PL244981B1

PL244981B1 - Sposób wytwarzania sadzy przy użyciu płynu wypełniającego

Info

Publication number: PL244981B1
Application number: PL414977A
Authority: PL
Inventors: Chad J. Unrau; David O. Hunt; David M. Matheu; Sergui Nester
Original assignee: Cabot Corp
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2024-04-15
Also published as: US20160002470A1; ES2552392A2; JP2016512276A; JP6224815B2; MX376841B; KR101788951B1; DE112014001444T8; CN105073906B; CN105073906A; KR20150121140A; ES2552392R1; HU230948B1; DE112014001444B4; NL2012423A; US10829642B2; RU2015144037A; CA2903377C; NL2012423C2; ES2552392B2; DE112014001444T5

Abstract

Sposób wytwarzania sadzy, obejmujący: wprowadzenie strumienia ogrzanego gazu do reaktora do wytwarzania sadzy połączenie co najmniej jednego płynu stanowiącego wypełniacz z co najmniej jednym surowcem do wytwarzania sadzy w celu wytworzenia mieszaniny płynu i surowca w taki sposób, że co najmniej jeden płyn stanowiący wypełniacz zwiększa pęd co najmniej jednego surowca do wytwarzania sadzy w kierunku osiowym lub zasadniczo osiowym wobec co najmniej jednego punktu wprowadzania surowca do reaktora do wytwarzania sadzy, dostarczenie wspomnianej mieszaniny płynu i surowca do wspomnianego co najmniej jednego punktu wprowadzania surowca do reaktora do wytwarzania sadzy, połączenie co najmniej wspomnianej mieszaniny płynu i surowca wprowadzanego przez co najmniej jeden punkt do wspomnianego reaktora do wytwarzania sadzy ze strumieniem ogrzanego gazu w celu utworzenia strumienia reakcyjnego, w którym sadzę wytwarza się we wspomnianym reaktorze do wytwarzania sadzy oraz odzyskiwanie sadzy w strumieniu reakcyjnym.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania sadzy przy użyciu płynu wypełniającego. W przypadku wytwarzania sadzy zazwyczaj konieczne są zmiany parametrów technologicznych dotyczących sadzy i/lub konfiguracji urządzeń, gdy linię produkcyjną przestawia się na wytwarzanie różnych rodzajów sadzy bądź w celu przyjęcia różnych rodzajów surowca; zmiany te zakłócają ciągłość i/lub wydajność pracy linii produkcyjnej. Regulacje operacyjne pozwalające skutecznie zmienić właściwości cząstek można zastosować, jeśli ze względów produkcyjnych pożądana jest zmiana właściwości cząstek (np. struktury lub pola powierzchni) sadzy. Regulacje te powodują zakłócenia technologiczne w reaktorze do wytwarzania sadzy, które mogą obejmować nawet jego wyłączenie, ponadto dysze strumieniowe stosowane do wprowadzania surowca do wytwarzania sadzy są wymieniane dla zmiany dynamiki strumienia wtryskiwanego lub płynu, dzięki czemu można regulować zabarwienie i inne właściwości. Wyłączenie reaktora i wymiana dysz mogą być czasochłonne i kosztowne.

Ponadto przy wytwarzaniu sadzy niektóre surowce mogą sprawiać więcej trudności niż inne, jak przykładowo stosowanie surowca stanowiącego smołę prowadzi do szybkiego zużycia końcówek dysz. Może to także dotyczyć innych surowców określanych jako surowce o wyższej zawartości małych cząstek stałych, takich jak popiół, które mogą sprawiać problemy przy wytwarzaniu sadzy i/lub mogą sprawiać problemy z zastosowaniem małych rozmiarów końcówek w punktach wprowadzania surowców wskutek obawy o ich zablokowanie. W rzeczywistości blokowanie końcówek mogą powodować także cząstki stałe wprowadzane z surowcem, przy koksowaniu, potas, woda i inne. Na użytek niniejszego wynalazku określenie „dysza strumieniowa” lub „dysza” lub „końcówka” odnosi się do tego samego elementu.

Korzystne byłoby ponadto udoskonalenie metod wytwarzania sadzy przy użyciu wstępnie ogrzanego surowca zgodnie z opisem w opublikowanym zgłoszeniu międzynarodowym nr WO 2011/103015. W tym znanym sposobie zastosowano wstępnie ogrzany surowiec, aby uzyskać korzystne właściwości w odniesieniu do sadzy oraz skali ekonomicznej. Korzystne byłoby udoskonalenie tego sposobu, aby uzyskać jeszcze większą wydajność.

W związku z tym korzystne byłoby zapewnienie sposobów wytwarzania sadzy, które pozwalałyby zrealizować jeden lub więcej spośród powyższych celów.

Dodatkowe cechy i korzyści wynikające z niniejszego wynalazku zostaną częściowo omówione w opisie poniżej, a częściowo będą jasne na jego podstawie; można je ponadto wywnioskować na podstawie praktyki niniejszego wynalazku. Przedmioty i inne korzyści wynikające z niniejszego wynalazku będą zrealizowane i uzyskane dzięki elementom i połączeniom w szczególności wymienionym w opisie oraz w dołączonych do niego zastrzeżeniach patentowych.

Dla uzyskania tych i innych korzyści oraz zgodnie z celami niniejszego wynalazku, których przykłady wykonania i opis ogólny przedstawiono w dokumencie, niniejszy wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania sadzy. Sposób ten obejmuje wprowadzenie strumienia ogrzanego gazu do reaktora do wytwarzania sadzy. Sposób ten obejmuje ponadto połączenie co najmniej jednego płynu wypełniającego z co najmniej jednym surowcem do wytwarzania sadzy w celu uzyskania mieszaniny płynu i surowca. Połączenie następuje korzystnie w taki sposób, że co najmniej jeden płyn wypełniający zwiększa pęd co najmniej jednego surowca do wytwarzania sadzy w kierunku zasadniczo osiowym (w granicach 10 stopni od osiowego) lub osiowym wobec co najmniej jednego punktu wprowadzania surowca do reaktora do wytwarzania sadzy. Mieszaninę płynu i surowca wprowadza się do co najmniej jednego punktu wprowadzania surowca (korzystnie kilku) do reaktora do wytwarzania sadzy. Sposób ten obejmuje ponadto połączenie co najmniej jednej mieszaniny płynu i surowca wprowadzanej przez jeden lub więcej punktów wprowadzania do reaktora do wytwarzania sadzy ze strumieniem ogrzanego gazu w celu utworzenia strumienia reakcyjnego, w którym sadzę wytwarza się w reaktorze do wytwarzania sadzy. Sposób ten może ponadto obejmować odzyskanie sadzy ze strumienia reakcyjnego. W tym sposobie płyn wypełniający może być chemicznie obojętny i korzystnie jest chemicznie obojętny wobec surowca do wytwarzania sadzy.

Zamiast lub obok połączenia co najmniej jednego płynu wypełniającego z co najmniej jednym surowcem do wytwarzania sadzy w celu uzyskania mieszaniny płynu i surowca, mieszaninę płynu i surowca można wytworzyć w reaktorze. Czyli co najmniej jeden płyn wypełniający można wprowadzić do reaktora i co najmniej jeden surowiec można wprowadzić do reaktora w taki sposób, że punkty wprowadzania w przypadku każdego z nich są rozmieszczone tak, że płyn wypełniający zwiększa pęd surowca wprowadzanego do strumienia ulegającego spalaniu.

W sposobach według niniejszego wynalazku surowiec do wytwarzania sadzy może stanowić lub zawierać surowce o dużej zawartości cząstek stałych od 0,01% wagowych do 0,5% wagowych względem ciężaru surowca, przykładowo, popiołu, ponieważ sposoby według niniejszego wynalazku zapewniają możliwość zastosowania tego rodzaju surowców bez wcześniej opisanych efektów ubocznych.

Rysunki ilustrują aspekty niniejszego wynalazku oraz wraz z opisem służą wyjaśnieniu zasad niniejszego wynalazku. Odpowiednie oznaczenia liczbowe podane na figurach odnoszą się do odpowiednich cech.

Fig. 1-5 przedstawiają schematy części różnych rodzajów reaktorów piecowych do wytwarzania sadzy, które można stosować w sposobie według niniejszego wynalazku do wytwarzania sadzy. Taki reaktor do wytwarzania sadzy jest jedynie ilustracją reaktorów, które można stosować w niniejszym wynalazku.

Fig. 6 stanowi schemat jednego przykładu wtryskiwacza, który pokazuje wtryskiwanie płynu wypełniającego do rozpylonego surowca przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy i ogrzewania głównego.

Fig. 7 i 8 stanowią rysunki pokazujące możliwości wprowadzania płynu wypełniającego i surowca bez uprzedniego mieszania przed wprowadzeniem do reaktora, o konstrukcji pierścieniowej i konstrukcji szeregowej.

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania sadzy, obejmujący wprowadzenie strumienia ogrzanego gazu 116 do reaktora 2 do wytwarzania sadzy, gdzie strumień ogrzanego gazu 116 o temperaturze od 1000°C do 3500°C zawiera gorące gazy spalinowe wytworzone przez spalanie paliwa stałego, płynnego i/lub gazowego w strumieniu utleniacza takiego jak powietrze, tlen, mieszanina powietrza i tlenu, przy czym stosunek utleniacza do paliwa stosowanego do wytwarzania sadzy może wynosić od 0,7:1 (stosunek stechiometryczny) lub więcej albo od 1:1 (stosunek stechiometryczny) lub więcej, charakteryzujący się tym, że obejmuje:

połączenie co najmniej jednego płynu wypełniającego 106 z co najmniej jednym surowcem do wytwarzania sadzy 100 dla uzyskania mieszaniny 110 płynu wypełniającego 106 i surowca do wytwarzania sadzy 100, przez wprowadzanie co najmniej jednego płynu wypełniającego 106 do co najmniej jednego surowca do wytwarzania sadzy 100 pod ciśnieniem od 6,9 kPa do 2413 kPa dla utworzenia mieszaniny 110 płynu wypełniającego i surowca do wytwarzania sadzy, w kierunku osiowym, ewentualnie w granicach 10 stopni do osiowego względem punktu 16 wprowadzania co najmniej jednego surowca do reaktora 2 do wytwarzania sadzy, przy czym płynem wypełniającym 106 jest para, woda, powietrze, dwutlenek węgla, gaz ziemny, tlenek węgla, wodór, gaz resztkowy po wytwarzaniu sadzy, azot, argon, neon, hel bądź dowolne ich kombinacje, zaś surowcem do wytwarzania sadzy 100 jest płynny węglowodór wybrany z grupy obejmującej węglowodory nasycone i nienasycone, związki aromatyczne, olefiny, nafty, naftaleny, terpeny, smoły etylenowe, i/lub pierścieniowe związki aromatyczne, o ciężarze właściwym 0,9 lub wyższym o temperaturze wrzenia w zakresie od 160°C do 600°C;

dostarczenie mieszaniny 110 płynu wypełniającego i surowca do wytwarzania sadzy do co najmniej jednego punktu 16 wprowadzania surowca do reaktora 2 do wytwarzania sadzy, połączenie mieszaniny 110 płynu wypełniającego i surowca do wytwarzania sadzy przez co najmniej jeden punkt 16 wprowadzania do reaktora 2 do wytwarzania sadzy ze strumieniem ogrzanego gazu 116, gdzie strumień mieszaniny 110 przenika do strumienia 116 gorącego gazu, dla utworzenia strumienia reakcyjnego w którym sadza tworzy się w reaktorze 2 do wytwarzania sadzy; oraz odzyskiwanie sadzy w strumieniu reakcyjnym w konwencjonalny sposób za pomocą urządzeń chłodzących i separujących.

Korzystnie w sposobie według wynalazku płyn wypełniający jest chemicznie obojętny wobec surowca do wytwarzania sadzy.

Korzystnie płyn wypełniający jest rozproszony w sposób jednorodny we wspomnianym surowcu do wytwarzania sadzy.

Korzystnie mieszaninę płynu i surowca dostarcza się w postaci jednego lub większej liczby wtryskiwanych strumieni, a jeden lub większa liczba wtryskiwanych strumieni mieszaniny płynu i surowca zawiera wystarczającą ilość płynu wypełniającego do wprowadzenia surowca do wytwarzania sadzy do części wewnętrznej strumienia ogrzanego gazu.

Korzystnie płyn wypełniający wprowadza się do surowca do wytwarzania sadzy pod ciśnieniem wystarczającym do przenikania do surowca do wytwarzania sadzy i utworzenia mieszaniny płynu i surowca.

Korzystnie surowiec do wytwarzania sadzy jest rozpylany przed połączeniem z płynem wypełniającym.

Korzystnie ilość płynu wypełniającego łączonego z surowcem do wytwarzania sadzy można regulować podczas ciągłego wytwarzania sadzy.

Korzystnie mieszaninę płynu i surowca dostarcza się w postaci jednego lub większej liczby strumieni wtryskiwanych, a przenikanie strumieni wtryskiwanych mieszaniny płynu i surowca do strumienia ogrzanego gazu reguluje się zmieniając ilość płynu wypełniającego w mieszaninie płynu i surowca podczas ciągłego wytwarzania sadzy.

Korzystnie płyn wypełniający jest co najmniej częściowo rozproszony w surowcu do wytwarzania sadzy.

Korzystnie płyn wypełniający występuje w mieszaninie płynu i surowca w ilości od 0,1% wagowych do 400% wagowych w stosunku do masy surowca do wytwarzania sadzy.

Korzystnie sposób według wynalazku obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy przed połączeniem z płynem wypełniającym dla utworzenia mieszaniny płynu i surowca.

Korzystnie sposób według wynalazku obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury przekraczającej 300°C przed połączeniem z płynem wypełniającym dla uzyskania mieszaniny płynu i surowca.

Korzystnie sposób według wynalazku obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury od 360°C do 850°C przed połączeniem z płynem wypełniającym dla utworzenia mieszaniny płynu i surowca.

Korzystnie sposób według wynalazku obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury pierwszej od 300°C do 850°C przed połączeniem z płynem wypełniającym dla uzyskania mieszaniny płynu i surowca, a następnie ogrzewanie mieszaniny płynu i surowca do temperatury drugiej wyższej od temperatury pierwszej, przy czym każdy z etapów ogrzewania następuje przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy.

Korzystnie sposób według wynalazku obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury pierwszej od 400°C do 600°C przed połączeniem z płynem wypełniającym dla uzyskania mieszaniny płynu i surowca, a następnie ogrzewanie mieszaniny płynu i surowca do temperatury drugiej wyższej od temperatury pierwszej o co najmniej 50°C, przy czym każdy z etapów ogrzewania następuje przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy.

Korzystnie sposób według wynalazku obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury pierwszej od 400°C do 600°C przed połączeniem z płynem wypełniającym dla uzyskania mieszaniny płynu i surowca, a następnie ogrzewanie mieszaniny płynu i surowca do temperatury drugiej wyższej od temperatury pierwszej o co najmniej 100°C, przy czym każdy z etapów ogrzewania następuje przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy.

Korzystnie sposób według wynalazku obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury pierwszej przed połączeniem z płynem wypełniającym dla uzyskania mieszaniny płynu i surowca, a następnie ogrzewanie mieszaniny płynu i surowca do temperatury drugiej wyższej od temperatury pierwszej do 950°C, przy czym każdy z etapów ogrzewania następuje przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy.

Korzystnie w sposobie według wynalazku korekty płynu wypełniającego przeprowadza się dla regulowania prędkości przepływu zdławionego lub prędkości krytycznej lub obydwu w przypadku jednego lub większej liczby strumieni wtryskiwanych mieszaniny płynu i surowca, dzięki czemu zmienia się przenikanie mieszaniny płynu i surowca do strumienia ogrzanego gazu.

Korzystnie sposób według wynalazku obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury przekraczającej 300°C przed połączeniem z płynem wypełniającym dla uzyskania mieszaniny płynu i surowca, przy czym surowiec do wytwarzania sadzy jest rozpylany przed połączeniem z płynem wypełniającym.

Korzystnie w sposobie według wynalazku płyn wypełniający występuje w mieszaninie płynu i surowca w ilości od 0,1% wagowych do 50% wagowych w stosunku do masy surowca do wytwarzania sadzy.

Przedmiotem wynalazku jest także sposób wytwarzania sadzy, obejmujący wprowadzenie strumienia ogrzanego gazu 116 do reaktora 2 do wytwarzania sadzy, przy czym strumień ogrzanego gazu 116 zawiera gorące gazy spalinowe wytworzone w wyniku zetknięcia i spalenia paliwa stałego, płynnego i/lub gazowego w strumieniu utleniacza takiego jak powietrze, tlen, mieszanina powietrza i tlenu, przy czym stosunek utleniacza do paliwa stosowanego do wytwarzania sadzy może wynosić od 0,7:1 (stosunek stechiometryczny) lub więcej albo od 1:1 (stosunek stechiometryczny) lub więcej, przy czym strumień ogrzanego gazu ma temperaturę od 1000°C do 3500°C, charakteryzujący się tym, że obejmuje:

dostarczenie co najmniej jednego surowca do wytwarzania sadzy 100 do co najmniej jednego punktu 16 wprowadzania surowca do reaktora 2 do wytwarzania sadzy;

dostarczenie co najmniej jednego płynu wypełniającego 106 do co najmniej jednego punktu wprowadzania 16 do reaktora do wytwarzania sadzy, przy czym co najmniej jeden punkt wprowadzania płynu wypełniającego jest usytuowany tak, że co najmniej jeden płyn wypełniający porywa co najmniej jeden surowiec do wytwarzania sadzy, gdy zderza się on ze strumieniem ogrzanego gazu, zaś płynem wypełniającym jest para, woda, powietrze, dwutlenek węgla, gaz ziemny, tlenek węgla, wodór, gaz resztkowy po wytwarzaniu sadzy, azot, argon, neon, hel bądź dowolne ich kombinacje, a surowiec do wytwarzania sadzy stanowi płynny węglowodór o ciężarze właściwym od 0,9 lub wyższym mający temperaturę wrzenia od 160°C do 600°C, wybrany z grupy obejmującej węglowodory nasycone i nienasycone, związki aromatyczne, olefiny, nafty, naftaleny, terpeny, smoły etylenowe, i pierścieniowe związki aromatyczne;

połączenie co najmniej jednego surowca do wytwarzania sadzy i co najmniej jednego płynu wypełniającego ze strumieniem ogrzanego gazu, w którym strumień mieszaniny przenika w strumień ogrzanego gazu, dla utworzenia strumienia reakcyjnego, w którym sadza tworzy się w reaktorze do wytwarzania sadzy; oraz odzyskiwanie sadzy w strumieniu reakcyjnym w konwencjonalny sposób za pomocą urządzeń chłodzących i separujących.

Korzystnie w sposobie według wynalazku płyn wypełniający jest obojętny wobec surowca do wytwarzania sadzy.

Korzystnie płyn wypełniający jest rozproszony w surowcu do wytwarzania sadzy.

Korzystnie dostarczanie surowca do wytwarzania sadzy i dostarczanie płynu wypełniającego ma postać jednego lub większej liczby strumieni wtryskiwanych, przy czym każdy ze strumieni wtryskiwanych ma końcówkę pustą w środku z otaczającym pierścieniem wprowadzającym płyn wypełniający.

Korzystnie dostarczanie surowca do wytwarzania sadzy i dostarczanie płynu wypełniającego ma postać pary jednego lub większej liczby strumieni wtryskiwanych sąsiadujących ze sobą, przy czym jeden strumień wtryskiwany w każdej parze dostarcza surowiec do wytwarzania sadzy, a drugi strumień wtryskiwany w każdej parze dostarcza płyn wypełniający.

Korzystnie płyn wypełniający wprowadza się pod ciśnieniem wystarczającym dla przenikania do surowca do wytwarzania sadzy.

Korzystnie sposób według wynalazku obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury przekraczającej 300°C przed dostarczeniem do co najmniej jednego punktu wprowadzania.

Korzystnie sposób według wynalazku obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do pierwszej temperatury przed połączeniem z płynem wypełniającym i ogrzewanie płynu wypełniającego przed połączeniem z surowcem do wytwarzania sadzy, a następnie połączenie dla uzyskania mieszaniny płynu i surowca, a później ogrzewanie mieszaniny płynu i surowca do trzeciej temperatury, wyższej od pierwszej temperatury i do 950°C, przy czym każdy z etapów ogrzewania następuje przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy.

Niniejszy wynalazek umożliwia zastosowanie surowców o dużej zawartości cząstek stałych bez blokowania jakiegokolwiek spośród punktów wprowadzania do reaktora. Niniejszy wynalazek pozwala na jeszcze większe podwyższanie temperatury wstępnego ogrzewania surowca przy wytwarzaniu sadzy z regulacją zanieczyszczenia przewodów do surowca wynikającego z procesów termicznych przy zwiększonej temperaturze surowca.

Przy wytwarzaniu sadzy paliwo spala się w celu wytworzenia strumienia gorącego gazu przepływającego z dużą prędkością przez strefę przejściową, w której wprowadza się surowiec do wytwarzania sadzy i miesza ze strumieniem gorącego gazu. Mieszanina przepływa dalej z dużą prędkością do gorącego reaktora, w którym surowiec ulega pirolizie dla uzyskania cząstek sadzy, następnie reakcję gasi się, reagenty chłodzi się, a produkt (sadzę) zbiera się na filtrze.

Jeden aspekt niniejszego wynalazku dotyczy zasadniczo wytwarzania sadzy w wyniku połączenia co najmniej jednego płynu wypełniającego z co najmniej jednym surowcem do wytwarzania sadzy przed wprowadzeniem surowca (lub po wprowadzeniu surowca) do reaktora przez jeden lub większą liczbę punktów wprowadzania. Dzięki zastosowaniu płynu wypełniającego, który opisano dokładniej poniżej, taki płyn lub płyny wypełniające mogą zapewnić różne korzyści, w tym jedną lub większą liczbę z następujących: możliwość zastosowania różnych rodzajów surowców do wytwarzania sadzy, w tym określanych jako surowce o dużej zawartości cząstek stałych (np. popiół), takich jak surowce stanowiące smołę do wytwarzania sadzy; możliwość wstępnego ogrzania surowca do wytwarzania sadzy do temperatury jeszcze wyższej niż opisywana wcześniej; możliwość zastosowania niższego ciśnienia do wprowadzania surowca i/lub inne korzyści.

Płyn wypełniający może być gazem lub cieczą. Korzystnymi przykładami są gazy. Płyn wypełniający może być chemicznie obojętny wobec surowca do wytwarzania sadzy i korzystnie jest chemicznie obojętny wobec surowca do wytwarzania sadzy. Płynem wypełniającym może być co najmniej jeden gaz obojętny (np. argon, neon, hel). Płynem wypełniającym może być azot sam lub wraz z innymi gazami. Płynem wypełniającym może być para, woda, powietrze, dwutlenek węgla, tlenek węgla, wodór, gaz resztkowy po wytwarzaniu sadzy, gaz ziemny lub azot, jeden lub więcej gazów obojętnych bądź dowolne ich kombinacje. Zasadniczo gaz lub ciecz ma czystość co najmniej 95% wagowych (np. co najmniej 97%, co najmniej 98%, co najmniej 99%, co najmniej 99,5% lub co najmniej 99,9% wagowych) w odniesieniu do gazu lub cieczy. Przykładowo, jeśli stosuje się azot (samodzielnie lub wraz z innymi gazami/cieczami), gazowy azot ma czystość co najmniej 95% wagowych w odniesieniu do tego gazu.

Płyn wypełniający, po połączeniu z co najmniej jednym surowcem do wytwarzania sadzy w celu uzyskania mieszaniny płynu i surowca, można ewentualnie rozprowadzić w sposób jednorodny w surowcu do wytwarzania sadzy. Połączenie płynu lub płynów wypełniających z co najmniej jednym surowcem do wytwarzania sadzy daje mieszaninę płynu i surowca, przy czym płyn wypełniający jest rozproszony (w sposób jednorodny lub niejednorodny) w surowcu do wytwarzania sadzy.

Przed połączeniem płynu wypełniającego z surowcem do wytwarzania sadzy surowiec ten można rozpylić lub co najmniej częściowo rozpylić. W niniejszym wynalazku płynu wypełniającego ewentualnie nie stosuje się jako środka do rozpylenia surowca do wytwarzania sadzy. Płyn wypełniający korzystnie zapewnia pęd surowcowi do wytwarzania sadzy po połączeniu z surowcem do wytwarzania sadzy. Określenie „pęd” odnosi się do pędu w znaczeniu rozumianym w mechanice płynów. Ewentualnie płyn wypełniający po połączeniu z surowcem do wytwarzania sadzy zapewnia pęd tworząc kolumnowy strumień wtryskiwany mieszaniny płynu i surowca, gdy mieszanina ta opuszcza dyszę i trafia do reaktora do wytwarzania sadzy. Płyn wypełniający ma zdolność do kierowania pędem surowca. Mieszanina płynu i surowca jest kierowana do wtryskiwacza w taki sposób, że pęd ruchu postępowego mieszaniny płynu i surowca po wejściu do reaktora podąża w kierunku osiowym wobec osi środkowej wtryskiwacza (lub zasadniczo w kierunku osiowym wobec osi środkowej wtryskiwacza, np. w granicach 10 stopni od kierunku osiowego wobec osi środkowej). Następnie mieszaninę płynu i surowca kieruje się w taki sposób, że porusza się ona korzystnie prostopadle (lub zasadniczo prostopadle, czyli w granicach 10 stopni) wobec strumienia do ogrzewania głównego lub spalania i/lub korzystnie prostopadle (lub zasadniczo prostopadle, czyli w granicach 10 stopni) względem ściany reaktora do wytwarzania sadzy. Mieszanina płynu i surowca lub wtryskiwacz stosowany do wtryskiwania mieszaniny płynu i surowca mogą ewentualnie znajdować się pod dowolnym kątem względem strumienia do ogrzewania głównego lub spalania (np. prostopadle (90 stopni), zasadniczo prostopadle (80-110 stopni) lub pod innymi kątami (przykładowo: 20-79 stopni, 20 stopni, 30 stopni, 40 stopni, 45 stopni, 50 stopni, 55 stopni, 60 stopni, 65 stopni, 75 stopni i podobnymi)). Przykład połączenia płynu wypełniającego i surowca do wytwarzania sadzy pokazano na Fig. 6. Na Fig. 6 surowiec 100 do wytwarzania sadzy trafia do szczeliny 102 i opuszczają w postaci rozpylonego surowca 104 do wytwarzania sadzy. Płyn 106 wypełniający wprowadza się przez otwór 108 i łączy się z rozpylonym surowcem 104 do wytwarzania sadzy tworząc mieszaninę 110 płynu i surowca. Mieszanina 110 ma zwiększony pęd w porównaniu do pędu występującego przed wprowadzeniem płynu wypełniającego. Ta mieszanina 110 opuszcza wtryskiwacz przez dyszę lub otwór 112 w ścianie 117 reaktora w postaci kolumnowego strumienia wtryskiwanego mieszaniny płynu i surowca o dużym pędzie 114, który następnie przenika do strumienia do spalania lub ogrzewania głównego 116 o dużej prędkości. W związku z tym w niniejszym wynalazku korzystnie połączenie co najmniej jednego płynu wypełniającego z co najmniej jednym surowcem do wytwarzania sadzy w celu wytworzenia mieszaniny płynu i surowca następuje w taki sposób, że co najmniej jeden płyn wypełniający zwiększa pęd co najmniej jednego surowca do wytwarzania sadzy w kierunku osiowym lub zasadniczo osiowym wobec co najmniej jednego punktu wprowadzania surowca do reaktora do wytwarzania sadzy.

Ilość płynu lub płynów wypełniających łączoną z surowcem do wytwarzania sadzy można regulować. Ilość płynu wypełniającego łączonego z surowcem do wytwarzania sadzy można regulować, jeśli sposób jest realizowany w linii i służy wytwarzaniu sadzy. Czyli ilość płynu wypełniającego można zmieniać natychmiast. W związku z tym, ponieważ ilość płynu wypełniającego można połączyć z surowcem do wytwarzania sadzy w sposób umożliwiający regulację, następuje to bez wyłączania reaktora. Oznacza to, że można utrzymać ciągłość wytwarzania sadzy, nawet jeśli warunki w reaktorze reguluje się, aby uzyskać różne rodzaje sadzy lub w celu optymalizacji wytwarzanego rodzaju sadzy, bądź do regulacji/zmiany jakości wytwarzanej sadzy i/lub innych regulacji dokonywanych w procesie/reaktorze podczas wytwarzania sadzy.

Zasadniczo płyn wypełniający można wprowadzić do surowca do wytwarzania sadzy pod dowolnym ciśnieniem, jednak zasadniczo korzystne jest wysokie ciśnienie, aby uzyskać odpowiednie mieszanie płynu wypełniającego z surowcem do wytwarzania sadzy, w szczególności, gdy płyn wypełniający jest gazem. Odpowiednie ciśnienie może wynosić od 0,070 kG/cm² do 24,6 kG/cm² lub od 3,52 kG/cm²do 12,3 kG/cm² lub od 1,4 kG/cm² do 14,1 kG/cm² lub wyższe lub od 7,0 kG/cm² do 14,1 kG/cm² lub wyższe.

Te wartości ciśnienia i inne wartości ciśnienia można zastosować do wprowadzania płynu wypełniającego do surowca do wytwarzania sadzy. Ciśnienie może być wystarczające, aby nastąpiło przenikanie do surowca do wytwarzania sadzy i utworzenie mieszaniny płynu i surowca, oraz jest korzystne, aby płyn wypełniający został rozproszony w surowcu do wytwarzania sadzy w sposób jednorodny.

W mieszaninie płynu i surowca mogą występować dowolne ilości płynu wypełniającego. Przykładowo, płyn wypełniający może występować w mieszaninie płynu i surowca w ilości od 0,1 procent wagowych do 400 procent wagowych (lub większej) w stosunku do masy surowca do wytwarzania sadzy. Inne ilości obejmują przykładowo, od 0,1 procenta wagowego do 100 procent wagowych lub więcej w stosunku do masy surowca do wytwarzania sadzy lub od 5 procent wagowych do 15 procent wagowych w stosunku do masy surowca do wytwarzania sadzy lub od 0,1 procenta wagowego do 50 procent wagowych w stosunku do masy surowca do wytwarzania sadzy lub od 1 procenta wagowego do 40 procent wagowych w stosunku do masy surowca do wytwarzania sadzy.

Dostarczenie mieszaniny płynu i surowca może odbywać się w postaci jednego lub większej liczby strumieni wtryskiwanych. Rodzaj płynu wypełniającego i/lub ilość płynu wypełniającego może pozwolić na regulację przenikania strumienia wtryskiwanego do mieszaniny płynu i surowca w strumieniu ogrzanego gazu. Jak stwierdzono wcześniej, dzięki zastosowaniu mieszaniny płynu i surowca dostarczanej w postaci jednego lub większej liczby strumieni wtryskiwanych, ilość płynu wypełniającego i/lub rodzaj płynu wypełniającego może pozwolić na regulację przenikania strumienia wtryskiwanego do mieszaniny płynu i surowca w strumieniu ogrzanego gazu bez jakiejkolwiek zmiany dyszy i/lub bez konieczności zakłócania procesu lub wyłączania reaktora do wytwarzania sadzy.

Ewentualnie płyn wypełniający można połączyć z surowcem do wytwarzania sadzy w punkcie znajdującym się przed punktem wprowadzania mieszaniny płynu i surowca do reaktora do wytwarzania sadzy. Płyn można wprowadzić w taki sposób, aby płyn i surowiec zostały wymieszane ze sobą przed opuszczeniem wtryskiwacza/dyszy. Płyn wypełniający można połączyć z surowcem do wytwarzania sadzy w punkcie znajdującym się więcej lub mniej niż 12,7 mm, przykładowo, co najmniej 10,05 mm, co najmniej 25,4 mm, co najmniej 50,8 mm, co najmniej 101,6 mm lub co najmniej 152,4 mm przed punktem wprowadzania do reaktora.

Ewentualnie płyn wypełniający można połączyć z surowcem do wytwarzania sadzy po ich odpowiednim wprowadzeniu do reaktora do wytwarzania sadzy. Czyli płyn wypełniający można wprowadzić do reaktora do wytwarzania sadzy oddzielnie od surowca do wytwarzania sadzy. Można zastosować dowolną geometrię zapewniającą oddzielne wprowadzanie płynu wypełniającego i surowca do wytwarzania sadzy do reaktora w taki sposób, aby oba płyny znajdowały się obok siebie lub stykały się ze sobą w reaktorze. Przykładowo, jak pokazano na Fig. 7 i 8, oddzielne wprowadzanie płynu wypełniającego i surowca do wytwarzania sadzy można zrealizować za pomocą rury o strukturze pierścieniowej pustej w środku, tak że jeden z płynów otacza drugi płyn. Inna geometria, którą można zastosować, zawiera punkty wprowadzania płynu wypełniającego i surowca do wytwarzania sadzy znajdujące się obok siebie. W takiej konstrukcji jeden z punktów wprowadzania może przykładowo znajdować się nieco przed drugim, przykładowo, 12,7 mm lub 25,4 mm lub więcej. Jeśli płyn wypełniający i surowiec do wytwarzania sadzy wprowadza się do reaktora oddzielnie, geometria jest taka, że płyn wypełniający styka się z surowcem do wytwarzania sadzy w postaci płynu i płyn wypełniający zwiększa pęd surowca w postaci płynu w strumieniu ulegającym spalaniu (lub strumieniu poprzecznym). Nie ma ograniczeń dotyczących geometrii, którą można zastosować dla zrealizowania takiego podwójnego, oddzielnego wprowadzania płynu wypełniającego i surowca do wytwarzania sadzy. Ponownie można zastosować jeden lub więcej punktów wprowadzania, przykładowo, na obwodzie reaktora, przykładowo, w części stanowiącej gardziel.

Dla każdego punktu wprowadzania surowca do wytwarzania sadzy może następować wstępne łączenie płynu wypełniającego z surowcem do wytwarzania sadzy przed wprowadzeniem surowca do reaktora do wytwarzania sadzy i/lub występować odpowiedni punkt wprowadzania płynu wypełniającego dla każdego punktu wprowadzania surowca do wytwarzania sadzy.

Sposób wprowadzania mieszaniny płynu i surowca do reaktora do wytwarzania sadzy, przykładowo w punkcie przejściowym procesu, można realizować w postaci jednego lub większej liczby strumieni wtryskiwanych lub dyszy strumieniowych bądź w połączeniu, lub w ramach alternatywy, z jedną lub większą liczbą lanc. Jeśli stosuje się dysze strumieniowe, znajdują się one zazwyczaj w położeniu radialnym na obwodzie reaktora, przykładowo, jak pokazano na Fig. 1. Jeśli stosuje się lancę, znajduje się ona zazwyczaj bardziej w centrum osiowym lokalizacji reaktora.

W niniejszym wynalazku, w przypadku któregokolwiek sposobu, surowiec do wytwarzania sadzy może stanowić lub zawierać dowolny ciekły węglowodór o ciężarze właściwym od 0,9 do 1,5 lub więcej (przykładowo, od 0,9 do 1,3 lub od 1 do 1,2 bądź dowolną ich kombinację. Surowiec do wytwarzania sadzy może mieć początkową temperaturę wrzenia od 160°C do 600°C, przykładowo, od 160°C do 500°C lub od 200°C do 450°C lub od 215°C do 400°C i podobną. Surowiec do wytwarzania sadzy może stanowić dowolny konwencjonalny surowiec do wytwarzania sadzy, z którego można uzyskać sadzę. Przykładowo, można zastosować dowolny materiał węglowodorowy. Odpowiednim surowcem może być dowolny surowiec węglowodorowy do wytwarzania sadzy, który można łatwo odparować w warunkach reakcji. Przykładowo, można zastosować węglowodory nienasycone, takie jak acetylen; olefiny, takie jak etylen, propylen, butylen; związki aromatyczne, takie jak benzen, toluen i ksylen; niektóre węglowodory nasycone oraz inne węglowodory, takie jak nafta, naftaleny, terpeny, smoły etylenowe, smoły węglowe, aromatyczne związki pierścieniowe.

Surowiec do wytwarzania sadzy, który można przetwarzać dzięki niniejszemu wynalazkowi, może ogólnie zawierać dowolne ciekłe surowce węglowodorowe lub stanowiące olej, użyteczne do wytwarzania sadzy. Do odpowiednich surowców ciekłych należą przykładowo, węglowodory nienasycone, węglowodory nasycone, olefiny, związki aromatyczne i inne węglowodory, przykładowo, nafta, naftaleny, terpeny, smoły etylenowe, smoły węglowe, pozostałości po krakowaniu oraz aromatyczne związki pierścieniowe bądź dowolne ich kombinacje. Surowce mogą stanowić przykładowo, olej dekantowany, produkt ze smoły węglowej, pozostałości po krakowaniu etylenowym, asfalten zawierający olej bądź dowolne ich kombinacje. Rodzaj surowca może wpływać na powstawanie zanieczyszczeń. Właściwości chemiczne mogą zmieniać się w zależności od rodzaju surowca i/lub w obrębie rodzaju surowca. Na bazie doświadczeń i badań laboratoryjnych wiadomo, że przykładowo, olej dekantowany, olej koksowniczy, smoły węglowe i pozostałości po krakowaniu etylenowym mogą tworzyć zanieczyszczenia w temperaturze przekraczającej 300°C. Pozostałości po krakowaniu etylenowym (ECR), przykładowo, mogą mieć dużą zawartość asfaltenów. Inne rodzaje surowców także mogą zawierać asfalteny i/lub mieć właściwości chemiczne powodujące podatność na inne mechanizmy zanieczyszczenia.

Zawartość asfaltenu w surowcu może wynosić przykładowo, od 0% do 30% wagowych lub co najmniej 0,5% wagowego lub co najmniej 1% wagowy lub co najmniej 2% wagowych lub co najmniej 3% wagowych lub od 1% do 10% wagowych lub od 2% do 7,5% wagowych lub od 2,5% do 5% wagowych względem całkowitego ciężaru surowca. Surowiec może mieć początkową temperaturę wrzenia przykładowo, od 160°C do 500°C lub od 180°C do 450°C lub od 200°C do 400°C lub od 225°C do 350°C. Początkowa temperatura wrzenia to temperatura, w której pierwszy składnik surowca (w surowcu) odparowuje. Surowiec może mieć środkową temperaturę wrzenia przykładowo, od 380°C do 800°C lub od 400°C do 500°C lub od 425°C do 475°C lub od 440°C do 460°C. Środkowa temperatura wrzenia to temperatura, w której 50% składników surowca odparowało. Surowiec może mieć końcową temperaturę wrzenia przykładowo, od 600°C do 900°C lub od 625°C do 725°C lub od 650°C do 700°C lub od 670°C do 690°C. Końcowa temperatura wrzenia to temperatura, w której 100% składników surowca odparowało. Początkowa, środkowa i/lub końcowa temperatura wrzenia może być inna w zależności od wyboru i właściwości chemicznych surowca.

Sposoby według niniejszego wynalazku można stosować w piecowych reaktorach do wytwarzania sadzy z adaptacjami i modyfikacjami, przykładowo, podanymi w niniejszym dokumencie. Sposoby według niniejszego wynalazku można stosować przykładowo, w reaktorze modułowym do wytwarzania sadzy, określanym także jako etapowy. Etapowe reaktory piecowe, które można zaadaptować lub zmodyfikować do stosowania według niniejszego wynalazku, pokazano przykładowo, w patentach USA nr 3,922,335; 4,383,973; 5,190,739; 5,877,250; 5,904,762; 6,153,684; 6,156,837; 6,403,695 i 6,485,693 B1.

W odniesieniu do strumienia gorących gazów (lub strumienia ogrzanego gazu) łączonego z surowcem do wytwarzania sadzy, strumień gorących gazów można także uznać za gorące gazy spalinowe lub strumień ogrzanego gazu, który można wytworzyć w wyniku kontaktowania paliwa stałego, ciekłego i/lub gazowego ze strumieniem odpowiedniego utleniacza, przykładowo, między innymi powietrza, tlenu, mieszanin powietrza i tlenu lub podobnymi. Ewentualnie wstępnie ogrzany strumień utleniacza można przepuszczać bez dodatku paliwa ciekłego lub gazowego. Do przykładów paliwa odpowiedniego do stosowania do kontaktowania ze strumieniem utleniacza w celu wytworzenia gorących gazów spalinowych należą dowolne łatwopalne strumienie gazu, pary lub cieczy, przykładowo, gaz ziemny, wodór, tlenek węgla, metan, acetylen, alkohol, zawracany gaz r esztkowy lub nafta. Korzystne jest zasadniczo stosowanie paliwa o dużej zawartości składników zawierających węgiel, w szczególności węglowodorów. Stosunek powietrza do paliwa stosowanego do wytwarzania sadzy według niniejszego wynalazku może wynosić od 0,7:1 lub więcej albo od 1:1 (stosunek stechiometryczny) lub więcej. Aby ułatwić wytwarzanie gorących gazów, strumień utleniacza może być wstępnie ogrzany. Zasadniczo strumień ogrzanego gazu wytwarza się w wyniku zapalenia lub spalania paliwa i/lub utleniacza. Można uzyskać temperaturę przykładowo, od 1000°C do 3500°C w przypadku strumienia ogrzanego gazu.

Dzięki niniejszemu wynalazkowi za pomocą płynu wypełniającego można regulować przenikanie strumienia wtryskiwanego przez surowiec. Przykładowo, płyn wypełniający może wpływać na prędkość przepływu zdławionego lub prędkość krytyczną bądź obydwie w przypadku jednego lub większej liczby strumieni wtryskiwanych mieszaniny płynu i surowca w postaci strumienia wtryskiwanego w momencie jego wprowadzania przez jeden lub więcej punktów wprowadzania do reaktora. Im większa jest ilość płynu wypełniającego, tym wyższa jest prędkość przepływu zdławionego mieszaniny lub prędkość krytyczna mieszaniny (przy czym prędkość przepływu zdławionego i prędkość krytyczna oznaczają szybkość dźwięku w mieszaninie), a zatem większe przenikanie strumienia wtryskiwanego do strumienia ogrzanego gazu.

Inną korzyścią niniejszego wynalazku jest możliwość zwiększenia ogólnej wydajności wytwarzania sadzy dzięki zastosowaniu płynu wypełniającego. Dzięki niniejszemu wynalazkowi można uzyskać więcej sadzy przy użyciu tej samej ilości płynu stanowiącego surowiec. Przykładowo, wydajność można zwiększyć o co najmniej 1%, co najmniej 2% lub co najmniej 5%, przy czym wydajność procentowa odnosi się do procentu wagowego sadzy. Wydajność można dodatkowo zwiększyć dzięki możliwości wstępnego ogrzania (zgodnie z opisem w niniejszym dokumencie) płynu wypełniającego, surowca do wytwarzania sadzy lub obydwu.

Inna korzyść wynikająca z niniejszego wynalazku odnosi się do możliwości zastosowania większych rozmiarów otworu lub dyszy. W przypadku niektórych sposobów wytwarzania sadzy stosuje się duże rozmiary otworu lub dyszy wskutek występowania cząstek stałych w surowcu do wytwarzania sadzy. Duże rozmiary dyszy stosuje się, aby nie dopuścić do zablokowania dyszy wskutek występowania cząstek stałych. Jeśli jednak stosowane są duże rozmiary dyszy, może to uniemożliwić wystarczające lub odpowiednie przenikanie płynu stanowiącego surowiec do spalanego strumienia ogrzanego gazu wskutek zmniejszenia ciśnienia i prędkości surowca. Jednak dzięki niniejszemu wynalazkowi zastosowanie płynu wypełniającego zapewnia możliwość zwiększenia pędu płynu stanowiącego surowiec, nawet jeśli wypływa on z dyszy o dużym rozmiarze, dzięki czemu uzyskuje się ten sam stopień przenikania co w przypadku dyszy o małych rozmiarach i pożądane tworzenie sadzy.

Ewentualnie surowiec do wytwarzania sadzy mieszany z płynem wypełniającym można ogrzać przed połączeniem z płynem wypełniającym. Czyli surowiec do wytwarzania sadzy można wstępnie ogrzać. Wstępne ogrzewanie surowca i odpowiednie techniki mogą być zgodne z podanymi w publikacji międzynarodowej nr WO 2011/103015.

W niniejszym wynalazku surowiec do wytwarzania sadzy przed połączeniem z płynem wypełniającym można ewentualnie ogrzać do temperatury przekraczającej 300°C lub od 360°C do 850°C lub wyższej lub od 400°C do 600°C lub do innej temperatury.

W niniejszym wynalazku płyn wypełniający przed połączeniem z surowcem do wytwarzania sadzy można ewentualnie ogrzać do temperatury co najmniej 100°C, co najmniej 300°C lub co najmniej 500°C lub co najmniej 750°C lub co najmniej 1000°C lub co najmniej 1200°C lub do innej temperatury.

W niniejszym wynalazku płyn wypełniający i surowiec do wytwarzania sadzy można ewentualnie wstępnie ogrzać oddzielnie przed połączeniem ze sobą do tej samej lub różnej temperatury ogrzewania wstępnego. Temperatura ogrzewania wstępnego może mieć zakresy podane powyżej, czyli ogrzewanie może następować do temperatury przekraczającej 300°C lub od 360°C do 850°C lub wyższej lub od 400°C do 600°C w przypadku surowca do wytwarzania sadzy i/lub temperatury co najmniej 100°C, co najmniej 300°C lub co najmniej 500°C lub co najmniej 750°C lub co najmniej 1000°C lub co najmniej 1200°C lub do innej temperatury w przypadku płynu wypełniającego. W ramach innej możliwości mieszaninę płynu i surowca można ewentualnie ogrzać do temperatury wyższej wraz ze wstępnym ogrzewaniem surowca do wytwarzania sadzy i/lub płynu wypełniającego bądź bez ogrzewania wstępnego.

Surowiec do wytwarzania sadzy można ewentualnie ogrzać do temperatury pierwszej, przykładowo, temperatury co najmniej 300°C, przykładowo, od 300°C do 850°C, a następnie połączyć z płynem wypełniającym w celu uzyskania mieszaniny płynu i surowca, a następnie mieszaninę płynu i surowca można jeszcze ogrzać do temperatury drugiej, wyższej od temperatury ogrzewania wstępnego samego surowca do wytwarzania sadzy, a później połączyć z płynem wypełniającym. To ogrzewanie mieszaniny płynu i surowca do wyższej temperatury może oznaczać co najmniej 50°C więcej niż w przypadku wstępnie ogrzanego surowca, przykładowo, co najmniej 75°C więcej lub co najmniej 100°C więcej. W niniejszym wynalazku surowiec do wytwarzania sadzy można ewentualnie ogrzać lub ogrzać wstępnie do temperatury pierwszej, a następnie połączyć z płynem wypełniającym w celu uzyskania mieszaniny płynu i surowca oraz dodatkowo ogrzać do temperatury drugiej wyższej od temperatury pierwszej, przykładowo, maksymalnie do 950°C.

Sposób może obejmować chłodzenie sadzy w strumieniu reakcyjnym. Sadzę w strumieniu reakcyjnym można schłodzić w jednej lub większej liczbie stref. Przykładowo, na Fig. 2 w miejscu chłodzenia 18 strefy chłodzenia 14 wtryskiwany jest płyn chłodzący, który może zawierać wodę i który można zastosować do całkowitego lub zasadniczo całkowitego zatrzymania pirolizy surowca do wytwarzania sadzy lub do jedynie częściowego schłodzenia surowca bez zatrzymania pirolizy, po czym następuje chłodzenie dodatkowe (niepokazane) w celu zatrzymania pirolizy surowca do wytwarzania sadzy. W sposobach według niniejszego wynalazku można zastosować inne etapy po chłodzeniu tradycyjnie stosowane przy wytwarzaniu sadzy. Po schłodzeniu mieszaniny gorących gazów spalinowych i surowca do wytwarzania sadzy, schłodzone gazy przechodzą dalej i są poddawane dowolnym, konwencjonalnym etapom chłodzenia i rozdziału, w których odzyskuje się sadzę. Sadzę łatwo oddziela się od strumienia gazu za pomocą konwencjonalnych urządzeń, przykładowo, elektrofiltra, odpylacza cyklonowego lub filtra workowego. W odniesieniu do całkowitego chłodzenia reakcji, aby wytworzyć produkt ostateczny (sadzę), można zastosować dowolny, konwencjonalny sposób chłodzenia reakcji po wprowadzeniu drugiego surowca do wytwarzania sadzy, znany specjalistom w dziedzinie. Przykładowo, można wtryskiwać płyn chłodzący, którym może być woda lub inne odpowiednie płyny zatrzymujące reakcję chemiczną.

Zgodnie z opisem powyżej i w dokładniejszym ujęciu jeden sposób może obejmować wprowadzenie strumienia ogrzanego gazu do reaktora do wytwarzania sadzy. Taki sposób ponadto ewentualnie obejmuje dostarczanie co najmniej jednego surowca do wytwarzania sadzy o temperaturze pierwszej niższej od docelowej temperatury ogrzewania wstępnego, przykładowo, poniżej 300°C lub poniżej 275°C (np. 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 i podobną) do co najmniej jednego ogrzewacza (np. co najmniej dwóch ogrzewaczy, co najmniej trzech ogrzewaczy i podobnej liczby, przy czym ogrzewacze mogą być identyczne lub różnić się od siebie). Co najmniej jeden płyn wypełniający można połączyć z surowcem do wytwarzania sadzy w dowolnym punkcie znajdującym się przed i/lub za punktem wprowadzania surowca do wytwarzania sadzy do reaktora. W idealnej sytuacji uzyskuje się większe korzyści, jeśli płyn wypełniający miesza się lub łączy przed wprowadzeniem do reaktora. Można to zrobić bezpośrednio przed punktem wprowadzania lub w dowolnym punkcie po etapie ogrzewania opisanym w niniejszym dokumencie do ogrzewania wstępnego lub przed etapem ogrzewania. Temperatura surowca wprowadzanego do co najmniej jednego ogrzewacza jest niższa od docelowej temperatury lub zakresu temperatury ogrzewania wstępnego. Surowiec przed ogrzaniem wstępnym może ewentualnie poruszać się z prędkością pierwszą co najmniej 0,2 m/s (np. co najmniej 0,4 m/s, co najmniej 0,6 m/s, co najmniej 0,8 m/s, co najmniej 1 m/s, co najmniej 1,1 m/s, co najmniej 1,6 m/s, przykładowo, od 0,2 m/s do 4 m/s, od 1,1 do 3 m/s i podobną). Można zastosować inną prędkość, przy założeniu, że do kontroli zanieczyszczenia i/lub koksowania ogrzewacza lub ogrzewaczy oraz przewodów doprowadzających do reaktora zostaną zastosowane inne warunki technologiczne.

Sposób może obejmować wstępne ogrzewanie co najmniej jednego surowca do wytwarzania sadzy w co najmniej jednym ogrzewaczu do temperatury drugiej przekraczającej 300°C (np. co najmniej 350°C, co najmniej 360°C, co najmniej 400°C, co najmniej 450°C, co najmniej 500°C, przykładowo, od 300°C do 850°C lub od 360°C do 800°C, od 400°C do 750°C, od 450°C do 700°C i podobne wartości w celu uzyskania wstępnie ogrzanego surowca do wytwarzania sadzy, przy czym (a) co najmniej jeden surowiec do wytwarzania sadzy ma prędkość w co najmniej jednym ogrzewaczu wynoszącą co najmniej 0,2 m/s, przy czym prędkość oblicza się na podstawie gęstości surowca mierzonej w 60°C przy 1 atm. oraz w oparciu o najmniejsze pole przekroju przewodu do surowca znajdującego się w co najmniej jednym ogrzewaczu. Ponieważ pomiar prędkości surowca w takiej podwyższonej temperaturze może być bardzo trudny, na potrzeby niniejszego wynalazku prędkość, o której mowa w niniejszym dokumencie, wynika z konkretnych warunków pomiaru. Niezależnie od najmniejszej średnicy lub najmniejszego pola przekroju poprzecznego występującego w rzeczywistym ogrzewaczu, takie minimalne pole przekroju poprzecznego stosuje się do wyznaczenia prędkości, o której mowa w niniejszym dokumencie, na potrzeby niniejszego wynalazku. Wiele ogrzewaczy ma tę samą średnicę na całej długości ogrzewacza, jeśli jednak w ogrzewaczu lub ogrzewaczach występuje kilka średnic lub pól przekroju poprzecznego, wprowadza się następujący warunek: prędkość wyznacza się dla minimalnego pola przekroju poprzecznego. Rzeczywista prędkość przepływu przez ogrzewacz do surowca może zasadniczo być większa od prędkości mierzonej w 60°C przy 1 atm.

W tym sposobie surowiec do wytwarzania sadzy może charakteryzować się pierwszym czasem przebywania surowca w ogrzewaczu poniżej 120 minut (np. poniżej 100 minut, poniżej 80 minut, poniżej 60 minut, poniżej 40 minut, poniżej 30 minut, poniżej 20 minut, poniżej 10 minut, przykładowo, 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).

Sposób może obejmować dostarczenie wstępnie ogrzanego surowca do wytwarzania sadzy (ewentualnie wstępnie połączonego z płynem wypełniającym) do co najmniej jednego punktu wprowadzania surowca do reaktora do wytwarzania sadzy (np. do co najmniej jednego lub dwóch lub trzech punktów wprowadzania surowca), przy czym wstępnie ogrzany surowiec do wytwarzania sadzy charakteryzuje się drugim czasem przebywania surowca mierzonym od wylotu z ogrzewacza lub ogrzewaczy do miejsca bezpośrednio przed punktem wprowadzania do reaktora do wytwarzania sadzy poniżej 120 minut (np. poniżej 100 minut, poniżej 80 minut, poniżej 60 minut, poniżej 40 minut, poniżej 30 minut, poniżej 20 minut, poniżej 10 minut, przykładowo, 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). Pierwszy czas przebywania surowca i drugi czas przebywania surowca w sumie wynoszą korzystnie 120 minut lub mniej (np. poniżej 100 minut, poniżej 80 minut, poniżej 60 minut, poniżej 40 minut, poniżej 30 minut, poniżej 20 minut, poniżej 10 minut, przykładowo, 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). Przykładowo, w odniesieniu do figur drugi czas przebywania surowca może przykładowo, stanowić czas, w którym surowiec opuszcza ogrzewacz 19 z Fig. 2 lub ogrzewacz 22 z Fig. 3 do punktu wprowadzania do reaktora, pokazanego jako punkt wprowadzania 16 na Fig. 2 i Fig. 3. Połączenie pierwszego czasu przebywania surowca i drugiego czasu przebywania surowca oznacza całkowity czas przebywania surowca.

Ewentualnie, jeśli przewód doprowadzający surowiec do ogrzewacza ma przekrój poprzeczny prawie identyczny jak przewód doprowadzający, który prowadzi przez ogrzewacz, surowiec do wytwarzania sadzy może mieć prędkość w ogrzewaczu lub ogrzewaczach w przybliżeniu taką samą lub większą (np. co najmniej 1% większą, co najmniej 2% większą, co najmniej 3% większą, co najmniej 5% większą, co najmniej 7% większą, co najmniej 10% większą, co najmniej 100% większą, co najmniej 200% większą, przykładowo, od 1% do 200% większą lub od 20% do 100% większą) od pierwszej prędkości na wlocie do ogrzewacza lub ogrzewaczy.

Sposób według niniejszego wynalazku może obejmować zwiększenie ciśnienia surowca lub surowców do wytwarzania sadzy. Sposób ten może obejmować zwiększenie ciśnienia lub zastosowanie ciśnienia wobec surowca lub surowców do wytwarzania sadzy, tak że podczas wstępnego ogrzewania surowca do wytwarzania sadzy nie następuje tworzenie warstewki pary w co najmniej jednym ogrzewaczu lub przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy. Sposób według niniejszego wynalazku może obejmować zwiększenie ciśnienia surowca lub surowców do wytwarzania sadzy do wartości, przykładowo, przekraczającej 1000 kPa przed wprowadzeniem do co najmniej jednego ogrzewacza w celu wstępnego ogrzania surowca do wytwarzania sadzy. To ciśnienie może wynosić co najmniej barów, co najmniej 2000 kPa, co najmniej 3000 kPa, co najmniej 4000 kPa, przykładowo, od 1000 kPa do 18000 kPa lub więcej, od 1500 kPa do 15000 kPa, od 2000 kPa do 12500 kPa, od 2500 kPa do 10000 kPa.

W niniejszym wynalazku sposób wytwarzania sadzy może obejmować wprowadzenie strumienia ogrzanego gazu do reaktora do wytwarzania sadzy. Sposób ten obejmuje ponadto dostarczanie surowca do wytwarzania sadzy mającego temperaturę pierwszą niższą od docelowej temperatury ogrzewania wstępnego surowca, przykładowo, poniżej 300°C lub poniżej 275°C (np. 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) do ogrzewacza lub ogrzewaczy przy pierwszym ciśnieniu przekraczającym 1000 kPa. To ciśnienie może wynosić co najmniej 1500 kPa, co najmniej 2000 kPa, co najmniej 3000 kPa, co najmniej 4000 kPa, przykładowo, od 1000 kPa do 18000 kPa lub więcej, od 1500 kPa do 15000 kPa, od 2000 kPa do 12500 kPa, od 2500 kPa do 10000 kPa.

Sposób może obejmować wstępne ogrzanie co najmniej jednego surowca do wytwarzania sadzy w ogrzewaczu lub ogrzewaczach (np. w co najmniej dwóch ogrzewaczach, co najmniej trzech ogrzewaczach i podobnej liczbie, przy czym ogrzewacze mogą być identyczne lub różnić się od siebie) do drugiej temperatury przekraczającej 300°C (np. co najmniej 350°C, co najmniej 360°C, co najmniej 400°C, co najmniej 450°C, co najmniej 500°C, przykładowo, od 300°C do 850°C lub od 360°C do 800°C, od 400°C do 750°C, od 450°C do 700°C i podobnej) w celu uzyskania wstępnie ogrzanego surowca do wytwarzania sadzy, przy czym (a) surowiec do wytwarzania sadzy ma drugie ciśnienie w co najmniej jednym ogrzewaczu prawie takie samo lub niższe (np. co najmniej 1% niższe, co najmniej 2% niższe, co najmniej 3% niższe, co najmniej 5% niższe, co najmniej 7% niższe, co najmniej 10% niższe, co najmniej 15% niższe, co najmniej 20% niższe, przykładowo, od 1% do 75% niższe lub od 3% do 20% niższe) od ciśnienia pierwszego oraz b) surowiec do wytwarzania sadzy ma pierwszy czas przebywania surowca w ogrzewaczu poniżej 120 minut (np. poniżej 100 minut, poniżej 80 minut, poniżej 60 minut, poniżej 40 minut, poniżej 30 minut, poniżej 20 minut, poniżej 10 minut, przykładowo, 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 i podobnym).

Jak podano wcześniej, w dowolnym spośród sposobów opisanych tutaj bądź wcześniej lub później, co najmniej jeden płyn wypełniający można połączyć lub wymieszać ze wstępnie ogrzanym surowcem do wytwarzania sadzy w dowolnym punkcie (przed ogrzewaniem wstępnym, podczas ogrzewania wstępnego i/lub po ogrzewaniu wstępnym i/lub przed i/lub po wprowadzeniu do reaktora do wytwarzania sadzy).

Sposób ten może obejmować dostarczenie wstępnie ogrzanego surowca do wytwarzania sadzy do co najmniej jednego punktu wprowadzania surowca do reaktora do wytwarzania sadzy, przy czym wspomniany wstępnie ogrzany surowiec do wytwarzania sadzy ma drugi czas przebywania surowca od opuszczenia co najmniej jednego ogrzewacza do punktu wprowadzania do reaktora do wytwarzania sadzy poniżej 120 minut (np. poniżej 100 minut, poniżej 80 minut, poniżej 60 minut, poniżej 40 minut, poniżej 30 minut, poniżej 20 minut, poniżej 10 minut, przykładowo, 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 i w którym pierwszy czas przebywania surowca i drugi czas przebywania surowca w sumie wynoszą 120 minut lub mniej (np. poniżej 100 minut, poniżej 80 minut, poniżej 60 minut, poniżej 40 minut, poniżej 30 minut, poniżej 20 minut, poniżej 10 minut, przykładowo, 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).

Niniejszy wynalazek może dotyczyć sposobu wytwarzania sadzy, który obejmuje wprowadzenie strumienia ogrzanego gazu do reaktora do wytwarzania sadzy. Taki sposób obejmuje ponadto dostarczanie co najmniej jednego surowca do wytwarzania sadzy, mającego temperaturę pierwszą niższą od docelowej temperatury ogrzewania wstępnego surowca, przykładowo, poniżej 300°C lub poniżej 275°C (np. 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 i podobną) do co najmniej jednego ogrzewacza (np. co najmniej dwóch ogrzewaczy, co najmniej trzech ogrzewaczy i podobnej liczby, przy czym ogrzewacze mogą być identyczne lub różnić się od siebie) pod pierwszym ciśnieniem przekraczającym 1000 kPa. Ewentualnie prędkość wprowadzania do ogrzewacza może stanowić prędkość pierwszą wynoszącą co najmniej 0,2 m/s (np. co najmniej 0,4 m/s, co najmniej 0,6 m/s, co najmniej 0,8 m/s, co najmniej 1 m/s, co najmniej 1,1 m/s, co najmniej 1,6 m/s, przykładowo, od 0,2 m/s do 2 m/s, od 0,4 do 1,8 m/s).

Sposób obejmuje wstępne ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy w ogrzewaczu lub ogrzewaczach do temperatury drugiej przekraczającej 300°C (np. co najmniej 350°C, co najmniej 360°C, co najmniej 400°C, co najmniej 450°C, co najmniej 500°C, przykładowo, od 300°C do 850°C lub od 360°C do 800°C, od 400°C do 750°C, od 450°C do 700°C i podobnych), aby uzyskać wstępnie ogrzany surowiec do wytwarzania sadzy, przy czym (a) surowiec do wytwarzania sadzy ma prędkość w ogrzewaczu lub ogrzewaczach wynoszącą co najmniej 0,2 m/s, ponadto prędkość oblicza się na podstawie gęstości surowca mierzonej w 60°C przy 1 atm. oraz na podstawie najmniejszego pola przekroju poprzecznego w przewodzie do surowca w co najmniej jednym ogrzewaczu i (b) przy czym co najmniej jeden surowiec do wytwarzania sadzy ma ciśnienie drugie w ogrzewaczu lub ogrzewaczach w przybliżeniu takie samo lub niższe (np. co najmniej 1% niższe, co najmniej 2% niższe, co najmniej 3% niższe, co najmniej 5% niższe, co najmniej 7% niższe, co najmniej 10% niższe, co najmniej 15% niższe, co najmniej 20% niższe, przykładowo, od 1% do 25% niższe lub od 3% do 20% niższe) od ciśnienia pierwszego, przy czym ciśnienie można obliczyć przyjmując identyczne pole przekroju poprzecznego w przypadku ruchu surowca pod ciśnieniem pierwszym i ciśnieniem drugim (mimo że w warunkach rzeczywistych pole przekroju poprzecznego może być identyczne lub różne). Taki sposób wyznaczania można zastosować w celu właściwego porównania ciśnienia, jakkolwiek nie jest to obowiązkowe.

Sposób może obejmować dostarczenie wstępnie ogrzanego surowca do wytwarzania sadzy (ewentualnie wstępnie połączonego z płynem wypełniającym) do co najmniej jednego punktu wprowadzania surowca do reaktora do wytwarzania sadzy i połączenie co najmniej wstępnie ogrzanego surowca do wytwarzania sadzy przez punkt lub punkty wprowadzania do reaktora do wytwarzania sadzy ze strumieniem ogrzanego gazu z utworzeniem strumienia reakcyjnego, w którym w reaktorze do wytwarzania sadzy tworzy się sadza. Sposób ten może obejmować chłodzenie sadzy w strumieniu reakcyjnym.

W niniejszym wynalazku w przypadku dowolnego sposobu podane docelowe temperatury ogrzewania wstępnego stanowią korzystnie temperaturę średnią surowca przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy. Podane temperatury ogrzewania wstępnego surowca mogą stanowić maksymalną temperaturę surowca lub minimalną temperaturę surowca przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy.

W niniejszym wynalazku w przypadku dowolnego sposobu podane docelowe ciśnienie stanowi korzystnie ciśnienie średnie surowca. Podane ciśnienie surowca może stanowić maksymalne ciśnienie surowca lub minimalne ciśnienie surowca.

W niniejszym wynalazku w przypadku dowolnego sposobu podana prędkość docelowa stanowi korzystnie prędkość średnią surowca. Podana prędkość surowca może stanowić maksymalną prędkość surowca lub minimalną prędkość surowca.

Ogrzewanie wstępne może zachodzić dowolnym sposobem; nie ma ograniczeń dotyczących sposobu prowadzenia tego procesu. Ogrzewanie wstępne może zachodzić w co najmniej jednym ogrzewaczu (np. jednym, dwóch, trzech lub więcej). Źródło ciepła dla co najmniej jednego ogrzewacza może być dowolne, przykładowo, z jednego lub większej liczby reaktorów do wytwarzania sadzy, ciepło z energii elektrycznej, ciepło z plazmy, ciepło z gazów resztkowych, ciepło ze spalania gazów resztkowych, paliw i/lub ciepło z innych procesów przemysłowych i/lub inne formy ciepła i/lub dowolna ich kombinacja. Ogrzewanie wstępne może zachodzić w miejscu, w którym co najmniej jeden ogrzewacz częściowo lub całkowicie ogrzewa surowiec do docelowej temperatury ogrzewania wstępnego do wprowadzenia do reaktora. Jeden ogrzewacz może zapewnić częściowe lub całkowite ogrzanie wstępne lub można zastosować dwa lub większą liczbę ogrzewaczy w układzie szeregowym lub w innej konfiguracji, aby zapewnić ogrzanie wstępne (całkowite lub częściowe). Jeśli co najmniej jeden ogrzewacz zapewnia częściowe ogrzewanie wstępne, pozostałe ogrzewanie wstępne następuje za pomocą dodatkowego lub drugorzędnego źródła ciepła bądź kolejnych ogrzewaczy, aby ostatecznie uzyskać docelową temperaturę ogrzewania wstępnego.

Przykładowo, ogrzewanie wstępne co najmniej jednego surowca do wytwarzania sadzy może obejmować lub być realizowane przez ogrzanie surowca do wytwarzania sadzy w co najmniej jednym ogrzewaczu zawierającym wymiennik ciepła. Wymiennik ciepła może pracować przy średnim strumieniu cieplnym przekraczającym 10 kW/m² (przykładowo, przekraczającym 10 kW/m² lub przekraczającym 20 kW/m² lub przekraczającym 30 kW/m² lub przekraczającym 40 kW/m², przykładowo, od 10 kW/m²do 150 kW/m² i podobnym).

Ewentualnie co najmniej część ogrzewania wstępnego (lub całe ogrzewanie wstępne) następuje w co najmniej jednym ogrzewaczu, do którego ciepło co najmniej częściowo (lub całkowicie) jest dostarczane z reaktora do wytwarzania sadzy, który otrzymuje wstępnie ogrzany surowiec, lub z innego reaktora lub reaktorów do wytwarzania sadzy lub obydwu. Co najmniej jeden ogrzewacz może wymieniać ciepło z co najmniej częścią reaktora do wytwarzania sadzy, który otrzymuje wstępnie ogrzany surowiec lub z innego reaktora lub reaktorów do wytwarzania sadzy lub obydwu. Przykładowo, co najmniej jeden ogrzewacz może stykać się ze strumieniem reakcyjnym w reaktorze do wytwarzania sadzy, przykładowo, za urządzeniem chłodzącym, przy czym co najmniej jeden ogrzewacz może zawierać wymiennik ciepła, którego ścianki są ogrzewane strumieniem reakcyjnym po jego pierwszej stronie (przykładowo, ściana zewnętrzna), stykający się z surowcem do wytwarzania sadzy po jego stronie przeciwnej (np. ściana wewnętrzna). Ewentualnie co najmniej jeden ogrzewacz może zawierać wymiennik ciepła, który wymienia ciepło ze strumieniem reakcyjnym w reaktorze do wytwarzania sadzy, przy czym ogrzewany jest płynny nośnik ciepła przepływający przez wymiennik ciepła oraz nośnik ciepła przepływa przez co najmniej jeden ogrzewacz znajdujący się na zewnątrz reaktora i zdolny do przenoszenia ciepła z nośnika ciepła do surowca do wytwarzania sadzy. Ten co najmniej jeden ogrzewacz może być co najmniej częściowo (lub całkowicie) zasilany w ciepło z gazu resztkowego z wytwarzania sadzy (np. ciepło z gazu resztkowego lub ciepło wytwarzane przy spalaniu gazu resztkowego) z reaktora do wytwarzania sadzy lub z innego reaktora lub reaktorów do wytwarzania sadzy bądź obydwu, w celu ogrzania surowca do wytwarzania sadzy. Ogrzewanie wstępne można przeprowadzić częściowo lub całkowicie przy użyciu jednego lub większej liczby ogrzewaczy plazmowych bądź innych ogrzewaczy lub źródeł ciepła.

Wprowadzenie ogrzanego strumienia gazu do reaktora może obejmować ogrzanie plazmą strumienia gazu, który można ogrzać plazmą, w ogrzewaczu plazmowym, aby uzyskać co najmniej część ogrzanego strumienia gazu.

W niniejszym wynalazku można zastosować powierzchnię niekatalityczną na niektórych lub wszystkich ścianach co najmniej jednego ogrzewacza stykających się z surowcem do wytwarzania sadzy i/lub na ścianach wewnętrznych co najmniej jednego przewodu doprowadzającego surowiec, który doprowadza wstępnie ogrzany surowiec do wytwarzania sadzy do reaktora lub reaktorów do wytwarzania sadzy. Powierzchnia może być nie-katalityczna dla krakowania (np. krakowania termicznego) lub polimeryzacji węglowodorów.

W niniejszym wynalazku etap dostarczania może obejmować lub stanowić transport wstępnie ogrzanego surowca do wytwarzania sadzy przez co najmniej jeden przewód doprowadzający surowiec, który zasila reaktor lub reaktory do wytwarzania sadzy, przy czym sposób ten może obejmować ponadto ewentualnie okresowe przedmuchiwanie co najmniej jednego przewodu lub przewodów doprowadzających surowiec do wytwarzania sadzy gazem lub gazami do przedmuchiwania, które mogą utleniać węgiel. Przewód doprowadzający surowiec, wychodzący z co najmniej jednego ogrzewacza, który wstępnie ogrzewa surowiec, może mieć pole przekroju poprzecznego (np. średnicę) taką samą lub różną od przewodu doprowadzającego, który dostarcza surowiec do co najmniej jednego ogrzewacza (np. może mieć pole przekroju poprzecznego mniejsze lub większe).

W niniejszym wynalazku dostarczenie może obejmować doprowadzenie wstępnie ogrzanego surowca do wytwarzania sadzy przez co najmniej jeden przewód dostarczający surowiec, który zasila reaktor lub reaktory do wytwarzania sadzy, przy czym sposób ten może obejmować wtryskiwanie wstępnie ogrzanego surowca do wytwarzania sadzy do reaktora do wytwarzania sadzy z co najmniej częściowym (lub całkowitym) odparowaniem (np. odparowaniem surowca, przykładowo, uzyskiwanym przez obniżenie ciśnienia) surowca do wytwarzania sadzy.

Jak stwierdzono, jeśli stosuje się niniejsze sposoby kontroli zanieczyszczeń, surowiec można ogrzać do temperatury przekraczającej 300°C lub innej temperatury przekraczającej 500°C. Dzięki usprawnieniom wprowadzanym przez niniejszy wynalazek temperatura surowca może, przykładowo, wynosić co najmniej 310°C, co najmniej 350°C, co najmniej 375°C, co najmniej 400°C, co najmniej 425°C, co najmniej 450°C lub co najmniej 500°C lub co najmniej 550°C lub co najmniej 600°C lub co najmniej 650°C lub co najmniej 700°C lub co najmniej 750°C lub co najmniej 800°C, co najmniej 850°C lub od 305°C do 850°C lub od 350°C do 850°C lub od 450°C do 750°C lub od 450°C do 700°C lub od 500°C do 750°C lub od 500°C do 700°C. Temperatura surowca to temperatura surowca do wytwarzania sadzy bezpośrednio po wyjściu z ogrzewacza lub ogrzewaczy zastosowanych do ogrzewania wstępnego surowca i/lub bezpośrednio przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy. Temperaturę surowca w tym przypadku można mierzyć lub wyznaczać w jednym lub większej liczbie punktów na długości przewodu doprowadzającego surowiec od punktu, w którym temperaturę surowca zwiększono do wartości przekraczającej 300°C, do końca przewodu doprowadzającego, którym surowiec jest wprowadzany do reaktora. Ten przewód doprowadzający surowiec obejmuje rurę dowolnej długości w ogrzewaczu surowca, w której lub po której temperaturę surowca zwiększono do wartości przekraczającej 300°C, i przed transportem w dodatkowym odcinku przewodu doprowadzającego, biegnącym od ogrzewacza surowca do reaktora. Ewentualnie temperatura wstępnie ogrzanego surowca może mieć bezwzględnie minimalną wartość w przewodzie doprowadzającym wstępnie ogrzany surowiec nie niższą od 301°C i/lub ewentualnie maksymalna zmienność temperatury w przewodzie doprowadzającym wstępnie ogrzany surowiec może wynosić przykładowo, ±20% lub ±10% lub ±5% lub ±2,5% lub ±1% lub ±0,5%, uwzględniając wszystkie punkty wzdłuż przewodu doprowadzającego surowiec. Te podane temperatury surowca można zastosować w połączeniu z różnymi zmiennymi technologicznymi kontroli zanieczyszczenia, o których mowa w niniejszym dokumencie.

Kontrola zanieczyszczenia za pomocą podanej prędkości surowca, co najmniej w części, może obejmować wprowadzanie surowca lub surowców z tą prędkością do ogrzewacza i/lub przez ogrzewacz, który wstępnie ogrzewa surowiec i/lub przez przewód doprowadzający surowiec do reaktora. Ta prędkość może wynosić, przykładowo, co najmniej 0,2 m/s lub co najmniej 0,5 m/s lub co najmniej 1 m/s lub co najmniej 1,6 m/s lub co najmniej 2 m/s lub co najmniej 3 m/s lub od 0,2 m/s do 10 m/s lub od 1 m/s do 7 m/s lub od 1,5 m/s do 3 m/s lub od 2 m/s do 6 m/s lub od 3 m/s do 5 m/s. Prędkość surowca jest prędkością liniową względem osi podłużnej rury lub innej konstrukcji przewodu doprowadzającego. Prędkość surowca (prędkość pierwszą) mierzy się w punkcie wprowadzania do ogrzewacza, który wstępnie ogrzewa surowiec. Prędkość surowca przechodzącego przez grzejnik lub grzejniki i/lub po wyjściu z grzejnika lub grzejników może być taka sama lub różna od prędkości pierwszej i może przykładowo, być większa (np. co najmniej 1% większa, co najmniej 2% większa, co najmniej 3% większa, co najmniej 5% większa, co najmniej 7% większa, co najmniej 10% większa, co najmniej 100% większa, co najmniej 200% większa, przykładowo, od 1% do 300% większa lub od 50% do 200% większa) i podobna. Prędkość mierzy się lub oblicza na podstawie gęstości surowca mierzonej w 60°C przy 1 atm. oraz na podstawie najmniejszego pola przekroju poprzecznego w przewodzie do surowca, w którym następuje pomiar. Przewód doprowadzający surowiec może obejmować rurę dowolnej długości w ogrzewaczu surowca, w której i/lub po której temperaturę surowca zwiększono do wartości przekraczającej 300°C, i przed transportem w dodatkowym odcinku przewodu doprowadzającego, biegnącym od ogrzewacza surowca do reaktora. Przykładowo, prędkość surowca może mieć bezwzględnie minimalną wartość w przewodzie doprowadzającym surowiec nie niższą od 0,2 m/s i/lub ewentualnie maksymalna zmienność prędkości w przewodzie doprowadzającym surowiec może wynosić przykładowo, ±20% lub ±10% lub ±5% lub ±1% lub ±0,5%, uwzględniając wszystkie punkty wzdłuż przewodu doprowadzającego surowiec.

Kontrola zanieczyszczenia przy użyciu zwiększenia ciśnienia surowca, co najmniej w części, może obejmować podwyższenie ciśnienia surowca do wytwarzania sadzy, przykładowo, do wartości przekraczającej 1000 kPa lub przekraczającej 2000 kPa lub przekraczającej 3000 kPa lub przekraczającej 4000 kPa lub przekraczającej 5000 kPa lub od 1000 kPa do 18000 kPa lub od 2000 kPa do 18000 kPa lub od 4000 kPa do 18000 kPa lub od 5000 kPa do 18000 kPa lub więcej. Ciśnienie surowca podawane w niniejszym dokumencie stanowi ciśnienie bezwzględne. Ciśnienie (ciśnienie pierwsze) to ciśnienie mierzone w punkcie przed wprowadzeniem do ogrzewacza w celu ogrzania wstępnego. Ciśnienie w ogrzewaczu lub ogrzewaczach, w których surowiec jest ogrzewany wstępnie i/lub za nimi do miejsca lub miejsc wprowadzania do reaktora, może być takie samo lub różne od ciśnienia pierwszego, przykładowo, niższe od ciśnienia pierwszego (np. co najmniej 1% niższe, co najmniej 2% niższe, co najmniej 3% niższe, co najmniej 5% niższe, co najmniej 7% niższe, co najmniej 10% niższe, co najmniej 15% niższe, co najmniej 20% niższe, przykładowo, od 1% do 25% niższe lub od 3% do 20% niższe). Pomiary ciśnienia manometrycznego należy skorygować względem wartości bezwzględnych w znany sposób w celu porównania z zakresami podanymi w niniejszym dokumencie. Temperaturę surowca w tym przypadku można mierzyć lub wyznaczać w jednym lub większej liczbie punktów na długości przewodu doprowadzającego surowiec od punktu, w którym temperaturę surowca zwiększono do wartości przekraczającej 300°C, do końca wylotowego przewodu doprowadzającego, którym surowiec jest wprowadzany do reaktora. Przewód doprowadzający surowiec może obejmować rurę dowolnej długości w ogrzewaczu surowca, w której i po której temperatura surowca wzrasta do wartości przekraczającej 300°C, i przed transportem w dodatkowym odcinku przewodu doprowadzającego, biegnącym od ogrzewacza surowca do reaktora. Ciśnienie może być wprost proporcjonalne do temperatury surowca w celu kontroli zanieczyszczenia. Przykładowo, ciśnienie surowca wynoszące 1000 kPa może być odpowiednie do kontroli zanieczyszczenia w temperaturze surowca wynoszącej 300°C, zaś zwiększone ciśnienie wynoszące powyżej 1000 kPa, przykładowo, 2000 kPa lub więcej, może być bardziej użyteczne, aby zapewnić ten sam poziom kontroli zanieczyszczeń, jeśli temperaturę surowca zwiększy się do 500°C, przy czym wszystkie inne parametry są identyczne.

Można zastosować kontrolę zanieczyszczeń przy niskim całkowitym czasie przebywania surowca. Całkowity czas przebywania surowca może stanowić łączny czas przebywania w co najmniej jednym ogrzewaczu do ogrzewania wstępnego, w tym czas przebywania wstępnie ogrzanego surowca do wytwarzania sadzy przed wprowadzeniem do reaktora. Całkowity czas przebywania może, przykładowo, wynosić poniżej 120 minut lub poniżej 90 minut lub poniżej 60 minut lub poniżej 45 minut lub poniżej 30 minut lub poniżej 15 minut lub poniżej 10 minut lub poniżej 5 minut lub poniżej 4 minut lub poniżej 3 minut lub poniżej 2 minut lub poniżej 1 minuty lub poniżej 30 sekund lub poniżej 15 sekund lub od 1/60 minuty do 120 minut lub od 0,5 minuty do 120 minut lub od 1 minuty do 90 minut lub od 2 minut do 60 minut lub od 3 minut do 45 minut lub od 4 minut do 30 minut lub od 5 minut do 30 minut lub od 5 minut do 40 minut lub od 10 minut do 30 minut lub od 5 minut do 15 minut. Czas przebywania może stanowić wartość średnią lub wartość maksymalną lub wartość minimalną. Czas przebywania surowca można wyznaczać od punktu, w którym temperaturę surowca zwiększono do wartości przekraczającej 300°C, do miejsca, w którym surowiec jest wprowadzany do reaktora. Czas przebywania może być odwrotnie proporcjonalny do temperatury surowca. Przykładowo, czas przebywania surowca wynoszący maksymalnie do 120 minut może być odpowiedni i nie powodować problemów z zanieczyszczeniem w temperaturze surowca wynoszącej 310°C, ponadto czas przebywania można korzystnie zmniejszyć do wartości poniżej 120 minut, aby zapewnić ten sam poziom kontroli zanieczyszczeń, jeśli temperaturę surowca zwiększy się do 500°C, przy czym wszystkie inne parametry są identyczne.

Kontrola zanieczyszczenia podczas ogrzewania wstępnego surowca, przykładowo, w ogrzewaczu surowca, może obejmować zastosowanie ogrzewacza pracującego przy średnim strumieniu cieplnym przekraczającym 10 kW/m² lub przekraczającym 20 kW/m² lub przekraczającym 30 kW/m² lub przekraczającym 50 kW/m² lub przekraczającym 100 kW/m² lub od 10 kW/m² do 150 kW/m² (lub więcej) lub od 20 kW/m² do 150 kW/m² lub od 30 kW/m² do 100 kW/m² lub od 40 kW/m² do 75 kW/m²lub od 50 kW/m² do 70 kW/m². Eksploatacja przy wyższym strumieniu cieplnym może stanowić sposób kontroli zanieczyszczenia, ponieważ wyższy strumień cieplny zwiększa szybkość ogrzewania surowca do wytwarzania sadzy i/lub umożliwia zastosowanie krótszego czasu przebywania w ogrzewaczu ze względu na to, że czas konieczny do uzyskania docelowej temperatury ogrzewania wstępnego jest krótszy.

Kontrola zanieczyszczenia za pomocą powierzchni niekatalitycznej wobec krakowania (np. krakowania termicznego) i/lub polimeryzacji węglowodorów na wewnętrznych, stykających się z surowcem ścianach przewodu doprowadzającego surowiec może, co najmniej w części, obejmować przykładowo, jedną lub większą liczbę warstw powłoki ochronnej, przykładowo, powłoki ceramicznej (np. z krzemionki, tlenku glinu, tlenku chromu).

Kontrola zanieczyszczenia za pomocą okresowego wprowadzania do przewodu gazu do przedmuchiwania przez przewód doprowadzający surowiec może obejmować wtryskiwanie utleniacza węgla (np. CO2, tlenu, pary, mieszanin pary i powietrza) do przewodu doprowadzającego surowiec w dostępnym punkcie lub punktach na długości przewodu do surowca. Gaz do przedmuchiwania można wprowadzać w temperaturze 150°C lub wyższej lub przekraczającej 300°C za wszelkimi urządzeniami do pompowania płynnego surowca. Prędkość przepływu pary przez przewód do przedmuchiwania może przykładowo, wynosić co najmniej 6 m/s. Wszelkie ślepe odnogi przewodów do surowca można wyeliminować, tak by gaz do przedmuchiwania natychmiast wyparł cały surowiec do reaktora. Gaz do przedmuchiwania można wprowadzić przed ogrzewaczem surowca, aby dodatkowo zapewnić oczyszczenie wszystkich przewodów dostarczających, w których temperatura procesu przekracza 300°C.

Jak zaznaczono, kontrola zanieczyszczenia przez usuwanie koksu z przewodów do surowca może przykładowo, obejmować złuszczanie lub zeskrobanie mechaniczne. Złuszczanie może przykładowo, obejmować chłodzenie pokrytej koksem rury w układzie, tak że co najmniej część koksu osadzonego wewnątrz rury odpadnie lub w inny sposób oddzieli się od wewnętrznych ścian rury wskutek jej kurczenia podczas chłodzenia. Luźny koks można wypłukać z rury, przy czym rura po złuszczaniu jest ponownie gotowa do użycia. Podczas złuszczania surowiec może ominąć rurę poddawaną złuszczaniu, przykładowo, za pomocą zaworów, przez alternatywny dołączony przewód lub przewody doprowadzające do reaktora, występujące w instalacji. Po oczyszczeniu rura po złuszczaniu jest ponownie gotowa do użycia. Inna sposób usuwania koksu osadzonego w rurach do surowca może obejmować przesuwanie mechanicznego skrobaka przez rurę w celu mechanicznego usunięcia koksu z wnętrza rur. Podczas skrobania mechanicznego surowiec może ominąć rurę, przykładowo, za pomocą zaworów, przez alternatywny dołączony przewód lub przewody doprowadzające do reaktora, występujące w instalacji; w tym czasie rura odłączona od instalacji w celu oczyszczenia przejściowo nie jest stosowana. Jeśli stosuje się złuszczanie i/lub skrobanie mechaniczne, można je wykonywać okresowo w przewodach doprowadzających surowiec.

W odniesieniu do Fig. 1, pokazano piec 1 składający się z 5 stref: głównej strefy 10 spalania, strefy przejściowej 13, pierwszej strefy 31 reakcji, strefy 33 gardzieli i drugiej strefy 35 reakcji, w której umieszcza się sondę chłodzącą 41 w celu zakończenia reakcji wytwarzania sadzy.

Strefa 10 spalania jest określona przez ścianę przeciwprądową 6 i ścianę boczną 4 oraz kończy się w punkcie 12, stanowiącym początek strefy przejściowej 13. Przez ścianę 6 wprowadza się przewód 8, przez który paliwo jest wprowadzane do strefy 10 spalania. Przez ścianę boczną 4 wprowadza się przewód 5, przez który utleniacz jest wprowadzany do strefy 10 spalania. W strefie 10 spalania znajduje się stabilizator 11 płomienia zamocowany do rury 3 wprowadzonej do strefy 10 spalania przez otwór 7 w ścianie 6. Za strefą 10 spalania i połączona z nią znajduje się strefa przejściowa 13 określona przez ścianę 17, rozpoczynająca się w punkcie 12 i kończąca się w punkcie 14. Na obwodzie ściany 17 znajduje się wiele rozmieszczonych zasadniczo radialnie otworów 21 (lub dyszy strumieniowych 21), przez które mieszaninę 87 płynu i surowca można wtryskiwać do strefy przejściowej 13. Fig. 1 pokazuje ponadto płyn 85 wypełniający łączony z surowcem 83 w celu utworzenia mieszaniny 87 płynu i surowca przed jej wprowadzeniem (np. wtryskiwaniem) przez jeden lub większą liczbę otworów 21 (lub dyszy strumieniowych 21).

Za strefą przejściową 13 i połączona z nią znajduje się pierwsza strefa 31 reakcji określona przez ścianę 37. Strefa 31 może mieć zmienną długość i szerokość w zależności od pożądanych warunków reakcji. Wewnętrzne pole przekroju poprzecznego pierwszej strefy 31 reakcji może być większe niż strefy przejściowej 13. Korzystnie stosunek wewnętrznego pola przekroju poprzecznego pierwszej strefy reakcji do strefy przejściowej wynosi od 1,1 do 4,0. Ściana 37 zbiega się następnie pod kątem 45° względem linii środkowej pieca 1 i prowadzi do ściany 38 w punkcie 32. Ściana 38 określa strefę 33 gardzieli. Wewnętrzne pole przekroju poprzecznego strefy 33 gardzieli znajduje się poniżej wewnętrznego pola przekroju poprzecznego strefy przejściowej 13. Korzystnie stosunek wewnętrznego pola przekroju poprzecznego strefy 33 gardzieli do wewnętrznego pola przekroju poprzecznego strefy przejściowej 13 wynosi od 0,25 do 0,9. Koniec dalszy 34 ściany 38 prowadzi do ściany 39. Ściana 39 rozchodzi się pod kątem 30 stopni względem linii środkowej pieca 1 i określa drugą strefę 35 reakcji. Wewnętrzne pole przekroju poprzecznego drugiej strefy 35 reakcji jest większe od wewnętrznego pola przekroju poprzecznego strefy 33 gardzieli. Korzystnie stosunek wewnętrznego pola przekroju poprzecznego drugiej strefy 35 reakcji do strefy przejściowej 13 wynosi od 1,1 do 16,0. Przez ścianę 39 do drugiej strefy 35 reakcji wprowadza się sondę chłodzącą 41, przez którą można wtryskiwać czynnik chłodzący, przykładowo wodę, aby zakończyć reakcję tworzenia sadzy.

Jak pokazano na Fig. 2-5 co najmniej jeden płyn 85 wypełniający łączy się z surowcem 15 do wytwarzania sadzy w celu utworzenia mieszaniny 17 płynu i surowca przed jej wprowadzeniem do reaktora 2, przykładowo, w strefie przejściowej 12. Jak pokazano na Fig. 2, surowiec 15 do wytwarzania sadzy jest ogrzewany wstępnie do temperatury przekraczającej 300°C, a następnie jest łączony z płynem 85 wypełniającym, a później wprowadzany do reaktora 2 w postaci mieszaniny 17 płynu i surowca. Wstępnie ogrzany surowiec do wytwarzania sadzy jest dostarczany co najmniej jednym przewodem 17 doprowadzającym mieszaninę płynu i surowca do co najmniej jednego punktu 16 wprowadzania surowca do reaktora 2. Po wprowadzeniu surowiec łączy się z ogrzanym strumieniem gazów uzyskując strumień reakcyjny, w którym sadzę wytwarza się w reaktorze. Sadzę w strumieniu reakcyjnym można schłodzić w jednej lub większej liczbie stref. Przykładowo, w miejscu chłodzenia 18 strefy chłodzenia 14 wtryskiwany jest płyn chłodzący, który może zawierać wodę i który można stosować do całkowitego lub zasadniczo całkowitego zatrzymania pirolizy surowca do wytwarzania sadzy lub do jedynie częściowego schłodzenia surowca bez zatrzymania pirolizy, po czym następuje chłodzenie dodatkowe (nie pokazane) w celu zatrzymania pirolizy surowca do wytwarzania sadzy.

Jak pokazano ponadto na Fig. 2, ogrzewacz surowca może obejmować wymiennik ciepła 19 (HXR), który może zawierać ściany ogrzewacza (nie pokazane), przykładowo, wykorzystywane w znanych konstrukcjach wymienników ciepła, ogrzewane strumieniem reakcyjnym po ich pierwszej stronie i stykające się z surowcem, po ich stronie przeciwnej przed dostarczeniem surowca do co najmniej jednego przewodu dostarczającego surowiec. Jak pokazano, surowiec jest ogrzewany w wymienniku ciepła do temperatury przekraczającej 300°C. Jakkolwiek wymiennik ciepła do surowca został pokazany za urządzeniem chłodzącym, może on znajdować się przed urządzeniem chłodzącym w strumieniu reakcyjnym, pod warunkiem, że ogrzewacz ma budowę wytrzymałą na wyższą temperaturę w reaktorze przed chłodzeniem i może w niej pracować. Ogrzewacz surowca może znajdować się w fizycznej styczności z co najmniej częścią reaktora lub np. wężownicy lub rurek umieszczonych wewnątrz lub na nim i w styczności z ogrzewaną ścianą lub ścianami reaktora, w celu ogrzewania surowca do temperatury przekraczającej 300°C. Jakkolwiek nie pokazano tego na Fig. 2, wymiennik ciepła może ewentualnie ogrzewać surowiec do temperatury pośredniej (np. powyżej 250°C lub od 50°C do 350°C lub innej temperatury niższej od docelowej temperatury ogrzewania wstępnego) lub może być stosowany do uzyskania temperatury ogrzewania wstępnego powyżej 300°C, a następnie można stosować kolejny wymiennik ciepła lub ogrzewacz na zewnątrz lub wewnątrz reaktora do ogrzania do ostatecznej temperatury ogrzewania wstępnego.

Strumień reakcyjny w reaktorze może mieć temperaturę przy chłodzeniu przykładowo, od 600°C do 2000°C lub od 800°C do 1800°C lub od 1000°C do 1500°C lub inną wysoką temperaturę odzwierciedlającą ekstremalną reakcję egzotermiczną zachodzącą w reaktorze piecowym. Niniejszy wynalazek może umożliwiać wymianę ciepła surowca z dużym ciepłem reakcji egzotermicznej tworzącym się w reakcjach zachodzących w reaktorze, przy czym nie występują problemy z zanieczyszczeniem przewodów dostarczających surowiec. Niniejszy wynalazek może w ten sposób umożliwić zwiększenie odzysku energii i zmniejszenie kosztów surowców w porównaniu do konwencjonalnej produkcji sadzy przy znacznie niższej temperaturze surowca.

Jak pokazano ponadto na Fig. 2, można zamontować co najmniej jedną pompę 20, włączoną w przewód do surowca przed ogrzewaczem 19 surowca, stosowanym do podwyższenia temperatury do wartości przekraczającej 300°C. Pompę można zastosować do zwiększenia ciśnienia surowca przed jego wprowadzeniem do ogrzewacza surowca. W ten sposób ciśnienie surowca może być podwyższone już w momencie podwyższenia temperatury surowca i uzyskania wartości podwyższonych, przy czym nie występują problemy z zanieczyszczeniem przewodu dostarczającego surowiec, które w innym wypadku mogłyby wystąpić, jeśli nie nastąpiłoby zwiększenie ciśnienia lub nie zastosowano by innych wskazanych sposobów kontroli zanieczyszczenia. Ponieważ zazwyczaj może nastąpić spadek ciśnienia surowca przy przejściu przez ogrzewacz surowca w normalnych warunkach pracy (np. spadek ciśnienia o od 0 do 2000 kPa), przykładowo, w zależności od konstrukcji wymiennika ciepła i trybu pracy, każde zwiększenie ciśnienia surowca w ramach kontroli zanieczyszczenia powinno równoważyć jakikolwiek spadek ciśnienia, który może wystąpić lub można oczekiwać jego wystąpienia w wymienniku ciepła do surowca, a także jakikolwiek inny spadek ciśnienia, który występuje lub można oczekiwać jego wystąpienia w rurach przewodów dostarczających lub w innych przewodach do transportu wstępnie ogrzanego surowca do reaktora, w szczególności, jeśli jest to konieczne do utrzymania ciśnienia surowca w zakresie wartości docelowych. Jakkolwiek w celu uproszczenia ilustracji na Fig. 2 oraz innych figurach w niniejszym dokumencie pokazano tylko jeden przewód dostarczający surowiec oraz punkt wtryskiwania surowca w reaktorze, należy rozumieć, że można zastosować więcej przewodów dostarczających surowiec i punktów wtryskiwania do reaktora, przy czym można także zastosować w nich wskazane sposoby kontroli zanieczyszczeń.

Po schłodzeniu mieszaniny gorących gazów spalinowych i surowca do wytwarzania sadzy schłodzone gazy przechodzą dalej i są poddawane dowolnym konwencjonalnym etapom chłodzenia i rozdziału, w których odzyskuje się sadzę. Sadzę można łatwo oddzielić od strumienia gazu za pomocą konwencjonalnych urządzeń, przykładowo, elektrofiltra, odpylacza cyklonowego lub filtra workowego. W odniesieniu do całkowitego chłodzenia reakcji, aby wytworzyć produkt ostateczny (sadzę), można zastosować dowolny konwencjonalny sposób chłodzenia reakcji po wprowadzeniu surowca do wytwarzania sadzy znany specjalistom w dziedzinie. Przykładowo, można wtryskiwać płyn chłodzący, którym może być woda lub inne odpowiednie płyny zatrzymujące reakcję chemiczną.

Fig. 3 przedstawia część innego rodzaju reaktora piecowego do wytwarzania sadzy, który można zastosować w sposobie według niniejszego wynalazku do wytwarzania sadz, przy czym co najmniej część ogrzewania wstępnego obejmuje zetknięcie wymiennika ciepła 21 ze strumieniem reakcyjnym w reaktorze, ponadto płynny czynnik grzewczy lub nośnik 28, przykładowo, para lub azot, przepływający przez wymiennik ciepła, jest ogrzewany w reaktorze, zaś ogrzana para (np. para przegrzana) następnie opuszcza wymiennik ciepła i reaktor i jest przesyłana rurą przez odrębny ogrzewacz 22 surowca znajdujący się na zewnątrz reaktora, służący do wymiany ciepła z surowcem w ogrzewaczu surowca w celu ogrzania surowca do temperatury przekraczającej 300°C, przykładowo, 370°C lub większej.

Fig. 4 przedstawia część innego rodzaju reaktora piecowego do wytwarzania sadzy, który można zastosować w sposobie według niniejszego wynalazku do wytwarzania sadz, przy czym co najmniej część ogrzewania wstępnego obejmuje zetknięcie ogrzewacza 23 surowca z gazem resztkowym, który opuścił reaktor, w celu ogrzania surowca w ogrzewaczu surowca do temperatury przekraczającej 300°C (lub co najmniej częściowo do temperatury docelowej).

Fig. 5 przedstawia inny rodzaj reaktora piecowego do wytwarzania sadzy, który można zastosować w sposobie według niniejszego wynalazku, przy czym strumień ogrzanego gazu obejmuje co najmniej częściowo lub całkowicie ogrzany gaz 24, który ogrzano co najmniej w części lub całkowicie za pomocą ogrzewacza plazmowego 25. Ogrzewanie plazmowe gazu można przeprowadzić przykładowo, sposobami znanymi specjalistom w dziedzinie. Można przykładowo, zastosować palnik plazmowy, przykładowo, taki jak przedstawiono w patencie USA Nr 5,486,674; należy ponadto uwzględnić ogrzewanie plazmowe ujawnione w patentach USA Nr 4,101,639 i 3,288,696.

Jak pokazano ponadto na Fig. 5, surowiec może być ogrzewany pośrednio za pomocą czynnika grzewczego (np. pary), po uzyskaniu przez niego ciepła ze strumienia reakcyjnego w wymienniku ciepła 26 w reaktorze lub ewentualnie surowiec może być ogrzewany bezpośrednio w wymienniku ciepła 26 w reaktorze, co pokazano linią kreskowaną.

Jak pokazano na Fig. 7 surowiec (FS) można wprowadzić oddzielnie od płynu wypełniającego stosując pierścieniową konstrukcję rury. Strumień do ogrzewania głównego na Fig. 7 i Fig. 8 oznacza strumień ulegający spalaniu. Fig. 8 przedstawia konstrukcję, w której surowiec (FS) do wytwarzania sadzy wprowadza się oddzielnie od płynu wypełniającego do rury w układzie szeregowym.

Konstrukcja wymiennika ciepła stosowanego do wstępnego ogrzewania surowca wewnątrz lub na zewnątrz reaktora w różnych schematach technologicznych według niniejszego wynalazku może stanowić dowolną, konwencjonalną konstrukcję wymiennika ciepła, przykładowo, płaszcz i rurę, płaszcz i wężownicę, płytę i ramę oraz podobne. Jeśli wymiennik ciepła ma konfigurację z wbudowaną wężownicą, można zastosować rurę i kolanka rozmiaru 80, na przykład, aby wbudowana wężownica nie była narażona na korozję lub erozję. Ponadto przy projektowaniu rur we wbudowanej wężownicy można zastosować stałe nachylenie rur oraz wężownica może zajmować cały przekrój poprzeczny komory na gazy spalinowe. W przypadku różnych gatunków i różnych instalacji współczynniki przenikania ciepła wbudowanych wężownic mogą znacznie się różnić.

Ponadto każdy surowiec w przypadku opisywanych schematów technologicznych i sposobów może zawierać dodatkowe materiały lub kompozycje stosowane typowo przy wytwarzaniu konwencjonalnej sadzy. Sposób według niniejszego wynalazku może ponadto obejmować wprowadzenie co najmniej jednej substancji, która stanowi lub zawiera co najmniej jeden pierwiastek grupy IA i/lub grupy IIA (bądź jego jon) układu okresowego pierwiastków. Substancja zawierająca co najmniej jeden pierwiastek grupy IA i/lub grupy IIA (bądź jego jon) zawiera co najmniej jeden metal alkaliczny lub metal ziem alkalicznych. Przykłady obejmują lit, sód, potas, rubid, cez, frans, wapń, bar, stront lub rad oraz ich kombinacje. W substancji mogą znajdować się dowolne mieszaniny jednego lub większej liczby tych składników. Substancja może być ciałem stałym, roztworem, dyspersją, gazem lub dowolną ich kombinacją. Można zastosować więcej niż jedną substancję zawierającą ten sam lub inny metal grupy IA i/lub grupy IIA (bądź jego jon). Jeśli stosuje się więcej niż jedną substancję, można je dodawać razem, oddzielnie, kolejno lub w różnych punktach reakcji. Na potrzeby niniejszego wynalazku substancja może być samym metalem (lub jonem metalu), związkiem zawierającym jeden lub większą liczbę takich pierwiastków lub solą zawierającą jeden lub większą liczbę takich pierwiastków i podobnymi. Substancja może mieć zdolność wprowadzania metalu lub jonu metalu do zachodzącej reakcji tworzenia produktu (sadzy). Na potrzeby niniejszego wynalazku substancję zawierającą co najmniej jeden metal grupy IA i/lub IIA (lub jego jon), jeśli jest stosowana, można wprowadzić w dowolnym punkcie reaktora, przykładowo, przed całkowitym schłodzeniem. Przykładowo, substancję można dodać w dowolnym punkcie przed całkowitym schłodzeniem, w tym przed wprowadzeniem surowca do wytwarzania sadzy do pierwszego etapu reakcji; podczas wprowadzania surowca do wytwarzania sadzy do pierwszego etapu reakcji; po wprowadzeniu surowca do wytwarzania sadzy do pierwszego etapu reakcji; przed, podczas lub bezpo

PL 244981 Β1 średnio po wprowadzeniu ewentualnego drugiego surowca do wytwarzania sadzy lub w dowolnym etapie po wprowadzeniu drugiego surowca do wytwarzania sadzy, ale przed całkowitym schłodzeniem. Można zastosować więcej niż jeden punkt wprowadzania substancji.

Niniejszy wynalazek zilustrowano poniżej dokładniej za pomocą następujących Przykładów, których celem jest przykładowe objaśnienie niniejszego wynalazku.

PRZYKŁADY

Przykład 1

Wjednym przykładzie według niniejszego wynalazku strumień gorącego gazu ze spalanego gazu ziemnego o dużej prędkości (ponad 200 m/s) wprowadzono do strefy przejściowej (D = 135 mm) reaktora do wytwarzania sadzy, przykładowo, pokazanego na Fig. 1, w stosunku równoważnym wynoszącym 0,8. Zdekantowany surowiec wtryskiwano w strefie przejściowej stosując cztery wtryskiwacze przy ogólnym stosunku równoważnym wynoszącym 3,33. Każdy z wtryskiwaczy surowca zawierał otwór o wielkości 0,76 mm, a następnie część rozszerzoną o długości 76 mm i średnicy 6,5 mm. Surowiec ogrzano wstępnie do 500°C przed wprowadzeniem do wtryskiwaczy. Do surowca jako płyn wypełniający dodano azot przy natężeniu przepływu od 0% wagowych do 20% wagowych (patrz Tabela poniżej) przepływu surowca bezpośrednio za otworem. Azot dodano w taki sposób, aby został wymieszany z surowcem przed wprowadzeniem do strefy przejściowej.

Przenikanie strumieni wtryskiwanych płynu i surowca do strefy przejściowej obserwowano wizualnie za pomocą okienka obserwacyjnego w reaktorze. Bez płynu wypełniającego strumienie wtryskiwane surowca przenikały jedynie przez przepływ poprzeczny strumienia gorącego gazu o dużej prędkości na głębokość równą ~25% strefy przejściowej (tzn. przenikanie strumienia na 34 mm). Gdy do surowca dodano płyn wypełniający, przenikanie strumieni płynu i surowca zwiększało się w sposób ciągły do zetknięcia z przeciwnymi strumieniami wtryskiwanymi płynu i surowca w środku strefy przejściowej (tzn. przenikanie strumienia na 68 mm). Stwierdzono, że następuje to przy przepływie azotu wynoszącym 20% wagowych względem ciężaru wtryskiwanego surowca. Ponadto metodą ASTM D3265 wyznaczono wartość zabarwienia sadzy i stwierdzono, że zwiększa się ona w przypadku danego pola powierzchni sadzy w miarę dodawania do surowca większej ilości azotu w mieszaninie płynu i surowca. Poniższa Tabela przedstawia zmiany zabarwienia i przenikania strumienia wtryskiwanego w zależności od natężenia przepływu azotu.

Tabela 1

Przepływ N2 (% wagowych surowca)	Przenikanie strumienia wtryskiwanego (% średnicy strefy przejściowej)	Zabarwienie % (ASTM D3265)
0	25%	122
5	35%	127
10	45%	130
20	>50% (strumienie stykają się w środku)	132

Przykład 2

W drugim Przykładzie według niniejszego wynalazku i stosując ten sam reaktor co w Przykładzie 1 dodano azot w pierścieniu (pokazanym na Fig. 7) wokół strumieni wtryskiwanych surowca w taki sposób, aby płyn wypełniający w pierścieniu i surowiec nie wymieszały się przed wprowadzeniem do strefy przejściowej. Płyn wypełniający znajdował się w bezpośredniej bliskości surowca tak, że zwiększał pęd strumienia wtryskiwanego surowca, w ten sposób zwiększając przenikanie strumienia płynu i surowca. Zastosowano te same warunki w reaktorze co w Przykładzie 1 i w pierścieniu wprowadzano azot przy natężeniu przepływu od 0% wagowych do 20% wagowych przepływu surowca względem ciężaru wtryskiwanego surowca. Podobnie jak w poprzednim Przykładzie przenikanie strumienia wtryskiwanego surowca wynosiło jedynie ~25% średnicy strefy przejściowej bez przepływu płynu w pierścieniu. Przenikanie strumienia wtryskiwanego zwiększyło się w wyniku przepływu płynu wypełniającego w pierścieniu do ~40% średnicy strefy przejściowej przy 20% wagowych przepływu względem ciężaru wtryskiwanego surowca. W związku z tym wprowadzanie w ten sposób płynu wypełniającego zwiększa przenikanie strumienia wtryskiwanego płynu i surowca, ale nie tak skutecznie jak w poprzednim Przykładzie. Zabarwienie także nieco się zwiększyło po dodaniu azotu do pierścienia.

PL 244981 Β1

Tabela 2

Przepływ N2 (% wagowych FS)	Przenikanie strumienia wtryskiwanego (% średnicy strefy przejściowej)	Zabarwienie (ASTM D3265)
0	-25%	122
5	-30%	123,5
10	-35%	126
20	-40%	127,5

Niniejszy wynalazek może obejmować dowolną kombinację tych różnych powyższych i/lub poniższych cech lub przykładów wykonania podanych w zdaniach i/lub akapitach. Uznaje się, że częścią niniejszego wynalazku może być dowolna kombinacja cech ujawnionych w niniejszym dokumencie i nie przewiduje się ograniczeń dotyczących cech, które można połączyć.

Zgłaszający jednoznacznie włączają w zakres ujawnienia pełną treść wszystkich cytowanych odnośników. Ponadto, jeśli ilość, stężenie lub inną wartość lub parametr podano w postaci zakresu, zakresu korzystnego lub listy górnych wartości korzystnych i dolnych wartości korzystnych, należy je rozumieć jako konkretne ujawnienie wszystkich zakresów objętych każdą parą każdej wartości górnej zakresu lub wartości korzystnej i każdej wartości dolnej zakresu lub wartości korzystnej, niezależnie od tego, czy zakresy zostały ujawnione oddzielnie. Gdy w niniejszym dokumencie podano zakres wartości liczbowych, jeśli nie zaznaczono inaczej, zakres taki ma obejmować jego wartości graniczne oraz wszystkie liczby całkowite i ułamkowe w zakresie. Przedmiot wynalazku nie ma być ograniczony do konkretnych podanych wartości, jeśli określono zakres.

Na podstawie niniejszego opisu i praktyki niniejszego wynalazku ujawnionych w niniejszym dokumencie dla specjalistów w dziedzinie będą zrozumiałe inne przykłady wykonania niniejszego wynalazku. Niniejszy opis wraz z przykładami uznaje się jedynie za przykład, zaś rzeczywisty zakres wynalazku został wskazany w załączonych zastrzeżeniach patentowych.

Claims

1. Sposób wytwarzania sadzy, obejmujący wprowadzenie strumienia ogrzanego gazu (116) do reaktora (2) do wytwarzania sadzy, gdzie strumień ogrzanego gazu (116) o temperaturze od 1000°C do 3500°C zawiera gorące gazy spalinowe wytworzone przez spalanie paliwa stałego, płynnego i/lub gazowego w strumieniu utleniacza takiego jak powietrze, tlen, mieszanina powietrza i tlenu, przy czym stosunek utleniacza do paliwa stosowanego do wytwarzania sadzy może wynosić od 0,7:1 (stosunek stechiometryczny) lub więcej albo od 1:1 (stosunek stechiometryczny) lub więcej, znamienny tym, że obejmuje:

połączenie co najmniej jednego płynu wypełniającego (106) z co najmniej jednym surowcem do wytwarzania sadzy (100) dla uzyskania mieszaniny (110) płynu wypełniającego (106) i surowca do wytwarzania sadzy (100), przez wprowadzanie co najmniej jednego płynu wypełniającego (106) do co najmniej jednego surowca do wytwarzania sadzy (100) pod ciśnieniem od 6,9 kPa do 2413 kPa dla utworzenia mieszaniny (110) płynu wypełniającego i surowca do wytwarzania sadzy, w kierunku osiowym, ewentualnie w granicach 10 stopni do osiowego względem punktu (16) wprowadzania co najmniej jednego surowca do reaktora (2) do wytwarzania sadzy, przy czym płynem wypełniającym (106) jest para, woda, powietrze, dwutlenek węgla, gaz ziemny, tlenek węgla, wodór, gaz resztkowy po wytwarzaniu sadzy, azot, argon, neon, hel bądź dowolne ich kombinacje, zaś surowcem do wytwarzania sadzy (100) jest płynny węglowodór wybrany z grupy obejmującej węglowodory nasycone i nienasycone, związki aromatyczne, olefiny, nafty, naftaleny, terpeny, smoły etylenowe, i/lub pierścieniowe związki aromatyczne, o ciężarze właściwym 0,9 lub wyższym o temperaturze wrzenia w zakresie od 160°C do 600°C;

dostarczenie mieszaniny (110) płynu wypełniającego i surowca do wytwarzania sadzy do co najmniej jednego punktu (16) wprowadzania surowca do reaktora (2) do wytwarzania sadzy, połączenie mieszaniny (110) płynu wypełniającego i surowca do wytwarzania sadzy przez co najmniej jeden punkt (16) wprowadzania do reaktora (2) do wytwarzania sadzy ze strumieniem ogrzanego gazu (116), gdzie strumień mieszaniny (110) przenika do strumienia (116) gorącego gazu, dla utworzenia strumienia reakcyjnego, w którym sadza tworzy się w reaktorze (2) do wytwarzania sadzy; oraz odzyskiwanie sadzy w strumieniu reakcyjnym w konwencjonalny sposób za pomocą urządzeń chłodzących i separujących.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że płyn wypełniający jest chemicznie obojętny wobec surowca do wytwarzania sadzy.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że płyn wypełniający jest rozproszony w sposób jednorodny we wspomnianym surowcu do wytwarzania sadzy.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę płynu i surowca dostarcza się w postaci jednego lub większej liczby wtryskiwanych strumieni, a jeden lub większa liczba wtryskiwanych strumieni mieszaniny płynu i surowca zawiera wystarczającą ilość płynu wypełniającego do wprowadzenia surowca do wytwarzania sadzy do części wewnętrznej strumienia ogrzanego gazu.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że płyn wypełniający wprowadza się do surowca do wytwarzania sadzy pod ciśnieniem wystarczającym do przenikania do surowca do wytwarzania sadzy i utworzenia mieszaniny płynu i surowca.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że surowiec do wytwarzania sadzy jest rozpylany przed połączeniem z płynem wypełniającym.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ilość płynu wypełniającego łączonego z surowcem do wytwarzania sadzy można regulować podczas ciągłego wytwarzania sadzy.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę płynu i surowca dostarcza się w postaci jednego lub większej liczby strumieni wtryskiwanych, a przenikanie strumieni wtryskiwanych mieszaniny płynu i surowca do strumienia ogrzanego gazu reguluje się zmieniając ilość płynu wypełniającego w mieszaninie płynu i surowca podczas ciągłego wytwarzania sadzy.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że płyn wypełniający jest co najmniej częściowo rozproszony w surowcu do wytwarzania sadzy.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że płyn wypełniający występuje w mieszaninie płynu i surowca w ilości od 0,1% wagowych do 400% wagowych w stosunku do masy surowca do wytwarzania sadzy.

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy przed połączeniem z płynem wypełniającym dla utworzenia mieszaniny płynu i surowca.

12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury przekraczającej 300°C przed połączeniem z płynem wypełniającym dla uzyskania mieszaniny płynu i surowca.

13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury od 360°C do 850°C przed połączeniem z płynem wypełniającym dla utworzenia mieszaniny płynu i surowca.

14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury pierwszej od 300°C do 850°C przed połączeniem z płynem wypełniającym dla uzyskania mieszaniny płynu i surowca, a następnie ogrzewanie mieszaniny płynu i surowca do temperatury drugiej wyższej od temperatury pierwszej, przy czym każdy z etapów ogrzewania następuje przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy.

15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury pierwszej od 400°C do 600°C przed połączeniem z płynem wypełniającym dla uzyskania mieszaniny płynu i surowca, a następnie ogrzewanie mieszaniny płynu i surowca do temperatury drugiej wyższej od temperatury pierwszej o co najmniej 50°C, przy czym każdy z etapów ogrzewania następuje przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy.

16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury pierwszej od 400°C do 600°C przed połączeniem z płynem wypełniającym dla uzyskania mieszaniny płynu i surowca, a następnie ogrzewanie mieszaniny płynu i surowca do temperatury drugiej wyższej od temperatury pierwszej o co najmniej 100°C, przy czym każdy z etapów ogrzewania następuje przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy.

17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury pierwszej przed połączeniem z płynem wypełniającym dla uzyskania mieszaniny płynu i surowca, a następnie ogrzewanie mieszaniny płynu i surowca do temperatury drugiej wyższej od temperatury pierwszej do 950°C, przy czym każdy z etapów ogrzewania następuje przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy.

18. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że korekty płynu wypełniającego przeprowadza się dla regulowania prędkości przepływu zdławionego lub prędkości krytycznej lub obydwu w przypadku jednego lub większej liczby strumieni wtryskiwanych mieszaniny płynu i surowca, dzięki czemu zmienia się przenikanie mieszaniny płynu i surowca do strumienia ogrzanego gazu.

19. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury przekraczającej 300°C przed połączeniem z płynem wypełniającym dla uzyskania mieszaniny płynu i surowca, przy czym surowiec do wytwarzania sadzy jest rozpylany przed połączeniem z płynem wypełniającym.

20. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że płyn wypełniający występuje w mieszaninie płynu i surowca w ilości od 0,1% wagowych do 50% wagowych w stosunku do masy surowca do wytwarzania sadzy.

21. Sposób wytwarzania sadzy, obejmujący wprowadzenie strumienia ogrzanego gazu (116) do reaktora (2) do wytwarzania sadzy, przy czym strumień ogrzanego gazu (116) zawiera gorące gazy spalinowe wytworzone w wyniku zetknięcia i spalenia paliwa stałego, płynnego i/lub gazowego w strumieniu utleniacza takiego jak powietrze, tlen, mieszanina powietrza i tlenu, przy czym stosunek utleniacza do paliwa stosowanego do wytwarzania sadzy może wynosić od 0,7:1 (stosunek stechiometryczny) lub więcej albo od 1:1 (stosunek stechiometryczny) lub więcej, przy czym strumień ogrzanego gazu ma temperaturę od 1000°C do 3500°C, znamienny tym, że obejmuje:

dostarczenie co najmniej jednego surowca do wytwarzania sadzy (100) do co najmniej jednego punktu (16) wprowadzania surowca do reaktora (2) do wytwarzania sadzy;

dostarczenie co najmniej jednego płynu wypełniającego (106) do co najmniej jednego punktu wprowadzania (16) do reaktora do wytwarzania sadzy, przy czym co najmniej jeden punkt wprowadzania płynu wypełniającego jest usytuowany tak, że co najmniej jeden płyn wypełniający porywa co najmniej jeden surowiec do wytwarzania sadzy, gdy zderza się on ze strumieniem ogrzanego gazu, zaś płynem wypełniającym jest para, woda, powietrze, dwutlenek węgla, gaz ziemny, tlenek węgla, wodór, gaz resztkowy po wytwarzaniu sadzy, azot, argon, neon, hel bądź dowolne ich kombinacje, a surowiec do wytwarzania sadzy stanowi płynny węglowodór o ciężarze właściwym od 0,9 lub wyższym mający temperaturę wrzenia od 160°C do 600°C, wybrany z grupy obejmującej węglowodory nasycone i nienasycone, związki aromatyczne, olefiny, nafty, naftaleny, terpeny, smoły etylenowe, i pierścieniowe związki aromatyczne;

22. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że płyn wypełniający jest obojętny wobec surowca do wytwarzania sadzy.

23. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że płyn wypełniający jest rozproszony w surowcu do wytwarzania sadzy.

24. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że dostarczanie surowca do wytwarzania sadzy i dostarczanie płynu wypełniającego ma postać jednego lub większej liczby strumieni wtryskiwanych, przy czym każdy ze strumieni wtryskiwanych ma końcówkę pustą w środku z otaczającym pierścieniem wprowadzającym płyn wypełniający.

25. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że dostarczanie surowca do wytwarzania sadzy i dostarczanie płynu wypełniającego ma postać pary jednego lub większej liczby strumieni wtryskiwanych sąsiadujących ze sobą, przy czym jeden strumień wtryskiwany w każdej parze dostarcza surowiec do wytwarzania sadzy, a drugi strumień wtryskiwany w każdej parze dostarcza płyn wypełniający.

26. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że płyn wypełniający wprowadza się pod ciśnieniem wystarczającym dla przenikania do surowca do wytwarzania sadzy.

27. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do temperatury przekraczającej 300°C przed dostarczeniem do co najmniej jednego punktu wprowadzania.

28. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że obejmuje ponadto ogrzewanie surowca do wytwarzania sadzy do pierwszej temperatury przed połączeniem z płynem wypełniającym i ogrzewanie płynu wypełniającego przed połączeniem z surowcem do wytwarzania sadzy, a następnie połączenie dla uzyskania mieszaniny płynu i surowca, a później ogrzewanie mieszaniny płynu i surowca do trzeciej temperatury, wyższej od pierwszej temperatury i do 950°C, przy czym każdy z etapów ogrzewania następuje przed wprowadzeniem do reaktora do wytwarzania sadzy.

29. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że surowiec do wytwarzania sadzy jest rozpylany przed połączeniem z płynem wypełniającym.