může být umístěno ve styku (přímém nebo nepřímém) s alespoň jednou částí reaktoru schopnou zahřát surovinu na teplotu alespoň 300°C, jako alespoň 370°C. Alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny může představovat nebo zahrnovat tepelný výměník umístěný v reaktoru za chladicím zařízením, přičemž tepelný výměník obsahuje stěny uzpůsobené k tomu, aby byly zahřívány reakčním proudem na své první straně a uzpůsobené k tomu, aby byly ve styku se surovinou na své druhé straně před přivedením suroviny k alespoň jednomu potrubí přivádějícímu surovinu, přičemž surovina může být v tepelném výměníku zahřáta na teplotu alespoň 300°C, jako alespoň 370°C. Zařízení může obsahovat alespoň jeden tepelný výměník pro tekutý nosič tepla umístěný v reaktoru tak, aby mohl přicházet do styku s reakčním proudem, a alespoň jedno zařízení na zahřívání je vně reaktoru a je schopeno provádět výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla, který vystoupil z tepelného výměníku a surovinou v zařízení na zahřívání suroviny, aby surovina byla zahřáta na teplotu alespoň 300°C, jako alespoň 370°C. Alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny může být schopno výměny tepla z proudu koncového plynu reaktoru (reaktoru, do kterého přichází předehřátá surovina nebo jiného) k zahřátí suroviny na teplotu alespoň 300°C, jako alespoň 370°C. Zařízení může obsahovat zařízení na plazmový ohřev, které umožňuje zahřátí plynného proudu, který lze zahřát plazmovým ohřevem, a tak získat alespoň část zahřátého plynného proudu. Zařízení může obsahovat nekatalytický povrch na některých nebo všech stěnách zařízení na zahřívání suroviny přicházejících do styku se surovinou a/nebo vnitřních stěnách alespoň jednoho potrubí přivádějícího surovinu přicházejících do styku se surovinou, přičemž povrch je nekatalytický vůči termickému krakování nebo polymeraci uhlovodíků. Zařízení může obsahovat nekatalytické keramické vyložení na stěnách zařízení na zahřívání suroviny, které přicházejí do styku se surovinou a/nebo na vnitřních stěnách alespoň jednoho potrubí přivádějícího surovinu, které přicházejí do styku se surovinou. Zařízení může obsahovat alespoň jeden zdroj proplachovacího plynu, jako oxidačního činidla pro uhlík a alespoň jedno místa uvádění proplachovacího plynu na alespoň jednom potrubí přivádějícím surovinu, které je schopno periodicky proplachovat alespoň jedno potrubí přivádějící surovinu proplachovacím plynem. Reaktor může být schopen uvádět do styku surovinu a zahřátý plynný proud tak, aby se v rekatoru kontinuálně tvořily saze po dobu alespoň asi 12 hodin.
[0074] Například na obr. 1 je znázorněna část typu retortového reaktoru na výrobu sazí, který lze používat při způsobu podle vynálezu k výrobě sazí, kde alespoň část předehřívání zahrnuje zahřívání sazotvomé suroviny reakčním proudem v reaktoru na teplotu vyšší než asi 300 °C. Na procesní schema znázorněné na obr. 1 se použije jeden nebo více uvedených způsobů potlačování zanášení, aby se podpořilo použití takové předehřáté suroviny.
[0075] Podle obr. 1 je saze podle vynálezu možno vyrábět v retortovém reaktoru 2 na výrobu sazí, který má spalovací zónu 10, která má případnou zónu 11 o zužujícím se průměru, zónu (zóny) 12 vstřikování suroviny a reakční zónu (zóny) 1.3. Po reakční zóně 13 následuje první chladicí zóna 14. Lze použít různé užitečné průměry a délky těchto různých zón, které je možno volit s ohledem na výše citované patenty. Při výrobě sazí jsou ve spalovací zóně 10 tvořeny horké plynné spaliny reakcí kapalného nebo plynného paliva s vhodným oxidačním činidlem, jako vzduchem, kyslíkem, směsí vzduchu a kyslíku apod. Jako paliva vhodná k použití při reakci proudem oxidačního činidla ve spalovací zóně 10 k vytvoření horkých plynných spalin lze uvést proudy snadno spalitelného plynu, páry a/nebo kapaliny, jako zemního plynu, vodíku, oxidu uhelnatého, methanu, acetylenu, alkoholů nebo kerosenu. Obecně se však dává přednost použití paliv, která mají vysoký obsah složek obsahujících uhlík, zejména uhlovodíků. Stechiometrický poměr vzduchu k zemnímu plynu použitému při výrobě sazí podle vynálezu může být od asi 0,6:1 do nekonečna nebo od asi 1:1 (stechiometrického poměru) do nekonečna. Aby se usnadnila tvorba horkých plynných spalin může být proud oxidačního činidla předehřátý. Proud horkých plynných spalin proudí ze zón 10 a 11 do zón 12 a 13 a poté 14. Směs toku horkých plynných spalin je na obr. 1 znázorněn šipkou. Sazotvomá surovina 15 je uváděna v místě 16 nacházejícím se v zóně 12. Surovina může být uváděna buď sondou (sondami), radiálně dovnitř množstvím otvorů nacházejících se ve stěně zóny 12 v místě 16, nebo kombinací těchto dvou možností. Surovina může být uváděna axiálně nebo radiálně sondou (sondami) axiálně vloženou hořákem kdekoliv v zónách 11, 12 a/nebo 13 (stinger operace). Jako typy sazotvomých surovin vhodné k použití při tomto provedení lze uvést typy, které lze snadno volatilizovat za podmínek reakce, jako jsou dříve uvedené suroviny. Hroty reaktoru/hořáku mohou být při vysokých teplotách suroviny náchylnější k erozi. Prodloužit životnost hrotů je například možno za použití materiálů, jako je kovová slitina STELLITE® 6.
[0076] Podle obr. 1 je sazotvomá surovina 15 před svým uvedením do reaktoru 2 předehřívána na teplotu vyšší než asi 300 °C. Předehřátá sazotvomá surovina je přiváděna v alespoň jednom potrubí 17 přivádějícím surovinu k alespoň jednomu místti 16 uvádění suroviny do reaktoru 2. Po uvedení surovina přichází do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém se v reaktoru tvoří saze. Saze v reakčním proudu lze ochladit v jedné nebo více zónách. Například v chladicím místě 18 chladicí zóny 14 je vstřikována chladicí kapalina, která může obsahovat vodu a kterou lze používat k úplnému nebo značnému zastavení pyrolýzy sazotvomé suroviny nebo částečnému ochlazení suroviny bez zastavení pyrolýzy s následným druhým ochlazením (není znázorněno) používaným k zastavení pyrolýzy sazotvomé suroviny.
[0077] Jak je také znázorněno na obr. 1, zařízení na zahřívání suroviny také může obsahovat tepelný výměník 19 (HXR), který může mít vyhřívací stěny, jaké se používají ve známých konstrukcích tepelných výměníků, vyhřívané reakčním proudem na první straně a přicházející do styku se surovinou na opačné straně před tím, než je surovina přivedena k alespoň jednomu potrubí na přivádění suroviny. Jak je uvedeno, surovina je v tepelném výměníku zahřívána na teplotu vyšší než asi 300 °C. Ačkoliv je znázorněno uspořádání, ve kterém je tepelný výměník na surovinu zařazen na chladicím zařízení, může být zařazen v reakčním proudu před chladicím zařízení za předpokladu, že zahřívací zařízení bude mít konstrukci, která je schopna snášet vysoké teploty před ochlazením v reaktoru a pracovat při nich. Zařízení na zahřívání suroviny může být uspořádáno ve fyzickém kontaktu s alespoň jednou částí vyhřívané stěny nebo vyhřívaných stěn reaktoru, za účelem zahřívání suroviny na teplotu vyšší než asi 300°C. Ačkoliv toto provedení není na obr. 1 znázorněno, tepelný výměník může popřípadě zahřívat surovinu na mezilehlou teplotu (například nad 250 °C nebo na teplotu 50 až 350 °C, nebo na jiné teploty nižší než je cílová teplota předehřátí) nebo být použit k dosažení teploty předehřátí vyšší než 300 °C a poté může být k zahřívání na koncovou teplotu předehřátí použit další tepelný výměník nebo zařízení na zahřívání vně nebo uvnitř reaktoru.
[0078] Reakční proud v reaktoru může mít teplotu při chlazení například od asi 600°C do asi 2000°C, nebo od asi 800°C do asi 1800°C, nebo od asi 1000°C do asi 1500°C, nebo jiné vysoké teploty reflektující extrémní exotermickou reakci, ke které dochází v retortovém reaktoru. Podle vynálezu lze dosáhnout tepelné výměny suroviny s vysokým exotermickým teplem vznikajícím při reakcích v reaktoru bez problémů se zanášením, které vznikají v potrubí přivádějícím surovinu. Tento vynález také umožňuje ve srovnání s obvyklou výrobou sazí prováděnou při mnohem nižších teplotách suroviny zlepšit recyklaci energie a snížit náklady na suroviny.
[0079] Jak je také znázorněno na obr. 1, v řadě na potrubí pro surovinu před zařízením 19 na zahřívání suroviny používaném ke zvýšení teploty suroviny na hodnotu vyšší než 300 °C může být instalováno alespoň jedno čerpadlo 20. Čerpadlo je možno používat k natlakování suroviny před jejím vstupem do zařízení na zahřívání suroviny. Při tomto způsobu může být surovina již natlakovaná v době, kdy se teplota suroviny zvyšuje na zvýšené hodnoty, kdy by za nepřítomnosti tlakování nebo jiných popsaných způsobu potlačování zanášení jinak docházelo k problémům se zanášením potrubí přivádějícího surovinu. Jelikož obvykle může při průchodu zařízením na zahřívání suroviny za normálních provozních podmínek dojít k poklesu tlaku suroviny (například k poklesu 0 až asi 2000 kPa), například podle konstrukce a způsobu činnosti tepelného výměníku, jakékoliv tlakování použité na surovinu jako prostředek na potlačení zanášení by mělo kompenzovat jakýkoliv pokles tlaku, ke kterému dochází nebo který lze předpokládat v tepelném výměníku na surovinu, a i jakýkoliv jiný pokles tlaku, ke kterému dochází nebo který lze předpokládat v trubkách přívodního potrubí nebo jiných cestách používaných k dopravení předehřáté suroviny k reaktoru, zejména pokud je nezbytné udržet tlak suroviny v předem určeném cílovém rozmezí hodnot. Ačkoliv je na obr. 1 a jiných obrázcích v tomto dokumentu pro zjednodušení znázorněno pouze jedno potrubí přivádějící surovinu a jedno místo vstřikování suroviny na reaktoru, je zřejmé, že lze použít několika potrubí přivádějících surovinu a míst vstřikování na reaktoru, u kterých lze také využít popsané potlačování zanášení.
[0080] Po ochlazení směsi horkých plynných spalin a sazotvomé suroviny procházejí ochlazené plyny dále do jakýchkoliv obvyklých chladicích a separačních stupňů, ve kterých se získají saze. Sázeje od plynného proudu možno snadno oddělit za použití obvyklých zařízení, jako je odlučovač, cyklonový odlučovač nebo rukávový filtr. Pokud jde o úplné ochlazení reakční směsi za vzniku konečného sazového produktu, lze použít jakýkoliv obvyklý proces, kterým lze ochladit reakční směs po uvedení sazotvomé suroviny a který je znám odborníkům v tomto oboru. Například je možno vstřikovat chladicí kapalinu, kterou může být voda nebo jiná vhodná kapalina, a tak zastavit chemickou reakci.
[0081] Na obr. 2 je znázorněna část další typu retortového reaktoru na výrobu sazí, který lze používat při způsobu podle vynálezu k výrobě sazí, kde alespoň část předehřívání zahrnuje uvádění tepelného výměníku 21 do styku s reakěním proudem v reaktoru, kde tekuté kapalné médium nebo nosič 28, jako proud dusíku, proudící tepelným výměníkem je zahříváno v reaktoru a z tepelného výměníku a reaktoru poté odchází zahřátá pára (například přehřátá pára) a je vedena přes samostatné zařízení na zahřívání suroviny 22 umístěné vně reaktoru, kde přičemž může dojít k výměně tepla se surovinou v zařízení na zahřívání suroviny, a tak zahřívání suroviny na teplotu vyšší než asi 300 °C, jako 370 °C nebo vyšší.
[0082] Na obr. 3 je znázorněna část dalšího typu retortového reaktoru na výrobu sazí, který lze používat při způsobu podle vynálezu k výrobě sazí, kde alespoň část předehřívání zahrnuje uvádění zařízení na zahřívání suroviny 23 do styku s koncovým plynem, který vychází z reaktoru, a tak zahřívání suroviny na teplotu vyšší než asi 300 °C, jako 370 °C nebo vyšší.
[0083] Na obr. 4 je znázorněn další typ retortového reaktoru na výrobu sazí, který lze používat při způsobu podle vynálezu, kde zahřátý plynný proud dále zahrnuje alespoň zčásti nebo zcela zahřátý plyn 24, který byl zahřát alespoň zčásti nebo zcela za použití plazmového zahřívacího zařízení 25. Plazmové zahřívání plynuje například možno provádět způsoby, které jsou odborníkům v tomto oboru známy. Lze například použít plazmového hořáku, jako hořáku popsaného v US patentu 5 486 674, který je citován náhradou za přenesení jeho obsahu do tohoto textu a odkázat lze také na plazmový zahřívání popsané v US patentech 4 101 639 a 3 288 696, kteréjsou citovány náhradou za přenesení jejich obsahu do tohoto textu.
[0084] Jak je také znázorněno na obr. 4, surovina může být nepřímo zahřívána tepelným médiem (například parou), která má tepelnou výměnu s reakěním proudem v tepelném výměníku 26 v reaktoru, nebo alternativně může být surovina zahřívána přímo v tepelném výměníku 26 v reaktoru, jak je znázorněno přerušovanými čarami.
[0085] Konstrukcí tepelného výměníku používaného k předehřívání suroviny uvnitř nebo vně reaktoru v těchto různých procesních schematech podle vynálezu může být jakákoliv obvyklá konstrukce tepelného výměníku, jako je plášť a trubka, plášť a spirála, plášť a rám apod. V případě, že má tepelný výměník uspořádání se zařazenou spirálou, lze použít například trubky a kolena podle specifikace Schedule 80, aby se zabránilo problémům s korozí/erozí zabudované spirály. Při konstrukci potrubí zabudované spirily lze také použít konstantního sklonu úhlu mezi trubkami a spirála může využívat celý průřez sběrače spalin. Koeficienty přestupu tepla pro různé zapojené spirály se u různých tříd a různých zařízení mohou výrazně lišit.
[0086] Jakákoliv ze surovin pro popsaná procesní schemata a způsoby také může obsahovat další látky nebo kompozice, kterých se obvykle používá při výrobě obvyklých sazí. Při způsobu podle vynálezu je dále možno zavádět alespoň jednu látku, která představuje nebo která obsahuje alespoň jeden prvek ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jeho ion) periodické tabulky prvků. Látka obsahující alespoň jeden prvek ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jeho ion) obsahuje alespoň jeden alkalický kov nebo kov alkalických zemin. Jako příklady je možno uvést lithium, sodík, draslík, rubidium, cesium, francium, vápník, barium, strontium nebo radium nebo jejich kombinace. V látce může být přítomna jakákoliv směs jedné nebo více z těchto složek. Látkou může být pevná látka, roztok, disperze, plyn nebo jakákoliv jejich kombinace. Lze používat více než jedné látky, která má stejný nebo odlišný kov ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jeho ion). Pokud se používá více látek, je tyto látky možno přidávat společně, samostatně, postupně nebo v různých místech reakce. Pro účely tohoto vynálezu látkou může být kov (nebo ion kovu) samotný, sloučenina obsahující jeden nebo více z těchto prvků, jako sůl obsahující jeden nebo více z těchto prvků apod. Látka může být schopna zavádění kovu nebo iontu kovu do probíhající reakce za vzniku sazového produktu. Pro účely tohoto vynálezu lze látku obsahující alespoň jeden kov ze skupiny IA a/nebo IIA (nebo jeho ion), pokud se používá, uvádět ve kterémkoliv místě v reaktoru, například před úplným ochlazením. Látku je například možno přidávat v jakémkoliv místě před úplným ochlazením, jako před uvedením sazotvomé suroviny v prvním reakčním stupni; během uvádění sazotvomé suroviny v prvním reakčním stupni; po uvedení sazotvomé suroviny v prvním reakčním stupni; před v průběhu nebo bezprostředně po uvedení jakékoliv druhé sazotvomé suroviny, ale před úplným ochlazením. Lze použít více než jedno místo uvádění látky.
[0087] Množstvím látky obsahující kov ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jeho ion), pokud se používá, může být jakékoliv množství za předpokladu, že bude moci vzniknout sazový produkt. Látky je možno přidávat v množství, jako je a$i 200 ppm nebo více prvku ze skupiny IA nebo jeho iontu a/nebo je prvek ze skupiny IIA (nebo jeho ion) přítomen ve výsledném sazovém produktu. Jako jiná množství lze uvést množství od asi 200 ppm do asi 20000 ppm nebo více, a jiná rozmezí mohou být od asi 500 ppm do asi 20000 ppm, nebo od asi 1000 ppm do asi 20000 ppm, nebo od asi 5000 ppm do asi 20000 ppm, nebo od asi 10000 ppm do asi 20000 ppm, nebo od asi 300 ppm do asi 5000 ppm, nebo od asi 500 ppm do asi 3000 ppm, nebo od asi 750 ppm do asi 1500 ppm, prvku ze skupiny TA a/nebo skupiny Ha (nebo jeho iontu) přítomného ve vytvořeném sazovém produktu. Tyto hladiny se mohou vztahovat ke koncentraci iontu kovu. Tato množství prvku ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jeho iontu) přítomná v sazovém produktu, který vznikne, se mohou vztahovat k jednomu prvku nebo více než jednomu prvku ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jeho iontu), takže by v sazovém produktu, který vznikne, bylo přítomno celkové množství prvků ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jejich iontů). Tato množství se tedy mohou vztahovat k obsahu prvku/iontu ze skupiny IA nebo IIA samotného. Látku je možno přidávat jakýmkoliv způsobem. Látku je možno přidávat stejným způsobem, jakým je zaváděna sazotvomá surovina. Látku je možno přidávat ve formě plynu, kapaliny nebo pevné látky nebo v jejich kombinaci. Látku je možno přidávat v jakémkoliv místě nebo několika místech a lze ji přidávat jako jeden proud nebo jako množství proudů. Látka může být před uváděním nebo během uvádění smísena se surovinou, palivem a/nebo oxidačním činidlem.
[0088] Jako jeden způsob, kterým lze látku obsahující alespoň jeden prvek ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jeho ion), jako je například draslík, zavádět do suroviny, je začlenění látky do suroviny. Při dalším způsobu se látky do reaktoru zavádí odděleně od suroviny, jako za použití vstřikovací tyče, která zasahuje do reaktoru. Například přidávání roztoku draslíku do suroviny o vysoké teplotě může vést k riziku ucpávání hrotů, jako následku vzplanutí draslíku. Toto riziko lze zmírnit tak, že se ionty draslíku nebo jiné kovy ze skupiny IA a/nebo IIA (nebo jejich ionty) vstřikují za použití tyče v hořáku. Použitím tyče pro zavádění draslíku nebo jiných kovů ze skupiny IA a/nebo skupiny IIA (nebo jejich iontů) v reaktoru s většími otvory než jsou standardní otvory lze také snížit riziko ucpání nebo dosáhnout čištění tyče při uvádění. Snížení rizika poškození vnitřního pláště hořáku, když se připravují saze s vysokým podílem draselných iontů, může vyžadovat snížení teploty suroviny na nižší hodnotu, která však stále bude v rozmezí >300°C, takže draselné ionty je možno vstřikovat do oleje. Pro předehřáni suroviny na hodnotu >300°C lze použít alternativní formu draslíku rozpustnou v oleji, jako je látka CATALYST® 460 HF od společnosti OM Group, kterou lze vstřikovat přímo do suroviny. Látka CATALYST® 460 HF je organickou solí draslíku (neodekanoát draselný), která je rozpustná v surovině, takže není zatížena stejným rizikem problému se vzplanutím, jako vodné roztoky. Procesní schemata podle vynálezu založená na kombinaci suroviny o vysoké teplotě a strategií proti zanášení lze přizpůsobit tak, aby byla kompatibilní s použitím modifikátorů sazí během procesu, jako jsou přísady regulující strukturu (například draslík nebo jiné zdroje alkalických kovů/iontů).
[0089] Podmínky a uspořádání předehřívání suroviny podle tohoto vynálezu mohou poskytovat výhody a užitek, jako například zlepšenou recyklaci energií, úspory nákladů na suroviny, zvýšenou tvorbu sazí, snížení emisí oxidu uhličitého, stabilní nebo kontinuální výrobu sazí po dobu užitečnou při průmyslové výrobě za podmínek vysoké teploty suroviny nebo jakoukoliv jejich kombinaci. Lze předpokládat se zvýšeným předehřátím suroviny na teplotu vyšší než 300°C se za konstantních výrobních podmínek sníží míra emisí síry a NOx na hmotnostním základě. Předpokládá se, že se za všech provozních podmínek sníží emise na kilogram sazí. Koncentrace emisí bude záviset na konkrétně zvolených provozních podmínkách.
[0090] Kromě výše uvedených přínosů a výhod lze podle vynálezu dosáhnout jiných potenciálních přínosu předehřívání suroviny. Mechanismem zvyšujícím výtěžky může být předběžné vytvoření očkovací násady při procesu pyrolýzy. Bez vazby na jakoukoliv teorii máme za to, že surovina může ve fázi předehřívání prodělat dehydrogenační reakce polyaromatických uhlovodíku (PAH) a odloučení nearomatických skupin. Předpokládá se, že hydrodrogenované PAH tvoří násadu rychleji než původní materiál. V příkladech je popsáno použití vysokého tlaku k řízení rychlosti dehydrogenace. Tvorba velkých molekul PAH může být regulována regulací tlaku, doby setrvání a/nebo teploty, jak je podrobně popsána v tomto textu, což by potenciálně mohlo poskytnout mechanismus regulace výroby násady sazí. Jak již bylo uvedeno, nevýhodou pyrolýzy suroviny o vysoké teplotě je potenciál pro koksování a tvorbu gritu, který lze zmírnit nebo eliminovat podle tohoto vynálezu za použití podmínek vysoké teploty suroviny v kombinaci s potlačením zanášení. Druhým mechanismem, kterým lze zvýšit výtěžek, může být například mžikové odpaření předehřáté suroviny v reaktoru na výrobu sazí bez chlazení okolního plynu. Bleskové odpaření suroviny by eliminovalo nutnost použití spalin z hořáku k atomizaci suroviny. Při vstřikování do téměř atmosférického tlaku v reaktoru na výrobu sazí může mít surovina předehřátá na teploty vyšší než 300 °C dostatečnou vnitřní energii k samočinnému odpaření a smísení se spalinami z hořáku.
[0091] Podle vynálezu je možno připravovat saze v jakékoliv kvalitě podle ASTM (například NI 00 až NI 000) nebo jiné kvalitě. Saze připravené způsoby podle vynálezu mohou mít díky použití vysokých teplot předehřátí suroviny a/nebo jiných procesních parametrů uvedených v tomto textu jednu nebo více jedinečných vlastnostní (nebo přínosných vlastností) a/nebo parametrů. Saze připravené způsoby a za použití uspořádání zařízení podle vynálezu je možno používat při jakémkoliv konečném využití, při kterém se používá obvyklých sazí, jako jsou například inkousty, pigmenty, plastové výrobky, izolační látky, lepidla, povlaky, elastomemí produkty, tonery, palivové články, pneumatiky nebo jejich části, tvářené díly, elektronické součástky, kabely, dráty nebo jejich části, v obvyklém nebo nižším množství.
[0092] Jednou výhodou, které lze dosáhnout díky tomuto vynálezu, je příprava komerčně přijatelných sazí se stejnou morfologií a/nebo jinými parametry, jako mají saze připravené obvyklým způsobem. Způsoby podle vynálezu je možno připravovat komemě přijatelné saze se stejnou morfologií a/nebo stejnými jinými parametry. Jako jednu výhodu, které lze popřípadě dosáhnout díky tomuto vynálezu, je, že mohou vznikat saze, které mají mnohem nižší množství PAH. Nižší množství PAH v sazích nemění chování a vysoké množství PAH je z různých důvodů považováno za nežádoucí. Podle vynálezu je možno připravovat zvolené saze se stejnou morfologií nebo v podstatě stejnou morfologií (tj. hodnotou morfologie v rozmezí plus mínus 5% odchylka jedné nebo více morfologických vlastností, jako OAN, COAN apod.) jako zvolené saze připravené obvyklým způsobem za použití stejných podmínek v reaktoru a suroviny (ale bez předehřívání suroviny na teploty vyšší než 300 °C před přivedením suroviny do reaktoru na výrobu sazí). Hladiny PAH zvolených sazí podle vynálezu mohou být sníženy, vztaženo na počet hmotnostních dílů na milion hmotnostních dílů, od 10 % do 50 %, od 20 % do 50 %, nebo od 30 % do 100 % nebo více, vztaženo na koncentraci v ppm, ve srovnání se zvolenými sazemi se stejnou morfologií, které však byly připraveny bez předehřívání sazotvomé suroviny na teplotu vyšší než 300 °C před vstupem do reaktoru na výrobu sazí, za vzniku sazí a za použití stejných podmínek v reaktoru a suroviny. PAH v sazích lze členit do tří kategorií podle molekulové hmotnosti: PAH s vysokou MW (s hmotnostně střední MW vyšší než 250); PAH se střední MW (hmotnostně střední MW 200 až 250) a PAH s nízkou MW (s hmotnostně střední MW nižší než 250). Vynález má schopnost snižovat množství jednoho nebo více PAH z PAH s vysokou MW a/nebo střední MW z 10 % až 50 %, z 20 % až 50 %, nebo z 30 % nebo 100 % nebo více, vztaženo na hladiny v ppm, ve srovnání se zvolenými sazemi se stejnou morfologií, které však byly připraveny bez předehřívání sazotvomé suroviny na teplotu vyšší než 300 °C před vstupem do reaktoru na výrobu sazí, za vzniku sazí a za použití stejných podmínek v reaktoru a suroviny. Procento PAH s vysokou MW z celkového množství PAH lze snížit o 10 % až 50 %, 20 % až 50 %, nebo o 30 % až 100 % nebo více, vztaženo na ppm koncentrace pro zvolené saze, ve srovnání se zvolenými sazemi se stejnou morfologií, které však byly připraveny bez předehřívání sazotvomé suroviny na teplotu vyšší než 300 °C před vstupem do reaktoru na výrobu sazí, za vzniku sazí a za použití stejných podmínek v reaktoru a suroviny. Výše uvedená určení byla provedena na základě experimentů, při kterých byly porovnávány saze vyrobené za použití tohoto vynálezu se zvolenými sazemi, které byly připraveny bez předehřívání sazotvomé suroviny na teplotu vyšší než 300 °C před vstupem do reaktoru na výrobu sazí, ale jinak za použití stejných podmínek v reaktoru a suroviny. To je významená výhoda, které lze dosáhnout za použití tohoto vynálezu.
[0093] Vynález se týká následujících aspektů/provedení/znaků v jakémkoliv pořadí a/nebo v jakékoliv kombinaci.
1. Vynález se týká způsobu výroby sazí, při němž se:
do reaktoru na výrobu sazí uvádí zahřátý plynný proud;
k alespoň jednomu zařízení na zahřívání přivádí alespoň jedna sazotvomá surovina; uvedená alespoň jedna sazotvomá surovina předehřívá v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání na drahou teplotu vyšší než asi 300 °C, čímž se získá předehřátá sazotvomá surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvomá surovina má v alespoň jednom zařízení na zahřívání rychlost, která je alespoň 0,2 m/s a přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60°C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu potrubí na surovinu přítomného v alespoň jednom zařízení na zahřívání a (b) alespoň jedna sazotvomá surovina má první dobu setrvání v zařízení na zahřívání méně než asi 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvomá surovina přivádí k alespoň jednomu místu uvádění suroviny do reaktora na výrobu sazí, přičemž uvedená předehřátá sazotvomá surovina má drahou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho zařízení na zahřívání do místa přesně před místem uvádění do reaktora na výrobu sazí méně než asi 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a drahá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně;
alespoň předehřátá sazotvomá surovina uvádí alespoň jedním místem uvádění do reaktoru na výrobu sazí do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakěního proudu, ve kterém v reaktoru na výrobu sazí vznikají saze a získají se (například ochlazením) saze v reakčním proudu.
2. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání měla tlak vyšší než asi 1000 kPa.
3. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak vyšší než asi 2000 kPa.
4. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak od asi 2000 kPa do asi 18000 kPa.
5. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde rychlost je alespoň asi 1 m/s.
6. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde rychlost je alespoň asi 1,6 m/s.
7. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde sazotvomá surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci.
8. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde sazotvomá surovina má teplotu počátku varu od asi 160°C do asi 500°C.
9. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde předehřívání alespoň jedné sazotvomé suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvomé suroviny v zařízení na zahřívání, které má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku vyšším než asi 10 kW/m .
10. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom zařízení na zahřívání, které má teplo alespoň zčásti poskytované teplem vytvořeným uvedeným reaktorem na výrobu sazí nebo jiným rekatorem na výrobu sazí nebo oběma reaktory.
11. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde první doba setrvání a druhá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut.
12. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jedno zařízení na zahřívání je v tepelné výměně s alespoň částí uvedeného reaktoru na výrobu sazí.
13. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání je ve styku s reakčním proudem v uvedeném reaktoru na výrobu sazí za chladicím zařízením, přičemž uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakčním proudem na jedné své straně a je ve styku s uvedenou sazotvomou surovinou na své opačné straně.
14. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání obsahuje tepelný výměník, který má tepelnou výměnu s reakčním proudem v uvedeném reaktoru na výrobu sazí, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním zařízením na zahřívání umístěným vně reaktoru tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvomé suroviny.
15. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jedno zařízení na zahřívání je alespoň zčásti zásobeno teplem sazového koncového plynu z uvedeného reaktoru na výrobu sazí nebo jiného reaktoru na výrobu sazí nebo obou reaktorů, k zahřívání sazotvomé suroviny.
16. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém zařízení na zahřívání a tak se získá alespoň část zahřátého plynného proudu.
17. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, který dále zahrnuje získání nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho zařízení na zahřívání, které přicházejí do styku se sazotvomou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho potrubí přivádějícího surovinu, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvomou surovinu k uvedenému reaktoru na výrobu sazí, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
18. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvomé suroviny alespoň jedním potrubím na přivádění suroviny k uvedenému reaktora na výrobu sazí, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním potrubím přivádějícím sazotvomou surovinu.
19. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvomé suroviny alespoň jedním potrubím na přivádění suroviny k uvedenému reaktora na výrobu sazí, a přičemž tento způsob dále zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvomé suroviny do reaktora na výrobu sazí s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvomé suroviny.
20. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvádí do styku předehřátá sazotvomá surovina a zahřátý plynný proud v reaktora na výrobu sazí a tak se v reaktora kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň asi 12 hodin.
21. Způsob výroby sazí, při němž se:
do reaktora na výrobu sazí uvádí zahřátý plynný proud;
k alespoň jednomu zařízení na zahřívání přivádí alespoň jedna sazotvomá surovina, která má první teplotu nižší než 360°C;
uvedená alespoň jedna sazotvomá surovina předehřívá v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání na druhou teplotu od asi 360 °C do asi 850 °C, čímž se získá předehřátá sazotvomá surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvomá surovina má v alespoň jednom zařízení na zahřívání rychlost, která je alespoň 0,2 m/s a přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60°C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu potrubí na surovinu přítomného v alespoň jednom zařízení na zahřívání a (b) alespoň jedna sazotvomá surovina má první dobu setrvání v zařízení na zahřívání méně než asi 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvomá surovina přivádí k alespoň jednomu místu uvádění suroviny do reaktoru na výrobu sazí, přičemž uvedená předehřátá sazotvomá surovina má druhou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho zařízení na zahřívání do místa přesně před místem uvádění do reaktoru na výrobu sazí méně než asi 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a druhá doba setrvání suroviny dohromady činí asi 10 sekund až asi 120 minut;
alespoň předehřátá sazotvomá surovina uvádí alespoň jedním místem uvádění do reaktoru na výrobu sazí do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v reaktoru na výrobu sazí vznikají saze a získají se (například ochlazením) saze v reakčním proudu.
22. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak vyšší než asi 2000 kPa.
23. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak vyšší než asi 3000 kPa.
24. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak od asi 3000 kPa do asi 18 000 kPa.
25. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde rychlost je alespoň asi 1 m/s.
26. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde rychlost je alespoň asi 1,6 m/s.
27. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde sazotvomá surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci.
28. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde sazotvomá surovina má teplotu počátku varu od asi 160°C do asi 500°C.
29. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde předehřívání alespoň jedné sazotvomé suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvomé suroviny v zařízení na zahřívání, které má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku vyšším než asi 20 kW/m .
30. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom zařízení na zahřívání, které má teplo alespoň zčásti poskytované teplem vytvořeným uvedeným reaktorem na výrobu sazí nebo jiným rekatorem na výrobu sazí nebo oběma reaktory.
31. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde první doba setrvání a druhá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut.
32. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jedno zařízení na zahřívání je v tepelné výměně s alespoň částí uvedeného reaktoru na výrobu sazí.
33. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání je ve styku s reakěním proudem v uvedeném reaktoru na výrobu sazí za chladicím zařízením, přičemž uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakěním proudem na jedné své straně a je ve styku s uvedenou sazotvomou surovinou na své opačné straně před uvedenou sazotvomou surovinou.
34. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání obsahuje tepelný výměník, který má tepelnou výměnu s reakěním proudem v uvedeném reaktoru na výrobu sazí, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním zařízením na zahřívání umístěným vně reaktoru tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvomé suroviny.
35. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jedno zařízení na zahřívání je alespoň zčásti zásobeno teplem sazového koncového plynu z uvedeného reaktoru na výrobu sazí nebo jiného reaktoru na výrobu sazí nebo obou reaktorů, k zahřívání sazotvomé suroviny.
36. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém zařízení na zahřívání, a tak se získá alespoň část zahřátého plynného proudu.
37. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, který dále zahrnuje získání nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho zařízení na zahřívání, které přicházejí do styku se sazotvomou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho potrubí přivádějícího surovinu, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvomou surovinu k uvedenému reaktoru na výrobu sazí, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
38. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvomé suroviny alespoň jedním potrubím na přivádění suroviny k uvedenému reaktoru na výrobu sazí, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním potrubím přivádějícím sazotvomou surovinu.
39. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvomé suroviny alespoň jedním potrubím na přivádění suroviny k uvedenému reaktora na výrobu sazí, a přičemž tento způsob dále zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvomé suroviny do reaktora na výrobu sazí s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvomé suroviny.
40. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvádí do styku předehřátá sazotvomá surovina a zahřátý plynný proud v reaktora na výrobu sazí, a tak se v reaktora kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň asi 12 hodin.
41. Způsob výroby sazí, při němž se:
do reaktora na výrobu sazí uvádí zahřátý plynný proud;
k alespoň jednomu zařízení na zahřívání přivádí alespoň jedna sazotvomá surovina, která má první teplotu nižší než 450°C;
uvedená alespoň jedna sazotvomá surovina předehřívá v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání na drahou teplotu vyšší než asi 450 °C, čímž se získá předehřátá sazotvomá surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvomá surovina má v alespoň jednom zařízení na zahřívání rychlost, která je alespoň 0,2 m/s a přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60°C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu potrubí na surovinu přítomného v alespoň jednom zařízení na zahřívání a (b) alespoň jedna sazotvomá surovina má první dobu setrvání v zařízení na zahřívání od 10 sekund do asi 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvomá surovina přivádí k alespoň jednomu místu uvádění suroviny do reaktora na výrobu sazí, přičemž uvedená předehřátá sazotvomá surovina má druhou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho zařízení na zahřívání do ipísta přesně před místem uvádění do reaktoru na výrobu sazí méně než asi 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a druhá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně;
alespoň předehřátá sazotvomá surovina uvádí alespoň jedním místem uvádění k reaktoru na výrobu sazí do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v reaktoru na výrobu sazí vznikají saze a získají se (například ochlazením) saze v reakčním proudu.
42. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak od asi 2000 kPa do asi 18 000 kPa.
43. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak od asi 3000 kPa do asi 18 000 kPa.
44. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak od asi 4000 kPa do asi 18 000 kPa.
45. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde rychlost je alespoň asi 1 m/s.
46. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde rychlost je alespoň asi 1,6 m/s.
47. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde sazotvomá surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci.
48. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde sazotvomá surovina má teplotu počátku varu od asi 160°C do asi 500°C.
49. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde předehřívání alespoň jedné sazotvomé suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvomé suroviny v zařízení na zahřívání, které má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku vyšším od asi 20 kW/m do asi 150 kW/m .
50. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom zařízení na zahřívání, které má teplo alespoň zčásti poskytované teplem vytvořeným uvedeným reaktorem na výrobu sazí nebo jiným rekatorem na výrobu sazí nebo oběma reaktory.
51. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde první doba setrvání a druhá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut.
52. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jedno zařízení na zahřívání jev tepelné výměně s alespoň částí uvedeného reaktora na výrobu sazí.
53. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání je ve styku s reakčním proudem v uvedeném reaktora na výrobu sazí za chladicím zařízením, přičemž uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakčním proudem na jedné své straně a je ve styku s uvedenou sazotvomou surovinou na své opačné straně před uvedenou sazotvomou surovinou.
54. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání obsahuje tepelný výměník, který má tepelnou výměnu s reakčním proudem v uvedeném reaktora na výrobu sazí, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním zařízením na zahřívání umístěným vně reaktora tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvomé suroviny.
55. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde !
alespoň jedno zařízení na zahřívání je alespoň zčásti zásobeno teplem sazového koncového plynu z uvedeného reaktoru na výrobu sazí nebo jiného reaktoru na výrobu sazí nebo obou reaktorů, k zahřívání sazotvomé suroviny.
56. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém zařízení na zahřívání, a tak se získá alespoň část zahřátého plynného proudu
57. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, který dále zahrnuje získání nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho zařízení na zahřívání, které přicházejí do styku se sazotvomou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho potrubí přivádějícího surovinu, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvomou surovinu k uvedenému reaktoru na výrobu sazí, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
58. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvomé suroviny alespoň jedním potrubím na přivádění suroviny k uvedenému reaktoru na výrobu sazí, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním potrubím přivádějícím sazotvomou surovinu.
59. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvomé suroviny alespoň jedním potrubím na přivádění suroviny k uvedenému reaktoru na výrobu sazí, a přičemž tento způsob dále zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvomé suroviny do reaktoru na výrobu sazí s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvomé suroviny.
60. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, při němž se dále uvádí do styku předehřátá sazotvomá surovina a zahřátý plynný proud v reaktoru na výrobu sazí, a tak se v reaktora kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň asi 12 hodin.
61. Způsob výroby sazí, při němž se:
do reaktoru na výrobu sazí uvádí zahřátý plynný proud;
přivádí alespoň jedna sazotvomá surovina, která má první teplotu nižší než 300°C k alespoň jednomu zařízení na zahřívání při prvním tlaku, který je vyšší než 1000 kPa;
uvedená alespoň jedna sazotvomá surovina předehřívá v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání na drahou teplotu vyšší než asi 300 °C, čímž se získá předehřátá sazotvomá surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvomá surovina má v alespoň jednom zařízení na zahřívání drahý tlak, který je přibližně stejný jako první tlak nebo nižší, vypočteno na základě předpokladu stejné plochy průřezu, kterou surovina prochází při prvním tlaku a drahém tlaku (b) alespoň jedna sazotvomá surovina má první dobu setrvání v zařízení na zahřívání méně než asi 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvomá surovina přivádí k alespoň jednomu místu uvádění suroviny do reaktora na výrobu sazí, přičemž uvedená předehřátá sazotvomá surovina má drahou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho zařízení na zahřívání do místa přesně před místem uvádění k reaktora na výrobu sazí méně než asi 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a drahá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně;
alespoň předehřátá sazotvomá surovina uvádí alespoň jedním místem uvádění k reaktora na výrobu sazí do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v reaktora na výrobu sazí vznikají saze a získají se (například ochlazením) saze v reakčním proudu.
62. Způsob výroby sazí, při němž se:
do reaktora na výrobu sazí uvádí zahřátý plynný proud;
přivádí alespoň jedna sazotvomá surovina, která má první teplotu nižší než 300°C k alespoň jednomu zařízení na zahřívání při prvním tlaku vyšším než 1000 kPa;
uvedená alespoň jedna sazotvomá surovina předehřívá v uvedeném alesppň jednom zařízení na zahřívání na drahou teplotu vyšší než asi 300 °C, čímž se získá předehřátá sazotvomá surovina, přičemž alespoň jedna sazotvomá surovina má i) v alespoň jednom zařízení na zahřívání drahý tlak, který je přibližně stejný jako první tlak nebo nižší, ii) alespoň jedna sazotvomá surovina má v alespoň jednom zařízení na zahřívání rychlost, která je alespoň 0,2 m/s a přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60°C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu potrubí na surovinu přítomného v alespoň jednom zařízení na zahřívání a přičemž i) se vypočítá na základě předpokladu stejné plochy průřezu, kterou surovina prochází při prvním tlaku a drahém tlaku a uvedená předehřátá sazotvomá surovina přivádí k alespoň jednomu místu uvádění suroviny k reaktora na výrobu sazí;
alespoň předehřátá sazotvomá surovina uvádí alespoň jedním místem uvádění k reaktora na výrobu sazí do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v reaktora na výrobu sazí vznikají saze a získají se (například ochlazením) saze v reakčním proudu.
63. Zařízení na výrobu sazí, které obsahuje:
reaktor na uvádění zahřátého plynného proudu do styku s alespoň jednou sazotvomou surovinou za vzniku reakčního proudu, ve kterém v reaktora vznikají saze;
alespoň jedno potrubí na přívod suroviny na přivádění sazotvomé suroviny k alespoň jednomu místu uvádění suroviny k reaktora k uvedení suroviny do styku se zahřátým plynným proudem;
alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny, které je schopné předehřát sazotvomou surovinu přiváděnou alespoň jedním potrubím přivádějícím surovinu na teplotu alespoň asi 300°C;
alespoň jedno čerpadlo schopné natlakovat sazotvomou surovinu na tlak vyšší než asi 1000 kPa dříve, než je surovina předehřátá to alespoň asi 300°C a k dosažení rychlosti suroviny, kterou je surovina přiváděna v alespoň jednom zařízení na zahřívání suroviny, alespoň 0,2 m/s, přičemž rychlost je vypočtena na základě hustoty suroviny měřené při 60 °C a 100 kPa, vztaženo k nejmenší ploše průřezu potrubí na surovinu přítomného v alespoň jednom zařízení na zahřívání a popřípadě chladicí zařízení na ochlazení sazí v reakčním proudu;
přičemž uvedené zařízení je schopno poskytnout dobu setrvání suroviny v alespoň jednom zařízení na zahřívání suroviny a alespoň jednom potrubí na přívod suroviny před přivedením k reaktoru, na předehřátí suroviny na teplotu vyšší než asi 300 °C, která je kratší než asi 120 minut.
64. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny obsahuje tepelný výměník, který je schopen zahřát sazotvomou surovinu při průměrném tepelném toku vyšším než asi 10 kW/m .
65. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde je v reaktora umístěno alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny tak, aby mohlo přicházet do styku s reakčním proudem tak, aby mohla být surovina zahřáta na teplotu alespoň 300°C.
66. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde je alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny umístěno ve styku s alespoň části reaktora tak, aby mohla být surovina zahřáta na teplotu alespoň 300 °C.
67. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny obsahuje tepelný výměník umístěný v reaktora za chladicím zařízením, přičemž tepelný výměník obsahuje stěny uzpůsobené k tomu, aby byly zahřívány reakčním proudem na jejich první straně a uzpůsobené k tomu, aby byly ve styku se surovinou na své opačné straně před přivedením suroviny k alespoň jednomu potrubí přivádějícímu surovinu, přičemž surovina může být v tepelném výměníku zahřáta na teplotu alespoň 300°C.
68. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, které dále obsahuje tepelný výměník pro tekutý nosič tepla umístěný v reaktora tak, aby mohl přicházet do styku s reakčním proudem, a alespoň jedno zařízení na zahříýání je vně reaktora a je schopeno provádět výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla, který vystoupil z tepelného výměníku a surovinou v zařízení na zahřívání suroviny, k zahřátí suroviny na teplotu alespoň 300°C.
69. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, přičemž alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny je schopno provádět výměnu tepla z proudu koncových plynů reaktoru k zahřátí suroviny na teplotu alespoň 300°C.
70. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, které dále obsahuje plazmové zařízení na zahřívání, které je schopno zahřívat plynný proud, který lze zahřívat plazmovým ohřevem, a tak poskytnout alespoň část zahřátého plynného proudu.
71. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, které dále obsahuje nekatalytický povrch na stěnách zařízení na zahřívání suroviny, které přicházejí do styku se surovinou, a na vnitřních stěnách alespoň jednoho potrubí přivádějícího surovinu, které přicházejí do styku se surovinou, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
72. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, které dále obsahuje nekatalytické keramické vyložení na stěnách nařízení na zahřívání suroviny, které přicházejí do styku se surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho potrubí přivádějícího surovinu, které přicházejí do styku se surovinou.
73. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, které dále obsahuje alespoň jeden zdroj proplachovacího plynu obsahujícího oxidační činidlo uhlíku a alespoň jedno místo na uvádění proplachovacího plynu na alespoň jednom jednom potrubí přivádějícím surovinu, které je schopno periodicky proplachovat alespoň jedno potrubí přivádající surovinu proplachovacím plynem.
74. Zařízení podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde je reaktor schopen uvádět do styku surovinu a zahřátý plynný proud, a v reaktoru se tak kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň asi 12 hodin.
75. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde předehřívání eliminuje tvorbu filmu z par v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání a/nebo před přivedením k uvedenému reaktoru na výrobu sazí.
76. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, kde předehřívání a/nebo přivádění je za nepřítomnosti překotného poklesu tlaku, vztaženo na podmínky provozu v ustáleném stavu.
77. Saze připravené způsobem podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu.
78. Saze podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, přičemž tyto saze mají množství PAH s alespoň 10 % méně PAH ve srovnání se sazemi se stejnou morfologií připravenými způsobem bez předehřívání suroviny.
79. Saze podle kteréhokoliv předchozího nebo následujícího provedení/znaku/aspektu, přičemž tyto saze mají procentní podíl množství PAH s vysokou molekulovou hmotností, vztažený na celkové množství PAH o alespoň 10 % nižší oproti sazím se stejnou morfologií připravenými způsobem bez předehřívání suroviny.
80. Způsob výroby sazí, při němž se:
do reaktoru na výrobu sazí uvádí zahřátý plynný proud;
přivádí alespoň jedna sazotvomá surovina k alespoň jednomu zařízení na zahřívání;
uvedená alespoň jedna sazotvomá surovina předehřívá v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání na druhou teplotu vyšší než asi 300 °C, čímž se získá předehřátá sazotvomá surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvomá surovina má v alespoň jednom zařízení na zahřívání rychlost, která je alespoň 0,2 m/s a přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60°C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu potrubí na surovinu přítomného v alespoň jednom zařízení na zahřívání a (b) alespoň jedna sazotvomá surovina má první dobu setrvání v zařízení na zahřívání méně než asi 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvomá surovina přivádí k alespoň jednomu místu uvádění suroviny do reaktoru na výrobu sazí, přičemž uvedená předehřátá sazotvomá surovina má druhou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho zařízení na zahřívání do místa přesně před místem uvádění k reaktoru na výrobu sazí méně než asi 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a druhá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně; přičemž uvedené předehřívání je za tlaku dostatečného na to, aby nedošlo ke tvorbě filmu z par v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání nebo před uvedeným uvedením k uvedenému reaktoru na výrobu sazí;
alespoň předehřátá sazotvomá surovina uvádí alespoň jedním místem uvádění k reaktoru na výrobu sazí do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v reaktoru na výrobu sazí vznikají saze a získají se (například ochlazením) saze v reakčním proudu.
[0094] Vynález může obsahovat jakoukoliv kombinaci těchto různých znaků nebo provedení uvedených výše a dále, jak jsou popsány ve větách a/nebo odstavcích. Za součást vynálezu je považována jakákoliv kombinace znaků popsanývh v tomto textu a pokud jde o znaky, které jsou kombinovatelné, neexistuje žádné omezení.
[0095] Vynález je blíže objasněn v následujících příkladech provedení. Tyto příklady mají výhradně ilustrativní charakter a rozsah vynálezu v žádném ohledu neomezují.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
[0096] Odhad potenciálu úspor v nákladech na materiál pro dva druhy sazí (A a B) byl proveden za použití počítačového modelu pro teploty suroviny 215°C, 500°C a 700°C při výrobě sazí podle schématu schopného stabilního dlouhodobého provozu při 500 °C a 700 °C popsanými způsoby potlačování zanášení podle vynálezu. Model procesního schématu byl vytvořen za použití modelovacího programu Aspen Plus a metodologií a předpokladů pro hmotnostní a energetickou rovnováhu a chemii reakcí podle praxe vhodné pro průmyslovou výrobu. Modelový procesní blokový diagram použití při tomto modelování je podobný diagramu znázorněnému na obr. 5. Na obr. 5 je znázorněno procesní schema pro druh A a teplotu předehřívání suroviny 500 °C a toto obecné procesní uspořádání jinak platí také pro ostatní modelované kombinace teploty suroviny a druhu. Procesní schema podrobně znázorněné na obr. 5 se obecně podobá procesnímu schématu znázorněnému na obr. 1. Podle obr. 5 je surovina zahřívána teplem kouře reaktoru na výrobu sazí mezi místem prvního ochlazení a druhého ochlazení. Tepelná kapacita použitá při výpočtu je uvedena na obr. 6. Předpokládá se, že surovina je nereaktivní; účinek endotermicity pyrolytické reakce není zohledněn v tepelné kapacitě suroviny. Byly modelovány dva případy předehřívání suroviny, na 500 °C a 700 °C, a byly porovnány se základními případy (předehřátí na 215 °C) pro druhy AaB.
[0097] Jako kapalné sazotvomé suroviny použitelné u druhů AaB byly při modelování použity mazut a směs mazutu a uhelného dehtu. Suroviny pro druh AaB měly následující složení:
Druh A mazut:
Spalné teplo [J/kg]: 39 524 446
Elementární analýza [% hmotn.]: Popel 0 Uhlík 88,68
Vodík 6,92 Dusík 0,31 Chlor 0 Síra 3,86 Kyslík 0,23
Druh B mazut/uhelný dehet:
Průtok [kg/h]: 3,562
Sluěovací teplo [J/kg]: 50,692 Spalné teplo [J/kg]: 39,878,687 Elementární analýza [% hmotn.]: Popel 0
Uhlík 88,62
Vodík 7,40
Dusík 0,31
Chlor 0
Síra 3,44
Kyslík 0,23
Uhelný dehet [% hmotn.]: 30,0
[0098] V tabulkách 2 až 7 jsou uvedeny prvotní údaje použité pro modelové výpočty pro každý druh sazí při každé teplotě z teplot předehřívání 500 °C a 700 °C. V těchto tabulkách jsou také uvedeny výsledky těchto modelových výpočtů.
Tabulka 2
Obsah energie surovin a sazí ve výpočtech Aspen Plus
| Zemní plyn | 53 769 143 | J/kg |
| Surovina, druh A | 39 878 687 | J/kg |
| Surovina, druh B | 39 524 446 | J/kg |
| Saze | 32 762 196 | J/kg |
Tabulka 3 (saze druhu A: teplota 500°C)
FSPH03 saze A, FS@500C 01 AIR 02NATGAS 04BURNX 07QNCHX 08APHX 08FSHTRX 12TGAS
Substream: MIXED
Teplota (°C) 710 15 905 676 563 250
Tabulka 4 (CB druh A: teplota 700°C)
FSPH04 saze A, s FS@700C 01AIR 02NATGAS 04BURNX 07QNCHX 08APHX 08FSHTRX 12TGAS
Substream: MIXED
Teplota (°C) 710 15 905 720 431 250
O' 1^ > 3
O Tť O CO Ό o o o o„ -- o o, o’ o o' o” o o' o o
<5 O
xr o ό oo M o o o oo O O O M3 o o o o o o o o o ο ο' οο
C0
CÚ
Pá CM CM CM < X Ο ffi ο
CM ο Ο κυυ
Ο tZ!
CM υ υ ο οο
Κ Κ
CM CC υ υ w ft μ- Q £ £ Ζ Κ (Λ ο Q α ο
Tabulka 5 (CB druh B: teplota 500°C)
FSPH05 saze B, FS@500C 01AIR 02NATGAS 04BURNX 07QNCHX 08APHX 08FSHTRX 12TGAS
Substream: MIXED
Teplota (°C) 760 20 907 622 539 250
’ίΟ
μ z ><
® ® 5 4 4 U U z z Z o O
K O o
O Z
Tabulka 6 (CB druh B: teplota 700°C)
FSPH06 saze B, s FS@700C 01AIR. 02NATGAS 04BURNX 07QNCHX 08APHX 08FSHTRX 12TGAS
Substream: MIXED
Teplota (°C) 760 20 907 653 449 250
o
Tabulka 7
| Jednotky | Referenční předehřátí FS, 215°C, saze A a B | Předehřátí FS, 500 °C, saze A | Předehřátí FS, 700 °C, saze B | ||||
| FSPH01 | FSPH02 | FSPH03 | FSPH04 | FSPH05 | FSPH06 | ||
| Druh sazí | A | B | A | A | B | B | |
| Výtěžek sazí | % | 100 | 100 | 107 | 115 | 109 | 120 |
| Energetická účinnost reaktoru | % | 100 | 100 | 111 | 126 | 114 | 131 |
| N2SA | m2/gm | <100 | >100 | <100 | <100 | >100 | >100 |
| Stechiometrie hořáku | % | 135 | 135 | 135 | 135 | 135 | 135 |
| Teplota předehřívání vzduchu | °C | 710 | 760 | 710 | 710 | 760 | 760 |
| Teplota suroviny | °C | 215 | 215 | 500 | 700 | 500 | 700 |
| Entalpie suroviny | MJ/kg kWh/kg | 1,0 | 0,7 | 2,0 | 3,1 | 1,7 | 2,8 |
| Elektrická energie | CB | 0,11 | 0,19 | 0,08 | 0,05 | 0,15 | 0,10 |
| Vytvořený CO2 | % | 100 | 100 | 74 | 49 | 77 | 55 |
| Teplota zemního plynu | °C | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| Průtok zemního plynu | norm.m3/h | 1 356 | 1 041 | 1 356 | 1 356 | 1 041 | 1 041 |
| Průtok vzduchu | norm.m3/h | 17 750 | 13 635 | 17 750 | 17 750 | 13 635 | 13 635 |
| Teplota vzduchu | °C | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
[0099] Jak je zřejmé z výsledků, ve srovnání s procesem při nižší obvyklé teplotě suroviny, 25 °C, lze při předehřívání suroviny na 500 °C dosáhnout více než 10% úspory nákladů na suroviny a při předehřívání na 700 °C lze dosáhnout více než 20% úspory nákladů na suroviny, a to při stabilnějším provozu bez zanášení surovinou. Srovnávací základ (100 %) představuje výtěžek sazí a některá jiná data uvedená v tabulce 7 pro použití obvyklé teploty suroviny 215 °C, a s tímto základem jsou porovnávány vyšší teploty předehřívání suroviny. Jak již bylo uvedeno, způsoby potlačení zanášení podle vynálezu umožňují pracovat při takových vysokých teplotách suroviny, a to i při výrobě v průmyslovém měřítku. Energetická účinnost reaktoru (REE) v tabulce 7 je definována jako poměr výhřevnosti získané látky k celkovému příkonu, do které se započítávají hodnoty výhřevnosti suroviny (FS) a paliva hořáku a elektrická energie REE=(HHV-CB)/(HHV-suroviny+ HHV-zemní plyn+ kWh/kgelektrická energie CB). Stechiometrie hořáku uvedená v tabulce 7 je definována jako procentní poměr průtoku vzduchu hořákem ke stechiometrickému průtoku vzduchu hořákem (průtok vzduhu potřebný na dokonalé spalování paliva hořáku).
[00100] Přínosy, které tento model ukázal, by byly dosaženy s jakýmikoliv sazemi, jako sazemi jakéhokoliv typu podle ASTM, jako N 100 až NI000 apod. Modelování by prokázalo stejné přínosy.
Příklad 2
[00101] V těchto příkladech byly provedeno devět zkušebních běhů, jako příkladů zahřívání sazotvomé suroviny ze 70 °C na asi 500 °C za použití různých vzorků suroviny, jak je podrobněji uvedeno dále. Různé operační parametry jsou uvedeny v tabulce 8, typ použité suroviny je uveden v tabulce 8 a podrobnosti o surovině jsou uvedeny v tabulce 9. Z tabulky 8 je zřejmé, že podle tohoto vynálezu lze sazotvomou surovinu předehřívat na teploty v řádu 500 °C nebo vyšší, a ještě dosáhnout úspěšné a kontinuální tvorby sazí. U sazí připravených v příkladech č. 2 až 5 a 8 a 9 byla provedena analýza, kterou se zjistilo, že saze jsou na základě své morfologie, čistoty apod. přijatelné pro komerční využití jako saze. Zjistilo se, že jednou výhodou, které se dosáhne díky tomuto vynálezu, je, že koncentrace PAH v sazích byly nižší v řádu asi 50 % PAH (podle koncentrace v ppm) než u obvyklých sazí se stejnou morfologií. Dodatečnou výhodou tohoto vynálezu je tedy schopnost tvořit komerčně přijatelné saze, které mají mnohem nižší množství PAH. PAH byly určovány na základě určení PAH-20, jak je odborníkům známo.
[00102] Jak se uvádí dále v tabulce 8, údaj překotné snížení tlaku uvádí, zda se vytvořil film z par a/nebo zda došlo ke koksování či nikoliv. V případě, že je údaj zní Ne, nebyl překotný pokles tlaku detekován, a zkušební běh byl ve skutečně považován za úspěšný, jelikož při něm vznikly komerčně přijatelné saze a nevytvořil se koks ani film z par k potrubí zařízení na zahřívání nebo přívodním potrubí. V případě, že je uvedeno Ano, znamená to, že z podmínek dynamické rovnovány při výrobě sazí došlo k rychlému poklesu tlaku, což jasně svědčí o tom, že došlo k tvorbě filmu z par a že nelze vyloučit koksování v zařízení. V testu č. 1 bylo skutečně pozorováno překotné snížení tlaku, a na závěr, po analýze částí zařízení na zahřívání suroviny bylo prohlídkou zjištěno koksování v potrubích v zařízení na zahřívání, což svědčí o tom, že překotný pokles tlaku je známkou nevyhnutelné tvorby koksu.
[00103] Z příkladů 2 až 5, 8 a 9 je zřejmé, že sázeje možno připravovat za použití suroviny o vysoké teplotě a ještě se vyhnout tvorbě filmu z par a koksování a získat komerčně přijatelný sazový produkt.
[00104] V příkladech 1, 6 a 7 byl identifikován překotný pokles tlaku a při testu č. 1 došlo ke koksování. Za použití tohoto vynálezu by tyto testy bylo možno upravit tak, aby nedošlo k překotnému poklesu tlaku, a tedy tvorbě filmu z par a/nebo koksování, a to úpravou tlaku na vstupu do zařízení na zahřívání nebo zvýšením tlaku na vstupu do zařízení na zahřívání a/nebo zvýšením vstupní rychlosti oleje a/nebo zkrácením doby setrvání v zařízení na zahřívání. Zvýšením tlaku na vstupu do zařízení na zahřívání, například 10% nebo vyšším, lze tedy elimitovat tvorbu par v zařízení na zahřívání při předehřívání sazotvomé suroviny. V podstatě jakákoliv kombinace úpravy tlaku na vstupu do zařízení na zahřívání (typicky zvýšení tlaku), zvýšení vstupní rychlosti oleje a/nebo zkrácení doby setrvání může vést ke snížení tvorby par a/nebo eliminaci tvorby par, a tedy i překotného snížení tlaku.
[00105] U příkladů 2 až 5, 8 a 9 bylo dosažené zlepšeného výtěžku sazí (v % hmotn.) ve srovnání se sazemi připravenými za použití obvyklé teploty suroviny 215 °C, jakožto srovnávacího základu (100 %), se kterým jsou porovnávány suroviny předehřáté na vyšší teplotu. V těchto příkladech byl výtěžek sazí zlepšený o 4 % až 8 % (hmotn.). V příkladech podle vynálezu bylo dále dosaženo úspor energie o 7 % až 11 % ve srovnání se sazemi připravenými za použití obvyklé teploty suroviny, 215 °C, jakožto srovnávacím základem (100 %). Pomocí tohoto vynálezu tedy lze dosáhnout vyššího výtěžku sazí a za použití méně energie, což představuje zlepšení oproti obvyklým způsobům, které je neočekávané.
Tabulka 8
| Test č. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Teplota předehřátí (°C) | 545 | 503 | 500 | 504 | 501 | 500 | 462 | 515 | 515 |
| Vstup zařízení na zahřívání (kPa) | 4600 | 7440 | 8300 | 5870 | 5000 | 900 | 500 | 5100 | 5200 |
| Pokles tlaku zařízení na | 630 | 1840 | 2120 | 720 | 740 | 65^) —- | 820 | 630 | 660 |
| zahřívání (kPa) | |||||||||
| Průtok oleje (kg/h) | 90 | 105 | 145 | 104 | 105 | 95 | 110 | 432 | 453 |
| Tepelný tok (kW/m2) | 38 | 44,3 | 61 | 39,2 | 39 | 30 | 31 | 36,5 | 39,7 |
| Vstupní rychlost oleje (m/s) | 1,5 | 1,8 | 2,5 | 1,6 | 1,6 | 1,5 | 1,7 | 1,3 | 1,4 |
| Měrný hmotnostní tok (kg/s.m2) | 1523 | 1777 | 2453 | 1760 | 1777 | 1607 | 1861 | 1539 | 1540 |
| Doba setrvání v zařízení na zahřívání (s) | 28 | 23 | 17 | 25 | 25 | 23 | 26 | 82 | 77 |
| Surovina | FS1 | FS1 | FS1 | FS2 | FS2 | FS3 | FS3 | FS3 | FS3 |
| Překotný pokles tlaku | Ano* | Ne | Ne | Ne | Ne | Ano ** | Ano ** | Ne | Ne |
* Potvrzeno koksování.
** Experiment byl ihned ukončan, aby nedošlo k poškození zařízení na zahřívání/reaktoru.
Tabulka 9
| Surovina 1 (FS1) | Surovina 2 (FS2) | Surovina 3 (FS3) | |
| Měrná hustota | 0,99 | 1,01 | 1,09 |
| Uhlík (% hmotn.) | 89,88 | 90,99 | 90,82 |
| Vodík (% hmotn.) | 9,3 | 7,5 | 7,5 |
| Kyslík (% hmotn.) | 0,5 | - | 0,42 |
| Dusík (% hmotn.) | 0,15 | 0,21 | 0,35 |
| Síra (% hmotn.) | 0,17 | 0,74 | 0,84 |
| Asfalteny (% hmotn.) | 1,9 | 3,9 | 2,0 |
| Viskozita (mPas) při 50 °C | 7 | 243 | 58 |
[00106] Všechny publikace uvedené v tomto textu jsou citovány náhradou za přenesení jejich obsahu do tohoto textu. V případě, že jsou množství, koncentrace nebo jiné hodnoty nebo parametry uváděny jako rozmezí, přednostní rozmezí nebo seznam vyšších přednostních hodnot a nižších přednostních jednot, tvoří takové rozmezí jakýkoliv pár tvořený jakoukoliv horní mezí rozmezí nebo přednostní hodnoty a jakoukoliv dolní mezi rozmezí nebo přednostní hodnoty bez ohledu na to, zdaje rozmezí, které takto vznikne, konkrétně uvedeno. Pokud není uvedeno jinak, spadají do uvedených rozmezí i jejich koncové body a všechny celá čísla a zlomky spadající do uvedeného rozmezí. Konkrétní hodnoty, které jsou uváděny při definování rozmezí, rozsah tohoto vynálezu neomezují.
[00107] Odborníkům budou na základě popisu a provádění tohoto vynálezu zřejmá i jiná provedení vynálezu. Popis a příklady provedení jsou považovány pouze za exemplární a rozsah vynálezu je dán výhradně připojenými patentovými nároky se zohledněním jejich ekvivalentů.
PATENTOVÉ NÁROKY
1. Způsob výroby sazí, vyznačující se tím, že se:
Claims (79)
1. Způsob výroby sazí, vyznačující se tím, že se:
do reaktoru na výrobu sazí uvádí zahřátý plynný proud;
k alespoň jednomu zařízení na zahřívání přivádí alespoň jedna sazotvomá surovina;
uvedená alespoň jedna sazotvomá surovina předehřívá v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání na druhou teplotu vyšší než 300 °C, čímž se získá předehřátá sazotvomá surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvomá surovina má v alespoň jednom zařízení na zahřívání rychlost, která je alespoň 0,2 m/s, přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 6(^C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu potrubí na surovinu přítomného v alespoň jednom zařízení na zahřívání a (b) alespoň jedna sazotvomá surovina má první dobu setrvání v zařízení na zahřívání méně než 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvomá surovina přivádí k alespoň jednomu místu uvádění suroviny k reaktoru na výrobu sazí, přičemž uvedená předehřátá sazotvomá surovina má druhou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho zařízení na zahřívání do místa přesně před místem uvádění k reaktoru na výrobu sazí méně než 20 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a drahá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně; přičemž předehřátí eliminuje tvorbu filmu z par v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání nebo před přivedením k uvedenému reaktora na výrobu sazí;
alespoň uvedená předehřátá sazotvomá surovina uvádí alespoň jedním místem uvádění k reaktora na výrobu sazí do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakěního proudu, ve kterém v reaktora na výrobu sazí vznikají saze a získají saze v reakěním proudu.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání měla tlak vyšší než 1000 kPa.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak vyšší než 2000 kPa.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak od 2000 kPa do 18000 kPa.
5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že rychlost je alespoň 1 m/s.
6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že rychlost je alespoň 1,6 m/s.
7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že sazotvomá surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci.
8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že sazotvomá surovina má teplotu počátku varu od 160^C do 50(^C.
9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že předehřívání alespoň jedné sazotvomé suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvomé suroviny v zařízení na zahřívání, které r v v f v 2 má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku vyšším než 10 kW/m .
10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom zařízení na zahřívání, které má teplo alespoň zčásti poskytované teplem vytvořeným uvedeným reaktorem na výrobu sazí nebo jiným rekatorem na výrobu sazí nebo oběma reaktory.
11. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že první doba setrvání a drahá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut.
12. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jedno zařízení na zahřívání je v tepelné výměně s alespoň částí uvedeného reaktora na výrobu sazí.
13. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání je ve styku s reakčním proudem v uvedeném reaktoru na výrobu sazí za chladicím zařízením, přičemž uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakčním proudem na jedné své straně a je ve styku s uvedenou sazotvomou surovinou na své opačné straně.
14. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání obsahuje tepelný výměník, který má tepelnou výměnu s reakčním proudem v uvedeném reaktora na výrobu sazí, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním zařízením na zahřívání umístěným vně reaktora tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvomé suroviny.
15. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání je alespoň zčásti zásobeno teplem sazového koncového plynu z uvedeného reaktora na výrobu sazí nebo jiného reaktora na výrobu sazí nebo obou reaktora, k zahřívání sazotvomé suroviny.
16. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém zařízení na zahřívání za vzniku alespoň části zahřátého plynného proudu.
17. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje získání nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho zařízení na zahřívání, které přicházejí do styku se sazotvomou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho potrubí přivádějícího surovinu, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvomou surovinu k uvedenému reaktora na výrobu sazí, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
18. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvomé suroviny alespoň jedním potrubím na přivádění suroviny k uvedenému reaktora na výrobu sazí, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním potrubím přivádějícím sazotvomou surovinu.
19. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvomé suroviny alespoň jedním potrubím na přivádění i suroviny k uvedenému reaktoru na výrobu sazí, a přičemž tento způsob dále zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvomé suroviny do reaktora na výrobu sazí s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvomé suroviny.
20. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se dále uvádí do styku předehřátá sazotvomá surovina a zahřátý plynný proud v reaktora na výrobu sazí, a tak se v reaktora kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň asi 12 hodin.
21. Způsob výroby sazí, vyznačující se tím, že se do reaktora na výrobu sazí uvádí zahřátý plynný proud;
k alespoň jednomu zařízení na zahřívání přivádí alespoň jedna sazotvomá surovina, která má první teplotu nižší než 360jC;
uvedená alespoň jedna sazotvomá surovina předehřívá v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání na drahou teplotu od 360 °C do 850 °C, čímž se získá předehřátá sazotvomá surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvomá surovina má v alespoň jednom zařízení na zahřívání rychlost, která je alespoň 0,2 m/s a přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60°C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu potrubí na surovinu přítomného v alespoň jednom zařízení na zahřívání a (b) alespoň jedna sazotvomá surovina má první dobu setrvání v zařízení na zahřívání méně než 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvomá surovina přivádí k alespoň jednomu místu uvádění suroviny k reaktora na výrobu sazí, přičemž uvedená předehřátá sazotvomá surovina má drahou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho zařízení na zahřívání do místa přesně před místem uvádění k reaktora na výrobu sazí méně než 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a drahá doba setrvání suroviny dohromady činí 10 sekund až 120 minut; přičemž předehřátí eliminuje tvorbu filmu z par v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání nebo před přivedením k uvedenému reaktora na výrobu sazí;
alespoň předehřátá sazotvomá surovina uvádí alespoň jedním místem uvádění do reaktoru na výrobu sazí do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v reaktoru na výrobu sazí vznikají saze a získají se saze v reakčním proudu.
22. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak vyšší než 2000 kPa.
23. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak vyšší než 3000 kPa.
24. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak od 3000 kPado 18 000 kPa.
25. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že rychlost je alespoň 1 m/s.
26. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že rychlost je alespoň 1,6 m/s.
27. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že sazotvomá surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci.
28. Z Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že sazotvomá surovina má teplotu počátku varu od 16^C do 50^C.
29. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že předehřívání alespoň jedné sazotvomé suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvomé suroviny v zařízení na zahřívání, které má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku vyšším než 20 kW/m .
30. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom zařízení na zahřívání, které má teplo alespoň zčásti poskjytované teplem vytvořeným uvedeným reaktorem na výrobu sazí nebo jiným rekatorem na výrobu sazí nebo oběma reaktory.
31. Z Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že první doba setrvání a druhá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut.
32. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že alespoň jedno zařízení na zahřívání je v tepelné výměně s alespoň částí uvedeného reaktoru na výrobu sazí.
33. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání je ve styku s reakčním proudem v uvedeném reaktoru na výrobu sazí za chladicím zařízením, přičemž uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakčním proudem na jedné své straně a je ve styku s uvedenou sazotvomou surovinou na své opačné straně před uvedenou sazotvomou surovinou.
34. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání obsahuje tepelný výměník, který má tepelnou výměnu s reakčním proudem v uvedeném reaktoru na výrobu sazí, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním zařízením na zahřívání umístěným vně reaktoru tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvomé suroviny.
35. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že alespoň jedno zařízení na zahřívání je alespoň zčásti zásobeno teplem sazového koncového plynu z uvedeného reaktora na výrobu sazí nebo jiného reaktora na výrobu sazí nebo obou reaktorů, k zahřívání sazotvomé suroviny.
36. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém zařízení na zahřívání, a tak se získá alespoň část zahřátého plynného proudu.
37. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že dále zahrnuje získání nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho zařízení na zahřívání, které přicházejí do styku se sazotvomou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho potrubí přivádějícího surovinu, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvomou surovinu k uvedenému reaktoru na výrobu sazí, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
38. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvomé suroviny alespoň jedním potrubím na přivádění suroviny k uvedenému reaktoru na výrobu sazí, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním potrubím přivádějícím sazotvomou surovinu.
39. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvomé suroviny alespoň jedním potrubím na přivádění suroviny k uvedenému reaktoru na výrobu sazí, a přičemž tento způsob dále zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvomé suroviny do reaktoru na výrobu sazí s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvomé suroviny.
40. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že se dále uvádí do styku předehřátá sazotvomá surovina a zahřátý plynný proud v reaktoru na výrobu sazí, a tak se v reaktoru kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň 12 hodin.
41. Způsob výroby sazí, vyznačující se tím, že se:
do reaktoru na výrobu sazí uvádí zahřátý plynný proud;
k alespoň jednomu zařízení na zahřívání přivádí alespoň jedna sazotvomá surovina, která má první teplotu nižší než 45^C;
uvedená alespoň jedna sazotvomá surovina předehřívá v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání na druhou teplotu vyšší než 450 °C, čímž se získá předehřátá sazotvomá surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvomá surovina má v alespoň jednom zařízení na zahřívání rychlost, která je alespoň 0,2 m/s a přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60ťC a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu potrubí na surovinu přítomného v alespoň jednom zařízení na zahřívání a (b) alespoň jedna sazotvomá surovina má první dobu setrvání v zařízení na zahřívání od 10 sekund do 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvomá surovina přivádí k alespoň jednomu místu uvádění suroviny do reaktoru na výrobu sazí, přičemž uvedená předehřátá sazotvomá surovina má drahou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho zařízení na zahřívání do místa přesně před místem uvádění do reaktora na výrobu sazí méně než 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a drahá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně; přičemž předehřátí eliminuje tvorbu filmu z par v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání nebo před přivedením k uvedenému reaktora na výrobu sazí;
alespoň předehřátá sazotvomá surovina uvádí alespoň jedním místem uvádění k reaktora na výrobu sazí do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v reaktora na výrobu sazí vznikají saze a získají se saze v reakčním proudu.
42. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak od 2000 kPa do 18 000 kPa.
43. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak od 3000 kPa do 18 000 kPa.
44. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že se dále uvedená sazotvomá surovina natlakuje tak, aby měla před vstupem do alespoň jednoho zařízení na zahřívání tlak od 4000 kPado 18 000 kPa.
45. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že rychlost je alespoň 1 m/s.
46. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že rychlost je alespoň 1,6 m/s.
47. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že sazotvomá surovina zahrnuje mazut, produkt z uhelného dehtu, zbytky z krakovací jednotky na výrobu ethylenu, olej obsahující asfalten nebo jakoukoliv jejich kombinaci.
48. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že sazotvomá surovina má teplotu počátku varu od 160°C do 500°C.
49. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že předehřívání alespoň jedné sazotvomé suroviny zahrnuje zahřívání této sazotvomé suroviny v zařízení na zahřívání, které má tepelný výměník pracující při průměrném tepelném toku vyšším od 20 kW/m do 150 kW/m2.
50. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že alespoň část předehřívání probíhá v alespoň jednom zařízení na zahřívání, které má teplo alespoň zčásti poskytované teplem vytvořeným uvedeným reaktorem na výrobu sazí nebo jiným rekatorem na výrobu sazí nebo oběma reaktory.
51. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že první doba setrvání a drahá doba setrvání dohromady činí méně než 60 minut.
52. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že alespoň jedno zařízení na zahřívání jev tepelné výměně s alespoň částí uvedeného reaktora na výrobu sazí.
53. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání je ve styku s reakčním proudem v uvedeném reaktora na výrobu sazí za chladicím zařízením, přičemž uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání obsahuje tepelný výměník, který má stěny vyhřívané uvedeným reakčním proudem na jedné své straně a je ve styku s uvedenou sazotvomou surovinou na své opačné straně před uvedenou sazotvomou surovinou.
54. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že uvedené alespoň jedno zařízení na zahřívání obsahuje tepelný výměník, který má tepelnou výměnu s reakčním proudem v uvedeném reaktora na výrobu sazí, kde je zahříván tekutý nosič tepla, který proudí tepelným výměníkem a zahřátý tekutý nosič tepla prochází alespoň jedním zařízením na zahřívání umístěným vně reaktoru tak, že umožňuje výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla a surovinou za účelem zahřívání uvedené sazotvomé suroviny.
55. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že alespoň jedno zařízení na zahřívání je alespoň zčásti zásobeno teplem sazového koncového plynu z uvedeného reaktoru na výrobu sazí nebo jiného reaktoru na výrobu sazí nebo obou reaktorů, k zahřívání sazotvomé suroviny.
56. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že uvádění zahřátého plynného proudu zahrnuje plazmové zahřívání plynného proudu, který lze zahřívat plazmou, v plazmovém zařízení na zahřívání, a tak se získá alespoň část zahřátého plynného proudu
57. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že dále zahrnuje získání nekatalytického povrchu na stěnách alespoň jednoho zařízení na zahřívání, které přicházejí do styku se sazotvomou surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho potrubí přivádějícího surovinu, které přivádí uvedenou předehřátou sazotvomou surovinu k uvedenému reaktoru na výrobu sazí, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
58. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvomé suroviny alespoň jedním potrubím na přivádění suroviny k uvedenému reaktoru na výrobu sazí, a přičemž tento způsob dále zahrnuje periodické přivádění proplachovacího plynu, který obsahuje oxidační činidlo uhlíku, alespoň jedním potrubím přivádějícím sazotvomou surovinu.
59. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že uvedené přivádění zahrnuje přivádění uvedené předehřáté sazotvomé suroviny alespoň jedním potrubím na přivádění suroviny k uvedenému reaktoru na výrobu sazí, a přičemž tento způsob dále zahrnuje vstřikování předehřáté sazotvomé suroviny do reaktoru na výrobu sazí s alespoň částečným mžikovým odpařením sazotvomé suroviny.
60. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že se dále uvádí do styku předehřátá sazotvomá surovina a zahřátý plynný proud v reaktoru na výrobu sazí, a tak se v reaktoru kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň 12 hodin.
61. Způsob výroby sazí, vyznačující se tím, že se do reaktoru na výrobu sazí uvádí zahřátý plynný proud;
přivádí alespoň jedna sazotvomá surovina, která má první teplotu nižší než 30C^C k alespoň jednomu zařízení na zahřívání při prvním tlaku, který je vyšší než 1000 kPa;
uvedená alespoň jedna sazotvomá surovina předehřívá v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání na drahou teplotu vyšší než 300 °C, čímž se získá předehřátá sazotvomá surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvomá surovina má v alespoň jednom zařízení na zahřívání drahý tlak, který je stejný jako první tlak nebo nižší, vypočteno na základě předpokladu stejné plochy průřezu, kterou surovina prochází při prvním tlaku a drahém tlaku (b) alespoň jedna sazotvomá surovina má první dobu setrvání v zařízení na zahřívání méně než 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvomá surovina přivádí k alespoň jednomu místu uvádění suroviny do reaktora na výrobu sazí, přičemž uvedená předehřátá sazotvomá surovina má drahou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho zařízení na zahřívání do místa přesně před místem uvádění k reaktora na výrobu sazí méně než 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a drahá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně; přičemž předehřátí eliminuje tvorbu filmu z par v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání nebo před přivedením k uvedenému reaktora na výrobu sazí;
alespoň předehřátá sazotvomá surovina uvádí alespoň jedním místem uvádění k reaktora na výrobu sazí do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v reaktora na výrobu sazí vznikají saze a získají se saze v reakčním proudu.
62. Způsob výroby sazí, vyznačující se tím, že se do reaktora na výrobu sazí uvádí zahřátý plynný proud;
přivádí alespoň jedna sazotvomá surovina, která má první teplotu nižší než 30(£C k alespoň jednomu zařízení na zahřívání při prvním tlaku vyšším než 1000 kPa;
uvedená alespoň jedna sazotvomá surovina předehřívá v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání na druhou teplotu vyšší než asi 300 °C, čímž se získá předehřátá sazotvomá surovina, přičemž alespoň jedna sazotvomá surovina má i) v alespoň jednom zařízení na zahřívání druhý tlak, který je přibližně jako první tlak nebo nižší, ii) alespoň jedna sazotvomá surovina má v alespoň jednom zařízení na zahřívání rychlost, která je alespoň 0,2 m/s a přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60°C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu potrubí na surovinu přítomného v alespoň jednom zařízení na zahřívání a přičemž i) se vypočítá na základě předpokladu stejné plochy průřezu, kterou surovina prochází při prvním tlaku a drahém tlaku a uvedená předehřátá sazotvomá surovina přivádí k alespoň jednomu místu uvádění suroviny k reaktora na výrobu sazí; předehřátí eliminuje tvorbu filmu z par v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání nebo před přivedením k uvedenému reaktora na výrobu sazí;
alespoň předehřátá sazotvomá surovina uvádí alespoň jedním místem uvádění k reaktora na výrobu sazí do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v reaktora na výrobu sazí vznikají saze a získají se saze v reakčním proudu.
63. Zařízení na výrobu sazí, vyznačující se tím, že obsahuje reaktor na uvádění zahřátého plynného proudu do styku s alespoň jednou sazotvomou surovinou za vzniku reakčního proudu, ve kterém v reaktora vznikají saze;
alespoň jedno potrubí na přívod suroviny na přivádění sazotvomé suroviny k alespoň jednomu místu uvádění suroviny k reaktora k uvedení suroviny do styku se zahřátým plynným proudem;
alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny, které je schopné předehřát sazotvomou surovinu přiváděnou alespoň jedním potrubím přivádějícím surovinu na teplotu alespoň 300PC;
alespoň jedno čerpadlo schopné natlakovat sazotvomou surovinu na tlak vjyšší než asi 1000 kPa dříve, než je surovina předehřátá to alespoň 300°C a k dosažení rychlosti suroviny, kterou je surovina přiváděna v alespoň jednom zařízení na zahřívání suroviny, alespoň 0,2 m/s, přičemž rychlost je vypočtena na základě hustoty suroviny měřené při 60 °C a 100 kPa, vztaženo k nejmenší ploše průřezu potrubí na surovinu přítomného v alespoň jednom zařízení na zahřívání a chladicí zařízení na ochlazení sazí v reakčním proudu;
přičemž uvedené zařízení je schopno poskytnout dobu setrvání suroviny v alespoň jednom zařízení na zahřívání suroviny a alespoň jednom potrubí na přívod suroviny před přivedením k reaktora, na předehřátí suroviny na teplotu vyšší než 300 °C, která je kratší než asi 120 minut.
64. Zařízení podle nároku 63, vyznačující se tím, že alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny obsahuje tepelný výměník, který je schopen zahřát sazotvomou surovinu při průměrném tepelném toku vyšším než 10 kW/m .
65. Zařízení podle nároku 63, vyznačující se tím, že v reaktora je umístěno alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny tak, aby mohlo přicházet do styku s reakčním proudem tak, aby mohla být surovina zahřáta na teplotu alespoň 30^C.
66. Zařízení podle nároku 63, vyznačující se tím, že je alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny umístěno ve styku s alespoň části reaktora tak, aby mohla být surovina zahřáta na teplotu alespoň 300 °C.
67. Zařízení podle nároku 63, vyznačující se tím, že alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny obsahuje tepelný výměník umístěný v reaktora za chladicím zařízením, přičemž tepelný výměník obsahuje stěny uzpůsobené k tomu, aby byly zahřívány reakčním proudem na jejich první straně a uzpůsobené k tomu, aby byly ve styku se surovinou na opačné straně před přivedením suroviny k alespoň jednomu potrubí přivádějícímu surovinu, přičemž surovina může být v tepelném výměníku zahřáta na teplotu alespoň 300°C.
68. Zařízení podle nároku 63, vyznačující se tím, že dále obsahuje tepelný výměník pro tekutý nosič tepla umístěný v reaktoru tak, aby mohl přicházet do styku s reakěním proudem, a alespoň jedno zařízení na zahřívání je vně reaktoru a je schopeno provádět výměnu tepla mezi tekutým nosičem tepla, který vystoupil z tepelného výměníku a surovinou v zařízení na zahřívání suroviny, k zahřátí suroviny na teplotu alespoň 30(^C.
69. Zařízení podle nároku 63, vyznačující se tím, že alespoň jedno zařízení na zahřívání suroviny je schopno provádět výměnu tepla z proudu koncových plynu reaktoru k zahřátí suroviny na teplotu alespoň 300^C.
70. Zařízení podle nároku 63, vyznačující se tím, že dále obsahuje plazmové zařízení na zahřívání, které je schopno zahřívat plynný proud, který lze zahřívat plazmovým ohřevem, a tak poskytnout alespoň část zahřátého plynného proudu.
71. Zařízení podle nároku 63, vyznačující se tím, že dále obsahuje nekatalytický povrch na stěnách zařízení na zahřívání suroviny, které přicházejí do styku se surovinou, a na vnitřních stěnách alespoň jednoho potrubí přivádějícího surovinu, které přicházejí do styku se surovinou, přičemž povrch je nekatalytický vůči krakování nebo polymeraci uhlovodíků.
72. Zařízení podle nároku 63, vyznačující se tím, že dále obsahuje nekatalytické keramické vyložení na stěnách nařízení na zahřívání suroviny, které přicházejí do styku se surovinou a vnitřních stěnách alespoň jednoho potrubí přivádějícího surovinu, které přicházejí do styku se surovinou.
73. Zařízení podle nároku 63, vyznačující se tím, že dále obsahuje alespoň jeden zdroj proplachovacího plynu obsahujícího oxidační činidlo uhlíku a alespoň jedno místo na uvádění proplachovacího plynu na alespoň jednom jednom potrubí přivádějícím surovinu, které je schopno periodicky proplachovat alespoň jedno potrubí přivádající surovinu proplachovacím plynem.
74. Zařízení podle nároku 63, vyznačující se tím, že reaktor je schopen uvádět do styku surovinu a zahřátý plynný proud, a v reaktoru se tak kontinuálně tvoří saze po dobu alespoň 12 hodin.
75. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 62, vyznačující se tím, že předehřívání a/nebo přivádění je za nepřítomnosti překotného poklesu tlaku, vztaženo ná podmínky provozu v ustáleném stavu.
76. Saze připravené způsobem podle kteréhokoliv z nároků 1 až 62.
77. Saze podle nároku 76, které mají množství PAH s alespoň 10 % méně PAH ve srovnání se sazemi se stejnou morfologií připravenými způsobem bez předehřívání suroviny.
78. Saze podle nároku 76, které mají procentní podíl množství PAH s vysokou molekulovou hmotností, vztažený na celkové množství PAH, o alespoň 10 % nižší oproti sazím se stejnou morfologií připravenými způsobem bez předehřívání suroviny.
80. Způsob výroby sazí, vyznačující se tím, že se do reaktoru na výrobu sazí uvádí zahřátý plynný proud;
přivádí alespoň jedna sazotvomá surovina k alespoň jednomu zařízení na zahřívání;
uvedená alespoň jedna sazotvomá surovina předehřívá v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání na druhou teplotu vyšší než 300 °C, čímž se získá předehřátá sazotvomá surovina, přičemž (a) alespoň jedna sazotvomá surovina má v alespoň jednom zařízení na zahřívání rychlost, která je alespoň 0,2 m/s a přičemž rychlost je počítána na základě hustoty suroviny měřené při 60^C a 100 kPa a nejmenší plochy průřezu potrubí na surovinu přítomného v alespoň jednom zařízení na zahřívání a (b) alespoň jedna sazotvomá surovina má první dobu setrvání v zařízení na zahřívání méně než 120 minut;
uvedená předehřátá sazotvomá surovina přivádí k alespoň jednomu místu uvádění suroviny k reaktoru na výrobu sazí, přičemž uvedená předehřátá sazotvomá surovina má drahou dobu setrvání suroviny od výstupu z alespoň jednoho zařízení na zahřívání do místa přesně před místem uvádění k reaktora na výrobu sazí méně než 120 minut; a přičemž první doba setrvání suroviny a drahá doba setrvání suroviny dohromady činí 120 minut nebo méně; přičemž uvedené předehřívání je za tlaku dostatečného na to, aby nedošlo ke tvorbě fdmu z par v uvedeném alespoň jednom zařízení na zahřívání nebo před uvedením k reaktoru na výrobu sazí;
alespoň předehřátá sazotvomá surovina uvádí alespoň jedním místem uvádění k reaktora na výrobu sazí do styku se zahřátým plynným proudem za vzniku reakčního proudu, ve kterém v reaktora na výrobu sazí vznikají saze a
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US30609210P | 2010-02-19 | 2010-02-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2012527A3 true CZ2012527A3 (cs) | 2013-06-12 |
| CZ309405B6 CZ309405B6 (cs) | 2022-11-30 |
Family
ID=43976467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2012-527A CZ309405B6 (cs) | 2010-02-19 | 2011-02-10 | Způsob výroby sazí a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Country Status (22)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US8871173B2 (cs) |
| JP (1) | JP6022944B2 (cs) |
| KR (1) | KR101789844B1 (cs) |
| CN (1) | CN102869730B (cs) |
| AR (1) | AR080215A1 (cs) |
| BR (1) | BR112012020846B1 (cs) |
| CA (1) | CA2788081C (cs) |
| CO (1) | CO6571921A2 (cs) |
| CZ (1) | CZ309405B6 (cs) |
| DE (1) | DE112011100607B4 (cs) |
| EG (1) | EG26769A (cs) |
| ES (1) | ES2399001B2 (cs) |
| FR (1) | FR2956666B1 (cs) |
| HU (1) | HUP1200538A2 (cs) |
| IT (1) | IT1404063B1 (cs) |
| MX (1) | MX2012009567A (cs) |
| MY (1) | MY162560A (cs) |
| NL (1) | NL2006221C2 (cs) |
| PL (1) | PL222582B1 (cs) |
| PT (1) | PT2011103015W (cs) |
| RU (1) | RU2545329C2 (cs) |
| WO (1) | WO2011103015A2 (cs) |
Families Citing this family (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ309405B6 (cs) | 2010-02-19 | 2022-11-30 | Cabot Corporation | Způsob výroby sazí a zařízení k provádění tohoto způsobu |
| CN102702800B (zh) * | 2012-06-18 | 2014-06-18 | 黄锡甫 | 一种炭黑及其制备装置和制备方法 |
| CN102898874B (zh) * | 2012-11-09 | 2014-01-29 | 新疆雅克拉炭黑有限责任公司 | 三段式顶置燃烧室炭黑裂解炉 |
| CZ309755B6 (cs) * | 2013-03-15 | 2023-09-20 | Cabot Corporation | Způsob výroby tuhy |
| MX376841B (es) | 2013-03-15 | 2025-03-07 | Cabot Corp | Un metodo para producir negro de humo mediante un fluido extensor. |
| US10100200B2 (en) | 2014-01-30 | 2018-10-16 | Monolith Materials, Inc. | Use of feedstock in carbon black plasma process |
| US11939477B2 (en) | 2014-01-30 | 2024-03-26 | Monolith Materials, Inc. | High temperature heat integration method of making carbon black |
| US10370539B2 (en) | 2014-01-30 | 2019-08-06 | Monolith Materials, Inc. | System for high temperature chemical processing |
| US10138378B2 (en) * | 2014-01-30 | 2018-11-27 | Monolith Materials, Inc. | Plasma gas throat assembly and method |
| US11304288B2 (en) | 2014-01-31 | 2022-04-12 | Monolith Materials, Inc. | Plasma torch design |
| US9540518B2 (en) * | 2014-03-15 | 2017-01-10 | Anasuya Natarajan | Apparatus and process for airheater without quench in carbon black production |
| US11987712B2 (en) | 2015-02-03 | 2024-05-21 | Monolith Materials, Inc. | Carbon black generating system |
| BR112017016692A2 (pt) | 2015-02-03 | 2018-04-10 | Monolith Materials, Inc. | método e aparelho para resfriamento regenerativo |
| WO2016176237A1 (en) | 2015-04-30 | 2016-11-03 | Cabot Corporation | Carbon coated particles |
| CN111601447A (zh) | 2015-07-29 | 2020-08-28 | 巨石材料公司 | Dc等离子体焰炬电力设计方法和设备 |
| CN108350280A (zh) | 2015-08-07 | 2018-07-31 | 巨石材料公司 | 炭黑的制造方法 |
| US20170066923A1 (en) | 2015-09-09 | 2017-03-09 | Monolith Materials, Inc. | Circular few layer graphene |
| EP3350855A4 (en) | 2015-09-14 | 2019-08-07 | Monolith Materials, Inc. | Soot from natural gas |
| EP4379005A3 (en) | 2016-04-29 | 2024-10-16 | Monolith Materials, Inc. | Torch stinger method and apparatus |
| CN109562347A (zh) * | 2016-04-29 | 2019-04-02 | 巨石材料公司 | 颗粒生产工艺和设备的二次热添加 |
| MX2018016004A (es) | 2016-06-28 | 2019-04-24 | Carbonx Ip 3 B V | Producción de redes de estructura cristalina de carbono. |
| CN106189379B (zh) * | 2016-08-15 | 2018-11-30 | 宁波德泰化学有限公司 | 一种炭黑去除PAHs的方法 |
| MX2019010619A (es) | 2017-03-08 | 2019-12-19 | Monolith Mat Inc | Sistemas y metodos para fabricar particulas de carbono con gas de transferencia termica. |
| CN106957541A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-07-18 | 中昊黑元化工研究设计院有限公司 | 一种线外预热工艺空气的炭黑节能生产方法及装置 |
| CN110799602A (zh) | 2017-04-20 | 2020-02-14 | 巨石材料公司 | 颗粒系统和方法 |
| EP3676335A4 (en) | 2017-08-28 | 2021-03-31 | Monolith Materials, Inc. | PARTICULAR SYSTEMS AND PROCEDURES |
| CN111278767A (zh) | 2017-08-28 | 2020-06-12 | 巨石材料公司 | 用于颗粒生成的系统和方法 |
| EP3700980A4 (en) | 2017-10-24 | 2021-04-21 | Monolith Materials, Inc. | PARTICULAR SYSTEMS AND PROCEDURES |
| CN108080013A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-05-29 | 新疆鑫凯高色素特种炭黑有限公司 | 用于提高高色素炭黑产品质量的催化剂 |
| CN109251559B (zh) * | 2018-10-12 | 2021-04-09 | 江苏焕鑫新材料股份有限公司 | 一种多酚焦油的回收处理工艺 |
| JP7269761B2 (ja) * | 2019-03-15 | 2023-05-09 | 三菱重工業株式会社 | 原料流体の処理プラント、及び原料流体の処理方法 |
| JP7421746B2 (ja) * | 2019-11-29 | 2024-01-25 | ＮａｔｕｒａＰａｘ．ＥＩ合同会社 | カーボンブラックの製造方法 |
| GB2597769A (en) * | 2020-08-05 | 2022-02-09 | Creo Medical Ltd | Sterilisation apparatus for producing hydroxyl radicals |
| US20240279480A1 (en) | 2021-06-24 | 2024-08-22 | Cabot Corporation | Method and apparatus for recovery and reuse of tail gas and flue gas components |
| CN113789068A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-14 | 天津朗缪新材料科技有限公司 | 一种高温超高导电炭黑反应炉及其抽余油生产超高导电炭黑的方法 |
| NL2033169B1 (en) | 2021-09-30 | 2023-06-26 | Cabot Corp | Methods of producing carbon blacks from low-yielding feedstocks and products made from same |
| FR3127498B1 (fr) | 2021-09-30 | 2026-03-06 | Cabot Corp | Procédés de production de noirs de carbone à partir de matières premières à faible rendement et produits fabriqués à partir de ceux-ci |
| CN113897077A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-01-07 | 航天环境工程有限公司 | 一种裂解炭黑高温等离子体连续纯化装置 |
| KR20240135849A (ko) | 2022-01-28 | 2024-09-12 | 캐보트 코포레이션 | 플라즈마 또는 전기 가열식 공정을 활용하는 저-수율 공급원료로부터 카본 블랙을 생산하는 방법 및 그로부터 생성된 생성물 |
| WO2023175279A1 (fr) | 2022-03-16 | 2023-09-21 | Melchior Material And Life Science France | Formulations de pheromones encapsulees resistantes aux rayonnements lumineux |
| FR3133522B1 (fr) | 2022-03-16 | 2025-05-09 | Melchior Material & Life Science France | Formulations de pheromones encapsulees resistantes aux rayonnements lumineux |
| JP2026503603A (ja) | 2023-01-25 | 2026-01-29 | キャボット コーポレイション | ストロンチウム及び／又はバリウム添加剤を有するカーボンブラック及びその製造方法 |
| CN117091407B (zh) * | 2023-09-15 | 2025-10-17 | 山东联科新材料有限公司 | 一种高导电炭黑生产用反应炉 |
| FR3155004A1 (fr) | 2023-11-03 | 2025-05-09 | Cabot Corporation | Procédés de production de noirs de carbone à l’aide de combustibles de brûleur durables et produits fabriqués à partir de ceux-ci |
| WO2026054999A1 (en) | 2024-09-09 | 2026-03-12 | Cabot Corporation | Beneficial uses of carbon black tail gas |
| CN119771005B (zh) * | 2025-03-07 | 2025-06-20 | 浙江长鸿生物材料有限公司 | 一种催化油浆炭黑生产线在线油加热方法 |
Family Cites Families (89)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US28974A (en) | 1860-07-03 | Celestino domtngxjez | ||
| CA682982A (en) | 1964-03-24 | K. Austin Oliver | Control of carbon black feed oil preheat | |
| US2785964A (en) | 1953-08-17 | 1957-03-19 | Phillips Petroleum Co | Process, apparatus, and system for producing, agglomerating, and collecting carbon black |
| US2844443A (en) * | 1957-03-20 | 1958-07-22 | Phillips Petroleum Co | Method and apparatus for oil preheat for carbon black furnace |
| US3095273A (en) | 1961-04-17 | 1963-06-25 | Phillips Petroleum Co | Control of carbon black feed oil preheat |
| US3288696A (en) | 1963-03-12 | 1966-11-29 | Ashland Oil Inc | Production of carbon black |
| US3401020A (en) | 1964-11-25 | 1968-09-10 | Phillips Petroleum Co | Process and apparatus for the production of carbon black |
| US3420632A (en) | 1966-11-18 | 1969-01-07 | Phillips Petroleum Co | Production of carbon black using plasma-heated nitrogen |
| USRE28974E (en) | 1967-01-03 | 1976-09-21 | Cabot Corporation | Process for making carbon black |
| US3619140A (en) | 1967-01-03 | 1971-11-09 | Cabot Corp | Process for making carbon black |
| US4116639A (en) * | 1972-11-10 | 1978-09-26 | Etablissement Gelan | Method and apparatus for the production of carbon black from liquid or gaseous hydrocarbons |
| US3922335A (en) * | 1974-02-25 | 1975-11-25 | Cabot Corp | Process for producing carbon black |
| IN143377B (cs) | 1975-06-30 | 1977-11-12 | Vnii Tekhn | |
| US3984528A (en) | 1975-12-01 | 1976-10-05 | Phillips Petroleum Company | Carbon black reactor and process |
| US4198469A (en) | 1977-03-23 | 1980-04-15 | Continental Carbon Company | Method for the manufacture of carbon black |
| PL110947B4 (en) | 1977-03-29 | 1980-08-30 | Politechnika Wroclawska | Circulatory pump with a side passage |
| PL119365B1 (en) | 1978-06-16 | 1981-12-31 | Przed Doswiadczalno Prod Nafto | Method of carbon black manufacture |
| DE2827872C2 (de) | 1978-06-24 | 1986-02-13 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Herstellung von Furnaceruß |
| PL116681B1 (en) | 1978-08-15 | 1981-06-30 | Vsosojuzny Nii Tekhn Ugleroda | Method of carbon black manufacture |
| DE2944855C2 (de) | 1979-11-07 | 1986-10-16 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Herstellung von Furnacerußen mit abgesenkter Struktur |
| US4327069A (en) | 1980-06-25 | 1982-04-27 | Phillips Petroleum Company | Process for making carbon black |
| US4383973A (en) | 1980-06-25 | 1983-05-17 | Phillips Petroleum Company | Process and apparatus for making carbon black |
| US4315901A (en) | 1980-07-24 | 1982-02-16 | Phillips Petroleum Company | Process for producing carbon black |
| US4328199A (en) | 1980-09-12 | 1982-05-04 | Phillips Petroleum Company | Method for producing carbon black |
| US4439400A (en) | 1980-09-12 | 1984-03-27 | Phillips Petroleum Company | Apparatus for producing carbon black |
| DE3111913A1 (de) | 1981-03-26 | 1982-10-14 | Ruhrgas Ag, 4300 Essen | Verfahren und analge zur russherstellung |
| US4370308A (en) | 1981-05-15 | 1983-01-25 | Cabot Corporation | Production of carbon black |
| US4826669A (en) | 1983-09-02 | 1989-05-02 | Phillips Petroleum Company | Method for carbon black production |
| US4765964A (en) | 1983-09-20 | 1988-08-23 | Phillips Petroleum Company | Carbon black reactor having a reactor throat |
| US4585644A (en) * | 1984-06-04 | 1986-04-29 | Phillips Petroleum Company | Changing oil tubes in a carbon black reactor |
| US4542007A (en) | 1984-07-23 | 1985-09-17 | Phillips Petroleum Company | Method for production of carbon black and start-up thereof |
| US4582695A (en) * | 1984-09-19 | 1986-04-15 | Phillips Petroleum Company | Process for producing carbon black |
| US4737531A (en) | 1985-01-24 | 1988-04-12 | Phillips Petroleum Co. | Waste heat recovery |
| US4664901A (en) | 1985-03-04 | 1987-05-12 | Phillips Petroleum Company | Process for producing carbon black |
| JPH0635325B2 (ja) | 1986-09-22 | 1994-05-11 | 東洋炭素株式会社 | 高純度黒鉛材の製造方法 |
| SU1572006A1 (ru) * | 1987-04-10 | 1997-09-20 | Л.И. Пищенко | Способ получения сажи |
| US4879104A (en) | 1987-06-16 | 1989-11-07 | Cabot Corporation | Process for producing carbon black |
| US4988493A (en) | 1987-11-04 | 1991-01-29 | Witco Corporation | Process for producing improved carbon blacks |
| JPH01240572A (ja) * | 1988-03-18 | 1989-09-26 | Nippon Steel Chem Co Ltd | カーボンブラックの製造方法 |
| JPH07754B2 (ja) | 1989-05-23 | 1995-01-11 | 昭和キャボット株式会社 | 高比表面積を有するカーボンブラックおよびゴム組成物 |
| EP0386655B1 (en) * | 1989-03-04 | 1994-01-19 | Mitsubishi Kasei Corporation | Process and apparatus for producing carbon black |
| US5264199A (en) * | 1989-03-04 | 1993-11-23 | Mitsubishi Kasei Corporation | Process for producing carbon black |
| US5137962A (en) * | 1990-02-06 | 1992-08-11 | Cabot Corporation | Carbon black exhibiting superior treadwear/hysteresis performance |
| JP2886258B2 (ja) | 1990-05-08 | 1999-04-26 | 昭和キャボット株式会社 | カーボンブラック及びそれを含有するゴム組成物 |
| US6153684A (en) | 1990-08-29 | 2000-11-28 | Cabot Corporation | Performance carbon blacks |
| US5188806A (en) | 1991-01-04 | 1993-02-23 | Degussa Ag | Method and apparatus for producing carbon black |
| US5190739A (en) | 1991-02-27 | 1993-03-02 | Cabot Corporation | Production of carbon blacks |
| JP3003086B2 (ja) * | 1991-04-02 | 2000-01-24 | 三菱化学株式会社 | カーボンブラックの製造方法 |
| US5229452A (en) | 1991-11-13 | 1993-07-20 | Cabot Corporation | Carbon blacks |
| NO175718C (no) | 1991-12-12 | 1994-11-23 | Kvaerner Eng | Fremgangsmåte ved spalting av hydrokarboner samt apparat for bruk ved fremgangsmåten |
| NO174450C (no) | 1991-12-12 | 1994-05-04 | Kvaerner Eng | Anordning ved plasmabrenner for kjemiske prosesser |
| SG49195A1 (en) | 1992-03-05 | 1998-05-18 | Cabot Corp | Process for producing carbon blacks and new carbon blacks |
| NO176885C (no) | 1992-04-07 | 1995-06-14 | Kvaerner Eng | Anvendelse av rent karbon i form av karbonpartikler som anodemateriale til aluminiumfremstilling |
| NO176968C (no) | 1992-04-07 | 1995-06-28 | Kvaerner Eng | Anlegg til fremstilling av karbon |
| US6086841A (en) | 1993-01-25 | 2000-07-11 | Cabot Corporation | Process for producing carbon blacks |
| US6348181B1 (en) | 1993-06-15 | 2002-02-19 | Cabot Corporation | Process for producing carbon blacks |
| US5877250A (en) | 1996-01-31 | 1999-03-02 | Cabot Corporation | Carbon blacks and compositions incorporating the carbon blacks |
| JPH09241528A (ja) * | 1996-03-04 | 1997-09-16 | Tokai Carbon Co Ltd | カーボンブラックの製造方法および装置 |
| US6585949B1 (en) | 1996-04-03 | 2003-07-01 | Cabot Corporation | Heat exchanger |
| JP3211666B2 (ja) | 1996-06-25 | 2001-09-25 | トヨタ自動車株式会社 | 水素とカーボンブラックの同時製造方法 |
| RU2096433C1 (ru) * | 1996-08-13 | 1997-11-20 | Экспериментальный комплекс "Новые энергетические технологии" Объединенного института высоких температур РАН | Способ получения технического углерода (его варианты) |
| JPH10168337A (ja) * | 1996-12-11 | 1998-06-23 | Tokai Carbon Co Ltd | カーボンブラックの製造方法 |
| US5904762A (en) | 1997-04-18 | 1999-05-18 | Cabot Corporation | Method of making a multi-phase aggregate using a multi-stage process |
| JPH1112486A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-19 | Tokai Carbon Co Ltd | カーボンブラックの製造方法 |
| CZ298774B6 (cs) | 1998-04-09 | 2008-01-23 | Degussa Ag | Inverzní saze a způsob jejich výroby |
| DE69912768T2 (de) | 1998-05-08 | 2004-07-29 | Carbontech Holding As | Verfahren zur herstellung von einem kohlenstoffhaltigen feststoff und wasserstoffreichen gasen |
| TR200100306T2 (tr) | 1998-06-09 | 2001-07-23 | Cabot Corporation | Karbon karası üretimi için bir yöntem ve tertibat |
| US6471937B1 (en) | 1998-09-04 | 2002-10-29 | Praxair Technology, Inc. | Hot gas reactor and process for using same |
| DE19840663A1 (de) | 1998-09-05 | 2000-03-09 | Degussa | Ruß |
| ES2174560T3 (es) | 1999-08-27 | 2002-11-01 | Degussa | Negro de carbono de horno, procedimiento para su preparacion y su empleo. |
| WO2001072908A1 (en) | 2000-03-29 | 2001-10-04 | Mitsubishi Chemical Corporation | Method and apparatus for producing carbon black, and method and apparatus for burning in furnace |
| RU2179564C1 (ru) | 2001-04-10 | 2002-02-20 | Орлов Вадим Юрьевич | Технический углерод, способ его получения и реактор для получения технического углерода |
| JP3859057B2 (ja) | 2001-06-22 | 2006-12-20 | 旭カーボン株式会社 | カーボンブラック製造装置 |
| RU2188846C1 (ru) | 2001-08-13 | 2002-09-10 | Плаченов Борис Тихонович | Способ переработки углеводородного сырья |
| US20040071626A1 (en) | 2002-10-09 | 2004-04-15 | Smith Thomas Dale | Reactor and method to produce a wide range of carbon blacks |
| JP2004277443A (ja) * | 2003-03-12 | 2004-10-07 | Mitsubishi Chemicals Corp | カーボンブラックの製造方法及びその装置 |
| WO2004083315A2 (en) * | 2003-03-13 | 2004-09-30 | Columbian Chemicals Company | Carbon black, method and apparatus for manufacture |
| US20040241081A1 (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-02 | Jorge Ayala | Innovative grade carbon blacks, methods and apparatuses for manufacture, and uses thereof |
| US20050089468A1 (en) | 2003-10-22 | 2005-04-28 | Wansbrough Robert W. | Process for improved carbon black furnace reactor control and utilization of flue gas as reactor fuel |
| US20060034748A1 (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-16 | Lewis David R | Device for providing improved combustion in a carbon black reactor |
| BRPI0608335A2 (pt) | 2005-03-10 | 2009-12-01 | Shell Int Research | sistema de processamento e processo para o aquecimento direto de um fluido de processamento pela queima sem chama de um combustìvel |
| US20060204429A1 (en) | 2005-03-14 | 2006-09-14 | Bool Lawrence E Iii | Production of activated char using hot gas |
| RU2349545C2 (ru) * | 2006-05-06 | 2009-03-20 | Анатолий Валентинович Александров | Установка для получения технического углерода и водорода |
| EP2087046B2 (en) * | 2006-11-07 | 2023-10-18 | Cabot Corporation | Carbon blacks having low pah amounts and methods of making same |
| RU2366675C2 (ru) * | 2007-06-25 | 2009-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Техуглерод и огнеупоры" | Способ получения технического углерода и устройство для рекуперативного охлаждения аэрозоля технического углерода |
| US20090050530A1 (en) | 2007-08-21 | 2009-02-26 | Spicer David B | Process and Apparatus for Steam Cracking Hydrocarbon Feedstocks |
| CN101358042B (zh) * | 2008-07-29 | 2011-11-30 | 陈智贤 | 一种色素炭黑产品及其生产工艺 |
| CN102186932B (zh) | 2008-10-16 | 2014-07-23 | 赢创炭黑有限公司 | 炭黑、其制备方法及其用途 |
| CZ309405B6 (cs) | 2010-02-19 | 2022-11-30 | Cabot Corporation | Způsob výroby sazí a zařízení k provádění tohoto způsobu |
-
2011
- 2011-02-10 CZ CZ2012-527A patent/CZ309405B6/cs unknown
- 2011-02-10 MY MYPI2012003721A patent/MY162560A/en unknown
- 2011-02-10 RU RU2012140016/05A patent/RU2545329C2/ru active
- 2011-02-10 BR BR112012020846-2A patent/BR112012020846B1/pt active IP Right Grant
- 2011-02-10 WO PCT/US2011/024295 patent/WO2011103015A2/en not_active Ceased
- 2011-02-10 ES ES201290061A patent/ES2399001B2/es not_active Expired - Fee Related
- 2011-02-10 PL PL401614A patent/PL222582B1/pl unknown
- 2011-02-10 KR KR1020127021547A patent/KR101789844B1/ko active Active
- 2011-02-10 HU HU1200538A patent/HUP1200538A2/hu unknown
- 2011-02-10 PT PT2011024295A patent/PT2011103015W/pt unknown
- 2011-02-10 JP JP2012553941A patent/JP6022944B2/ja active Active
- 2011-02-10 CN CN201180020020.XA patent/CN102869730B/zh active Active
- 2011-02-10 MX MX2012009567A patent/MX2012009567A/es active IP Right Grant
- 2011-02-10 DE DE112011100607.1T patent/DE112011100607B4/de active Active
- 2011-02-10 CA CA2788081A patent/CA2788081C/en active Active
- 2011-02-17 NL NL2006221A patent/NL2006221C2/en active
- 2011-02-17 IT ITTO2011A000137A patent/IT1404063B1/it active
- 2011-02-18 AR ARP110100502A patent/AR080215A1/es active IP Right Grant
- 2011-02-18 FR FR1151355A patent/FR2956666B1/fr active Active
-
2012
- 2012-08-07 EG EG2012081381A patent/EG26769A/en active
- 2012-08-16 CO CO12139273A patent/CO6571921A2/es active IP Right Grant
- 2012-08-17 US US13/588,551 patent/US8871173B2/en active Active
-
2014
- 2014-10-24 US US14/522,605 patent/US9574087B2/en active Active
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ2012527A3 (cs) | Zpusoby výroby sazí za pouzití predehráté suroviny a zarízení k provádení tohoto zpusobu | |
| JP6224815B2 (ja) | 増量剤流体を使用してカーボンブラックを製造するための方法 | |
| US8303803B2 (en) | Pyrolysis reactor conversion of hydrocarbon feedstocks into higher value hydrocarbons | |
| CZ2015570A3 (cs) | Způsob výroby tuhy s využitím plnivové tekutiny |