Доклад. Доклад№16 Галиакберов. Способы получения технического углерода
 Скачать 19.42 Kb.
|
|
Частицы в процессе получения объединяются в т. н. «агрегаты», характеризуемые «структурностью» — разветвлённостью — мерой которой служит показатель абсорбции масла. Агрегаты слипаются в менее прочные образования — «хлопья». Кроме атомов углерода в составе технического углерода присутствую атомы серы, кислорода, азота. Способы получения технического углерода Существует несколько промышленных способов получения технического углерода. В основе всех лежит термическое (пиролиз) или термоокислительное разложение жидких или газообразных углеводородов. В зависимости от применяемого сырья и метода его разложения различают: Печной — непрерывный процесс, осуществляемый в закрытых цилиндрических проточных реакторах. Жидкое углеводородное сырьё впрыскивается механическими или пневматическими форсунками в поток газов полного сгорания топлива (природный газ, дизельное топливо), причём расходы всех материальных потоков поддерживаются на заданном уровне. Полученную реакционную смесь для прекращения реакций газификации охлаждают, впрыскивая в поток воду. Техуглерод выделяют из отходящего газа и гранулируют; Термический — процесс осуществляется в парных реакторах объёмного типа, работающих попеременно. В один из реакторов подают газ (природный, ацетилен) в смеси с воздухом, который, сгорая, нагревает футеровку реактора. В это время во второй предварительно нагретый реактор подают только газ (без воздуха), в ходе протекания реакции футеровка остывает, подачу газа переводят в подготовленный реактор, а остывший разогревают, как описано выше; Канальный — периодический процесс, осуществляемый в специальных камерах периодического действия, в полу которых установлены щелевые (канальные) горелки. Пламя сгорающего сырья (природный газ) на выходе из горелок сталкивается с охлаждаемым водой металлическим жёлобом, процесс окисления прекращается с выделением техуглерода, который собирается внутри камеры. Полученный продукт периодически выгружают вручную. Классификация технического углерода Технический углерод для резин по степени усиливающего эффекта подразделяют на: Высокоусиливающий (протекторный, твердый). Выделяется повышенной прочностью и сопротивляемостью истиранию. Размер частиц мелкий (18-30 нм). Применяют в транспортерных лентах, протекторах шин. Полуусиливающий (каркасный, мягкий). Размер частиц средний (40-60 нм). Применяют в разноплановых резинотехнических изделиях, каркасах шин. Низкоусиливающий. Размер частиц крупный (свыше 60 нм). В шинной промышленности используется ограниченно. Обеспечивает необходимую прочность при сохранении высокой эластичности в резинотехнических изделиях. В соответствии с классификацией по ГОСТ установлены 10 марок технического углерода. В зависимости от способа получения (печной, канальный, термический) маркам присвоены буквенные индексы «П», «К», «Т». ПРИМЕНЕНИЕ технического углерода Применение. Технический углерод применяется в качестве усиливающего компонента в производстве резин и других пластических масс. Около 70 % техуглерода используется в производстве шин, 20 % в производстве резино-технических изделий. Остальное количество применяется в качестве чёрного пигмента; замедлителя «старения» пластмасс; компонента, придающего пластмассам специальные свойства: (электропроводные, способность поглощать ультрафиолетовое излучение, излучение радаров). Техуглерод придаёт наполненным полимерам чёрную окраску. В связи с чем, для производства пластмасс, для которых важен конечный цвет (например обувной пластикат). Воздействие на человека По текущим оценкам Международного агентства по исследованиям в области рака, технический углерод, возможно, является канцерогенным веществом для человека и по этой причине отнесён к группе 2B по классификации канцерогенных веществ. Кратковременное воздействие высоких концентраций пыли техуглерода может вызывать дискомфорт в верхних дыхательных путях за счёт механического раздражения. Рынок технического углерода в России 2020-2022 гг. Крупнейшим производителем технического углерода в России является ООО ОМСКИЙ ЗАВОД ТЕХНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА. Завод производит техуглерод на двух производственных площадках в России – в Омской и в Волгоградской областях. Доля завода составила 42,4% в общем объеме отечественного производства углерода технического. Отечественный рынок технического углерода в 2021 году продемонстрировал огромную положительную динамику увеличения объемности рынка по стоимостным показателям +7,6 миллиардов рублей. В 2020 году российскими предприятиями было выпущено 915 135 т технического углерода, что на 4% меньше по сравнению с результатами 2019 года. Производство технического углерода в феврале 2022 года снизилось на 0.7% к уровню февраля прошлого года и составило 81 368,5 т. В феврале 2022 года средние цены производителей на углерод технический (сажи и прочие формы дисперсного углерода, не включенные в другие группировки) составили 79 141,0 руб./т. Основными потребителями технического углерода на мировом рынке традиционно являются компании из Польши, Турции и Венгрии. Совокупные отгрузки технического углерода в адрес данных регионов в рамках текущего периода 2021 года уже составляют показатель практически в 202 миллиона долларов. Сырье для производства сажиДля получения сажи применяются следующие виды сырья: - технический антрацен; - каменноугольное (антраценовое) масло; - зеленое масло; - коксовый отгон; - естественный отгон; - нефтяной пиролизный газ; - ацетилен; Зеленое масло – жидкость зеленовато-бурого цвета. Содержащая значительное количество ароматических углеводородов. Рассмотрим принцип действия установки для пиролиза жидких нефтепродуктов. Предназначенное для пиролиза жидкое сырье предварительно поступает для испарения в трубчатую печь. После отделения сепараторе неиспарившегося сырья образовавшиеся в печи пары поступают в газогенератор, где происходит пирогенетическое расщепление углеводородов. Из газогенератора продукты расщепления направляются для охлаждения и удаления смолистых примесей в промывную колонну, орошаемую смесью нафталинового и зеленого масел. Смолистые вещества удаляются из нижней части промывной колонны, а продукты пиролиза и пары масел направляются в ректификационную колонну, где в числе других продуктов выделяется зеленое масло. Коксовый отгон - жидкость зеленовато-бурого цвета. При использовании в производстве сажи коксового отгона выходы сажи несколько ниже, чем в случае зеленого масла, что следует объяснить меньшим содержанием в коксовом отгоне ароматических соединений. При использовании смеси зеленого масла с косовым отгоном в соотношении 1:1 заметных изменений выхода сажи и отклонений в технологическом процессе, по сравнению с работой на зеленом масле, не наблюдалось. Коксовый газ. Коксовый газ применяется в смеси с парами углеводородов для производства антраценовой сажи. Благодаря введению коксового газа в сжигаемую смесь получается сажа, обладающая высокой дисперсностью, а, следовательно, высоким усиливающим действием по отношению к резиновым смесям. Коксовый газ получается при коксовании каменных углей, причем на каждую тонну кокса выделяется 400 – 150 м коксового газа (15 – 18% от веса израсходованного каменного угля). Коксовый газ обладает большой теплотворной способностью, благодаря чему при его сжигании создается высокая температура, требуемая для сажеобразования; являясь одновременно разбавителем среды, он предотвращает образование крупных частиц сажи. Для получения различных видов ацетиленовой сажи применяется ацетилен. Ацетилен получается при разложении карбида кальция водой. Ацетиленовая сажа получается с большим выходом и отличается высокой дисперсностью. При производстве ацетиленовой сажи из 1 м ацетилена должен получиться 1 м водорода. Практически выход водорода составляет 80%, что объясняется неплотностью аппаратуры и необходимостью ее продувать; остальные 20% составляют примеси: окись углерода, метан и азот. |