使用增量剂流体的炭黑生产方法_3

文档序号:9342878阅读:来源:国知局
700°C等)的第二温度以提供预 热的炭黑产生原料,其中,(a)炭黑产生原料在至少一个加热器中所具有的第二压力,相比 于该第一压力,是大致相同的或更低的(例如更低至少1 %,更低至少2 %,更低至少3 %,更 低至少5%,更低至少7%,更低至少10%,更低至少15%,更低至少20%,例如更低1 %到 75%、或更低3%到20%等),和(b)炭黑产生原料在加热器中具有低于约120分钟的第一 原料停留时间(如,低于100分钟,低于80分钟,低于60分钟,低于40分钟,低于30分钟, 低于20分钟,低于10分钟,例如从1秒到119分钟,从5秒到115分钟,从10秒到110分 钟,从30秒到100分钟,从1分钟到60分钟,从5分钟到30分钟等)。
[0057] 如前所述,在在此或者此前或者此后所描述的任何方法中,可使至少一种增量剂 流体与预热的炭黑产生原料在任意位点处(在预热之前、在预热期间和/或在预热之后,和 /或在引入到炭黑反应器中之前和/或之后)组合或混合。
[0058] 该方法能够包括,将预热的炭黑产生原料供给至通向炭黑反应器的至少一个原料 引入点,其中,该预热的炭黑产生原料具有低于约120分钟的第二原料停留时间(如,低于 100分钟,低于80分钟,低于60分钟,低于40分钟,低于30分钟,低于20分钟,低于10分 钟,例如从1秒到119分钟,从5秒到115分钟,从10秒到110分钟,从30秒到100分钟,从 1分钟到60分钟,从5分钟到30分钟等),该第二原料停留时间是从离开该至少一个加热 器直到该炭黑反应器的引入点,和其中第一原料停留时间和第二原料停留时间总计为120 分钟或更低(如,低于100分钟,低于80分钟,低于60分钟,低于40分钟,低于30分钟,低 于20分钟,低于10分钟,例如从1秒到119分钟,从5秒到115分钟,从10秒到110分钟, 从30秒到100分钟,从1分钟到60分钟,从5分钟到30分钟等)。
[0059] 本发明可以涉及炭黑生产方法,其包括将经加热的气流引入到炭黑反应器中。 该方法进一步包括,将具有低于目标预热原料温度的第一温度(例如低于30(TC或低于 275°C (如从 40°C到 274°C、从 50°C到 270°C、从 70°C到 250°C、从 60°C到 200°C、从 70°C到 150°C等))的至少一种炭黑产生原料以大于10巴的第一压力供给到至少一个加热器(如 至少两个加热器、至少三个加热器等,其中所述加热器可以彼此相同或不同)。作为选择, 进入加热器的速度可以是至少约0. 2m/秒(如,至少约0. 4m/秒,至少约0. 6m/秒,至少约 0. 8m/秒,至少约lm/秒,至少约1. lm/秒,至少约1. 6m/秒,例如从0. 2m/秒到2m/秒,从 0? 4到L 8m/秒等)的第一速度。
[0060] 该方法包括,将在至少一个加热器中的炭黑产生原料预热到大于约300°C (如,至 少350°C、至少360°C、至少400°C、至少450°C,至少500°C、例如从300°C到850°C、或者从 360°C到800°C、从400°C到750°C、从450°C到700°C等)的第二温度来提供预热的炭黑产 生原料,其中(a)该炭黑产生原料在至少一个加热器中具有至少0.2m/秒的速度,其中基于 在60°C、1大气压下测得的原料密度和在该至少一个加热器中所存在的原料管线的最小横 截面积计算速度,和(b)其中至少一种炭黑产生原料在至少一个加热器中所具有的第二压 力,相比于该第一压力,是大致相同的或更低的(例如更低至少1%,更低至少2%,更低至 少3%,更低至少5%,更低至少7%,更低至少10%,更低至少15%,更低至少20%,例如更 低1 %到25%、或更低3%到20%等),其中,该压力能够基于这样的假设计算一一原料在第 一压力和第二压力期间均在相同的横截面积中进行传输(尽管在实际操作中,该横截面积 可以是相同或不同的)。该测定方式可以用于恰当地比较压力,尽管不是必须的。
[0061] 该方法可以包括,将(任选地与增量剂流体预先组合的)预热的炭黑产生原料供 给至通向炭黑反应器的至少一个原料引入点,和至少将通过通向炭黑反应器的至少一个引 入点的经预热的炭黑产生原料与经加热的气流进行组合来形成反应物流,其中炭黑形成在 炭黑反应器中。该方法可以包括对反应物流中的炭黑进行淬火。
[0062] 在本发明中,对于任何方法,所述目标预热温度优选是原料在引入到炭黑反应器 之前的平均温度。所述原料的预热温度可以是原料在引入到炭黑反应器之前的最大温度或 者原料在引入到炭黑反应器之前的最小温度。
[0063] 在本发明中,对于任何方法,所述目标压力优选是原料的平均压力。所述原料的压 力可以是原料的最大压力或原料的最小压力。
[0064] 在本发明中,对于任何方法,所述目标速度优选是原料的平均速度。所述原料速度 可以是原料的最大速度或原料的最小速度。
[0065] 预热能够以任何数量的方式进行而且不意味着对用于实现该预热的方式设有限 制。预热可以在至少一个(例如,一个、两个、三个、或更多个)加热器中进行。用于该至 少一个加热器的热源可以是任何来源,例如来自一个或多个炭黑反应器,电加热,等离子加 热,来自尾气的加热,来自尾气燃烧的加热,燃料,和/或来自其它工业方法的加热,和/或 其它形式的加热,和/或它们的任意组合。可以进行预热,其中该至少一个加热器部分或完 全地将原料加热到用于引入到反应器中的目标预热温度。一个加热器能够实现部分或完全 的预热,或者两个或更多个的加热器能够按顺序或其它排列来使用以便实现该预热(全部 或部分)。如果部分预热由至少一个加热器实现,则剩余的预热由额外的或第二热源或另外 的加热器来完成以便最终得到目标预热温度。
[0066] 例如,至少一种炭黑产生原料的预热可以包括在至少一个具有热交换器的加热器 中将该炭黑产生原料进行加热或可以由其来完成。热交换器可以在大于约10kW/m 2(例如 大于约10kW/m2或大于约20kW/m2或大于约30kW/m 2或大于约40kW/m2,例如从约10kW/m2到 约150kW/m 2等)的平均热通量下操作。
[0067] 作为选择,至少一部分的预热(或完整的预热)在至少一个加热器中进行,所述 加热器所具有的热量至少部分地(或完全地)由通过接收预热的原料的炭黑反应器或其 它炭黑反应器或这两者所产生的热量来提供。该至少一个加热器可以与接收预热的原料 的炭黑反应器或不同的炭黑反应器或这两者的至少一部分进行热交换。例如,至少一个加 热器可以接触在炭黑反应器中的反应物流,例如,在淬火器的下游,其中,该至少一个加热 器可具有的热交换器所具有的壁通过反应物流对其第一面(例如外壁)进行加热和在其相 对面(例如内壁)上接触炭黑产生原料。作为选择,该至少一个加热器可以包括在炭黑反 应器中与反应物流进行热交换的热交换器,其中将流经热交换器的能流动的热载体进行加 热,并且该热载体流过该至少一个置于反应器的外部的加热器并能够操作以使得热量从热 载体转移到炭黑产生原料中。该至少一个加热器至少部分(或全部)地可以是源自来自炭 黑反应器或不同的炭黑反应器或这两者的炭黑尾气的热量(例如来自尾气的热量或由尾 气燃烧所产生的热量),以便加热炭黑产生原料。预热可以部分或完全地通过使用一个或多 个等离子加热器或其它加热器或热源来实现。
[0068] 引入到反应器中的经加热的气流可以包括在等离子加热器内对能等离子加热的 气流进行等离子加热以提供所述经加热的气流的至少一部分。
[0069] 在本发明中,非催化性表面能够被用在至少一个加热器的炭黑产生原料接触壁和 /或至少一个将预热的炭黑产生原料供给到至少一个炭黑反应器中的原料供给管线的内壁 的一些或全部上。该表面对于烃的裂化(例如热裂化)或聚合而言会是非催化性的。
[0070] 在本发明中,供给步骤可以包括或者是将预热的炭黑产生原料通过至少一个原料 供给管线供给,该原料供给到至少一个炭黑反应器中,和该方法进一步地可以任选地包括 将可以是用于碳的氧化剂的至少一种吹扫气体周期性地通过至少一个炭黑产生原料的供 给管线供给。离开预热原料的至少一个加热器的原料供给管线可具有的横截面积(例如直 径)相同于或不同于将原料供给入该至少一个加热器的供给管线的横截面积(例如能够具 有更小的或更大的横截面积)。
[0071] 在本发明中,供给可以包括将预热的炭黑产生原料通过至少一个原料供给管线供 给,该原料供给到至少一个炭黑反应器中,并且该方法可以包括将预热的炭黑产生原料注 入到炭黑反应器中并进行炭黑产生原料的至少部分(或全部)的闪蒸(例如原料蒸发,例 如,由压力下降来实现)。
[0072] 如所示的,原料能够通过使用本发明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。由于本发明的进步,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°C到 约750°C、或从约450°C到约700°C、或从约500°C到约750°C、或从约500°C到约700°C。该原 料温度是炭黑形成原料刚好在离开至少一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一个或多个 位置处进行测量或感测,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至超过约300°C的值的位置处及其后以及在输送到另 外的从通向反应器的原料加热器延伸的供给管线部分之前的任何长度的管道。作为选择, 预热原料的温度在预热原料供给管线中可具有的最小绝对值不小于301°C,和/或作为选 择,在预热的原料供给管线中的温度的最大可变性可以是,例如,±20%或±10%或±5% 或±2. 5%或±1%或±0. 5%,考虑到沿着原料供给管线的所有点。这些表明了原料温度 能够与在本文中所述的各种结垢控制工艺变量相组合来使用。
[0073] 至少部分地,使用所述原料速度的结垢控制可以包括:以此速度向加热器的原料 供给和/或通过预热原料的加热器和/或通过通向反应器的原料供给管线。该速度可以是, 例如,至少约0. 2m/秒,或者至少约0. 5m/秒,或至少约lm/秒,或至少约1. 6m/秒,或至少 约2m/秒,或至少约3m/秒,或从约0. 2m/秒到约10m/秒,或从约lm/秒到约7m/秒,或从 约1. 5m/秒到3m/秒,或从约2m/秒到约6m/秒,或从约3m/秒到约5m/秒。原料速度是相 对于管道或其它供给管线结构的纵轴而言的线速度。原料速度(第一速度)在引入到预热 原料的加热器中的位置处来测量。通过至少一个加热器和/或在离开至少一个加热器之后 的原料速度可以是与第一速度相同或不同的,并且例如可以是更大的(例如更大至少1%, 更大至少2 %,更大至少3 %,更大至少5 %,更大至少7 %,更大至少10 %,更大至少100 %, 更大至少200 %,例如更大1 %到300 %、或更大50 %到200 %等)。速度的测量或计算是基 于在60°C、1大气压下测得的原料密度和基于所测量的在原料管线中所存在的最小横截面 积。该原料供给管线可以包括在原料加热器内的在原料温度已经被升高至超过约300°C的 值的位置处和/或其后以及在输送到另外的从通向反应器的原料加热器延伸的供给管线 部分之前的任何长度的管道。例如,原料速度在原料供给管线中可具有的最小绝对值不小 于0. 2m/秒,和/或作为选择,在原料供给管线中的原料速度的最大可变性可以是,例如, ±20%或±10%或±5%或±1%或±0. 5%,考虑到沿着原料供给管线的所有点。
[0074] 至少部分地使用原料加压的结垢控制可以包括,例如,将炭黑产生原料加压到大 于约10巴、或大于约20巴、或大于约30巴,或大于约40巴、或大于约50巴、或从约10到约 180巴、或从约20到约180巴、或从约40到约180巴、或从约50到约180巴或更多的压力。 在本文中的原料压力给定为绝对压力。压力(第一压力)是在引入到预热用加热器之前的 位置处所测量的压力。通过至少一个预热原料的加热器和/或之后到反应器的至少一个引 入点中的压力可以是与第一压力相同或不同的,例如低于第一压力(例如更低至少1%,更 低至少2%,更低至少3%,更低至少5%,更低至少7%,更低至少10%,更低至少15%,更 低至少20 %,例如更低1 %到25 %、或更低3 %到20 %等)。表压测量应该以已知的方式来 调整至绝对数值以使得其与在本文中所示的范围进行对比。原料压力能够沿原料供给管线 在一个或多个位置处来进行测量或感测,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 给管线可以包括在原料加热器内的在原料温度已经被升高至超过约300°C的值的位置处及 其后以及在输送到另外的从通向反应器的原料加热器延伸的供给管线部分之前的任何长 度的管道。对于结垢控制而言,压力能够与原料温度成正相关趋势。例如,10巴的原料压力 可以是足以在300°C的原料温度下控制结垢,而如果原料温度被提高到500°C,则超过10巴 的提高的压力(例如20巴或更多)对于提供相同水平的结垢控制会是更加有用的,所有其 它情况不变。
[0075] 可以运用使用低的总原料停留时间的结垢控制。总原料停留时间可以是花费在至 少一个预热用加热器中的组合的时间,其包括预热的炭黑产生原料在引入到反应器之前所 花费的时间。该总停留时间可以是,例如,低于约120分钟,或低于约90分钟,或低于约60 分钟,或低于约45分钟,或低于约30分钟,或低于15分钟,或低于10分钟,或低于5分钟, 或低于4分钟,或低于3分钟,或低于2分钟,或低于1分钟,或低于30秒,或低于15秒,或 从约1/60分钟到约120分钟,或从约0. 5分钟到约120分钟,或从约1分钟到约90分钟,或 从约2分钟到约60分钟,或从约3分钟到约45分钟,或从约4分钟到约30分钟,或从5到 30分钟,或从5到40分钟,或从10到30分钟,或从约5分钟到约15分钟。该停留时间可 以是平均值或最大值或最小值。原料停留时间能够从原料温度已经被升高至超过约300°C 的值的点到原料被引入到反应器中的点来测定。停留时间能够与原料温度成反相关趋势。 例如,最多约120分钟的原料停留时间,可耐受在310°C的原料温度,没有结垢问题,而如果 原料温度增加到500°C,则停留时间能够优选降低到低于120分钟以提供相同水平的结垢 控制,所有其它情况不变。
[0076] 在原料的预热期间(例如,在原料加热器中)的结垢控制,可以包括例如按照大于 约10kW/m 2、或大于
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