本发明专利技术提供了使用处于超过约300℃的温度的高温原料并控制结垢的炭黑生产方法。此外，提供了根据这些方法来生产炭黑的装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利说明在本专利技术的开发中，结垢已经被确定为在炭黑生产中使用高温原料的主要技术障碍。在不希望受到任何特定理论的限制的情况下，在高的原料温度下的炭黑原料中的有机结垢可能的原因是归因于至少两种结垢机理膜态沸腾和浙青质引起的结焦。在膜态沸腾结垢中，据认为，原料蒸发并形成蒸气膜，该蒸气膜能够阻止热传递(即临界热通量)，其中蒸气膜过热并在气相热解反应中引起结焦的形成。浙青质通常是在原油中出现的成分，并且其还以不同的浓度来至少部分地夹带到各种炭黑原料中，其在高温(例如>300°C )下使用，将会造成结垢风险。在浙青质引起的结焦中，据认为，在原料中的浙青质可能经过液相热解，其中浙青质当暴露于热裂化温度中时变得热不稳定、直到自由基形式，而且结合以形成高分子量且不溶的结焦。例如，高原料温度可能会导致在原料中的长链分子断裂形成高度反应活性的化合物，其将聚合并结垢。任其发展，更高的原料温度会倾向于在原料中引起浙青质的聚集和沉淀出来到原料加热器和供给管线的表面上。其它有机结垢机理可能被高温原料操作所促进，例如，取决于原料供给管线材料，可由铁或镍催化的烃热裂化反应所引起的催化结焦。原料中的共轭烯烃的聚合(例如，由在内管表面上的金属如铁、镍等所促迸)也被认为是结焦的潜在原因，这取决于原料的化学性质。例如以上所述的不溶的结焦或其它有机结垢，如果它们被容许发生在炭黑生产方案中，则将会使原料沉积出来到原料供给管线和反应器注入器的内壁上而且累积至堵塞管线，从而打乱了炭黑生产的维护和/ 或维修。本专利技术将抗结垢方法与高温原料操作进行组合，以降低这样的热引发的原料管线结垢的风险，否则其将会妨碍炭黑的稳定持续生产。如由本专利技术所決定的，当在原料的预热期间相比于在加热器入口处的压力在离开加热器的压カ上有快速的压カ降的时候，出现结焦的信号。通常，当将在加热器入口处的压力与离开该加热器的原料的压カ相比时，由于原料在管线中的摩擦，因此，存在正常的压カ降。然而，如在本专利技术的开发中所观测到的，失控的压力降是结焦高度可能出现或将出现的信号。更详细地，一旦稳定状态操作已经进行并且原料以所需的速率/參数流经加热器，则离开加热器的原料的一致或相当一致的压カ被建立，而且，如上所述，该压力典型地低于加热器入口压力，这归因干与原料的摩擦力。然而，当蒸气膜出现和/或结焦开始出现时，快速或失控的压力降出现在用于将原料离开加热器出口的加热器出口压カ上。一旦进行稳定状态操作，2%或更多的在压カ降上的变化可以是蒸气形成的标志而且这将会导致结焦。2%或更多，3%或更多，5%或更多，7%或更多，10%或更多，15%或更多，20%或更多，例如2%到20%或更多的失控压カ降标志着蒸气的形成而且这将会很有可能导致结焦。作为ー个更加具体的实例，可以有用于将原料送入加热器的加热器入口压カX，而且，一旦已经达到了稳定状态操作，则加热器的出口压カ(即离开加热器的原料的压力)能够具有从X到(0·8)Χ的压力，而且，在非结焦操作过程中，该压カ将会在稳定状态操作期间被基本上維持在这ー较低的压カ下。当然，如果炭黑制造エ艺的參数被修改的话，则该压カ可以由于在參数上的变化而导致再次改变。然而，在实施例中，已经达到了稳定状态操作，因此离开加热器的压力将会被基本上以小的波动(+/-0%到1.9%)来维持。在稳定状态操作过程中，如果离开加热器的原料的压カ(或者在进入炭黑反应器之前的压力)的下降超过2%(例如以上所述的下降百分比)，这将会是失控的压カ降，其意味着蒸气形成在原料管线中而且结焦将极有可能发生。本专利技术的方法为炭黑生产提供了避免形成蒸气膜(例如避免形成阻塞传递的蒸气膜)和/或失控的压力降的方法，而且，避免蒸气膜的形成的明确说明是避免了如本文所示的失控的压力降。作为进ー步实例，在稳定状态操作过程中的失控的压力降可以是2%或更多的压カ变化，其能够出现的时间范围为15秒到I小时、或30秒到30分钟或者I分钟到10分钟，而且这通过本专利技术方法避免。适用于本专利技术的炭黑制造的结垢控制策略能够在原料供给管线的内壁上降低或防止结焦率或其它结垢沉积率，能够在原料供给管线的内壁上除去沉积的结焦或其它结垢、或以上两者。在运载被加热到大于约300°C的原料的原料供给管线中的结垢率能够通过ー个或多个下列方法来降低或防止使用更高的原料压力，使用更高的原料速度，降低原料加热器的热通量容量，将原料供给管线(包括在原料加热器中的那些)用非催化性材料的表面层进行内村，降低原料在高温部分的停留时间，或这些方法的任意組合。如所示的，从原料供给管线中去除结焦能够用作在本专利技术中对结垢进行控制的另ー个或附加的方法。结焦沉积物，如果它们出现在供给管线中，则能够例如通过周期性地使用吹扫气体或流体(如用于碳的氧化剂)吹扫原料管线来去除。原料管线可以经历用于结焦去除的剥落清洗或机械清洗。 对于这些所使用的抗结垢方法的任意組合，目的可以是最小化在原料供给管线中所发生的净结垢率(即结焦沉积的比率扣除任何实施的去结焦(结焦去除)的比率)。预热的炭黑生产原料能够被连续地引入到反应器中来在反应器中按照稳定的方式且在没有干扰的情况下(例如在没有结垢堵塞原料供给管线的情况下)形成炭黑，持续时间例如为至少约12小时、或至少18小时、或者至少约24小时、或者至少约30小时、或更多(例如12个小时到8个月或更多、12个小时到6个月、12个小时到3个月、20个小时到I个月)。在提供的稳定操作模式中且没有原料结垢的情况下，与常规的原料温度(低于300°C )相比，当原料被预热到500°C时，本专利技术方法的估算的原材料成本节约(例如基于在实施例中所示的模型的估算的原材料成本节约)是超过10%，和当原料被预热到700°C时，本专利技术方法的估算的原材料成本节约是超过20%。本专利技术也有两个另外的益处。一个是产率提高机理，其归因于在热解过程中的预成形种子。产率提高的第二机理是由于原料在炭黑反应器中在没有冷却的周围气体的情况下的自闪蒸而导致的。而且，本专利技术的抗结垢策略并不要求化学添加剤，化学添加剂会是不经济的和/或是与炭黑エ艺或产品不相容的。如所示的，原料能够通过使用本专利技术的结垢控制方法来加热至大于约300°C的温度、或其它超过500°C的温度。由于本专利技术的进步，原料温度可以是，例如，至少310°C、至少350°C、至少375°C、至少400°C、至少425°C、至少约450°C、或者至少约500°C、或者至少约550° C、或者至少约600° C、或者至少约650°C、或者至少约700°C、或者至少约750°C、或者至少约800°C、至少850°C、或从约305°C到约850°C、或从约350°C到约850°C、或从约450 V到约750 V、或从约450 V到约700 V、或从约500 V到约750 V、或从约500 V到约700°C。该原料温度是炭黑形成原料刚好在离开至少ー个用来预热原料的加热器以后和/或刚好在被引入到炭黑反应器中之前的温度。在这方面的原料温度能够沿原料供给管线在ー个或多个位置处进行測量或感测，该原料供给管线是从原料温度已被升高至超过约300°C的值的端点处到供给管线的出料端，在该出料端，原料被引入到反应器中。该原料供给管线包括在原料加热器内的在原料温度已经被升高本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S内斯特，FH朗夫，YE库特索夫斯基，CA娜塔莉，
申请(专利权)人：卡博特公司，
类型：
国别省市：
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