Технический углерод. Процессы и аппараты. Дополнительные материалы

Существенное значение имела и экономия самих огнеупоров, как прямая, так и косвенная. Прямая экономия была организована на участке по изготовлению огнеупоров под руководством БабичаГ.В. за счёт изготовления циркониевых огнеупорных блоков с включением в их состав отработанных циркониевых огнеупоров, так называемого огнеупорного лома. Кстати, это было совершенно новое дело в мировой промышленности техуглерода. Целесообразность и возможность повторного использования отработанных циркониевых огнеупоров была подтверждена исследованиями специалистов ОАО УкрНИИО имени А.С.Бережного, г. Харьков. /1.7.10/. Следует отметить, что огнеупорный лом одинаково успешно используется при изготовлении циркониевых огнеупоров как с использованием в качестве стабилизатора окиси иттрия, так и окиси кальция. Под косвенной экономией подразумевается реконструкция реакторов на высокопроизводительных установках с увеличением их производительности в 1,5 раза без увеличения размеров камер горения. В результате при одинаковых объёмах циркониевых огнеупоров в реакторах производительность реакторов возросла в 1,5 раза, следовательно, в расчёте на тонну произведённого техуглерода количество циркониевых огнеупоров уменьшается в 1,5 раза. Это стало возможным в результате полной реконструкции реакторных отделений установок в 2009—2012 годах. Следует отметить, что в результате этой реконструкции и проведённых ранее усовершенствований, установка не уступает вновь построенным в России установкам по производству техуглерода.

К экономическим результатам внедрения циркониевых огнеупоров нужно отнести и тот факт, что наиболее дисперсные марки техуглерода (например, N121) удавалось получать только в реакторах с циркониевой камерой горения. Если бы не было таких реакторов, то не было бы и возможности получать такие марки техуглерода, не было бы и соответствующих контрактов со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Заканчивая этот раздел целесообразно отметить, что достигнутый эффект от применения циркониевых огнеупоров может быть значительно увеличен за счёт дальнейшего повышения температуры в камерах горения. Это вполне реально без изменения конструкции реакторов. Можно на одном из реакторов по специальной программе повышать температуру в камере горения по 5-10?С. Можно поднять температуру в камере горения перед остановкой реактора на капитальный ремонт. В реакторе могут выявляться слабые места, но это было всегда и недостатки всегда устраняли.

1. 4. Необходимые условия для внедрения новых огнеупоров

Начиная с 2001 года основной эффект в промышленности техуглерода на передовых заводах достигался за счёт использования новых огнеупоров с повышенной температурой применения, что позволило сначала повысить температуру в камерах горения реакторов с 1550?С. до 1840?С., а затем (правда, только на Омском ЗТУ) и до 1960–1990?С. Внедрение новых огнеупоров на заводах техуглерода не такой простой процесс. Это не означает, что достаточно заказать огнеупоры для футеровки реакторов. Во-первых, такие огнеупоры на отечественных заводах не производились. Во-вторых, стандартные огнеупоры не подходили для камер горения реакторов, ну и последнее – нужно было организовать переоборудование большого количества реакторов в сжатые сроки. Поэтому для быстрого и квалифицированного внедрения новых огнеупоров необходимы следующие условия:

1.4.1Наличие специалистов как по изготовлению, так по применению огнеупоров.

1.4.2. Наличие собственной базы для изготовления огнеупоров.

Ранее уже говорилось об участках по изготовлению огнеупоров, понятно, что для успешной их эксплуатации требуются квалифицированные кадры. Приоритет Омского ЗТУ во внедрении новых огнеупоров связан и с тем, что ОЗТУ имел на этом направлении наиболее квалифицированных специалистов. Так, Бабич Геннадий Васильевич начиная с 90-х годов, как уже отмечалось ранее, проводил всю работу по изготовлению огнеупоров от проектирования прессформ и до окончания процесса изготовления огнеупоров. Кроме того он принимал непосредственное участие в разработке конструкций реакторов, а также проводил основную работу с поставщиками набивной массы. Имеет завод также в технических отделах и цехах квалифицированных специалистов, хорошо разбирающихся в качестве футеровки и процессе эксплуатации реакторов.

С использованием реакторов с циркониевой футеровкой было получено много новых марок техуглерода. Только в 2011 году было разработано 10 новых марок техуглерода, половина из них это высокодисперсные и высокоструктурные марки техуглерода, которые производились в болшегрузных реакторах с камерами горения, футерованными циркониевыми огнеупорами. Следует отметить, что ещё при внедрении техуглерода N121, было выяснено, что эта марка стабильно получается только в реакторах с циркониевой футеровкой камеры горения. Это обстоятельство способствовало изменению отношения многих специалистов к внедрению циркониевых огнеупоров.

В этом же году в связи с увеличением потребности в техуглероде завод впервые выпустил более 230 тыс. т. техуглерода, при этом на высокопроизводительных установках проектная мощность была превышена на 16,8%, в цехе №3 на 31,8% при использовании 3-х потоков, тогда, как проектная мощность цеха рассчитывалась на четыре потока. В производстве полуактивных марок техуглерода проектная мощность была превышена на 59,5%. Такого результата удалось достичь за счёт внедрения комплекса мероприятий в течение ряда лет. Мероприятия по повышению производительности технологических потоков осуществлялись постоянно. Однако наибольшее значение для увеличения выпуска техуглерода имело внедрение новых огнеупоров – корундовых, а затем и циркониевых. По сравнению с началом 2002 года выход протекторных марок техуглерода увеличился в 2011 году на 12% что соответствует уменьшению расхода сырья на 19,35%. Таким образом, при выходе техуглерода из сырья, который был достигнут ОЗТУ до внедрения новых огнеупоров, для выпуска 134476,7т. протекторного техуглерода, произведённого в 2011 году, потребовалось бы дополнительно 52 тыс. т. сырья, которое вряд ли можно было приобрести и, тем более, переработать. Что касается результатов внедрения новых огнеупоров в производстве полуактивных (каркасных) марок техуглерода, то здесь необходимо отметить, что при производстве этих марок техуглерода непрерывно снижалось качество сырья. И, если в 90-е годы в цех подавалось сырьё с индексом корреляции 135-140 ед., то затем он был понижен до 115-117 ед. за счёт использования низкоиндексного газойля Омского нефтезавода. При таком уменьшении индекса корреляции (ИК.) выход техуглерода из сырья по данным/1.7.8./ уменьшается на 5-6 %. Это уменьшение выхода техуглерода и было компенсировано за счёт уменьшения соотношения воздух:газ. Как известно, при уменьшении соотношения воздух:газ повышается температура факелов горелок, что приводит к повышению выхода техуглерода. При футеровке реактора муллитокорундовыми огнеупорами с содержанием окиси алюминия 87-90% это соотношение нельзя было понизить менее 14:1, так как повышалась температура в зоне реакции более 1600?С., что могло неблагоприятно отразиться на футеровке реактора. При использовании корундовой футеровки это соотношение удалось понизить почти до стехиометрического, при этом температура в зоне реакции после кратковременного повышения понижалась до норм регламента.

Понятно, что применение циркониевых огнеупоров даёт существенное повышение выхода техуглерода из сырья (4,01 и 4,17% по результатам балансовых испытаний), но эксплуатация такого реактора сложнее и требует дополнительного обучения обслуживающего персонала. В связи с применением в реакторе разнородных огнеупорных материалов более высокие требования предъявляются и к самой футеровке реактора. Это обусловлено тем, что окись циркония в смеси с окисью алюминия образуют смеси, имеющие при определённом соотношении температуру плавления даже ниже, чем чистая окись алюминия (письмо ОАО « УКРНИО» им А,.С. Бережного, направленное 03.10.03. в адрес технической службы Омского ЗТУ). К письму была приложена диаграмма состояния системы ZrO?–Al?O?, из которой следует, что минимальная температура плавления (эфтектика) образуется при содержании в системе 61,7 процентов молярных Al?O? и составляет 1710?С., притом, что температура плавления окиси алюминия составляет 2050?С, а окиси циркония – 2715?С.(Приложение 8.2.). Это обстоятельство необходимо учитывать при разработке конструкции футеровки реактора с циркониевой камерой горения. Так, в случае разрушения циркониевого блока футеровки реактора (как правило, в его торцевой части) в камеру горения попадают части разрушенного корундового блока, что сразу же приводит к оплавлению нижней части камеры горения. Эти недостатки конструкции футеровки реактора были устранены и подобные случаи не повторялись. Другим опасным местом в футеровке реактора является примыкание корундового блока к циркониевому в переходной втулке реактора. Как показала практика эксплуатации реакторов, в данном случае низкоплавкая смесь создаётся только при нарушении технологического режима, когда начинает плавиться корундовый блок при превышении температуры более 1900?С. в переходной втулке реактора в зоне за сырьевыми форсунками. Это может происходить при неправильных действиях персонала при пусках и остановках реакторов, а также при замене сырьевых форсунок. Вероятность оплавления огнеупоров значительно снижается, если в зоне контакта разнородных блоков вместо корундового блока установить блок из хромистого корунда с содержанием окиси хрома ? 12% масс. Как уже отмечалось ранее, по заказу ОЗТУ такой материал изготавливает Верхнепышменский огнеупорный завод, применение его в этой зоне значительно снижает количество оплавов. Огнеупорность такого материала по данным УКРНИИО составляет 2125?С., тогда как огнеупорность корунда Богдановичского огнеупорного завода составляет 2030?С. Это существенная разница, и это особенно важно в связи с необходимостью повышения температуры в зонах горения реакторов. Возможно использование в этой зоне и блоков, изготовленных из шпинели (MgO?Al?O?), содержащей 28,33% мас. MgO и 71,67% мас. Al?O?, и имеющей температуру плавления 2135?С. /1.7.6./. Такой состав производится и в России (Востокогнеупор, Екатеринбург, Масса шпинельная набивная—МШПН).

1. 5. Эксплуатация циркониевых реакторов.

Как уже отмечалось, обслуживание реакторов с циркониевой камерой горения сложнее и требует более высокой квалификации обслуживающего персонала. Поэтому нужно рассмотреть необходимые условия правильной эксплуатации таких реакторов. На Рис/1/ показан эскиз реактора с циркониевой камерой горения, включающий: 1—корпус реактора, 2—камера смешения топлива с воздухом, 3– камера горения, 4—смесительное сопло, 5—плоскость ввода сырья в смесительное сопло, 6—начальная часть зоны реакции. На нём указаны и основные огнеупорные материалы футеровки камеры горения/3/, смесительного сопла/4/ и начальной зоны камеры реакции реактора /6/. Как показано на эскизе огневой слой камеры горения /3/ и основная часть смесительного сопла /4/ футерованы циркониевыми блоками. Последний блок смесительного сопла и блоки начальной части зоны реакции изготовлены из хромистого корунда содержащего 12% Cr?O?. Огнеупорность этого материала, как уже было указано, достигает 2125?С. Этот материал можно заменить шпинелью с содержанием 28,5%мас. MgO и 71,5%мас. Al?O?. Целесообразно также испытать в этой зоне хромистый корунд с содержанием окиси хрома 20—25%. Остальная часть зоны реакции футерована корундовыми огнеупорами с содержанием окиси алюминия ?99%.

Применение циркониевых огнеупоров только в зоне горения и смесительном сопле обусловлено двумя факторами. Во-первых, температура в зоне реакции не превышает 1870–1880?С. даже в аварийных ситуациях и применение дорогостоящих циркониевых огнеупоров не вызвано необходимостью. Во-вторых, и это главное, циркониевые огнеупоры разрушаются в восстановительной газовой среде, что и имеет место в зонах реакции реакторов в связи с наличием в газах зоны реакции окиси углерода, водорода, сероводорода. Особенно быстро разрушаются циркониевые блоки при попадании на них капель или паров сырья.

Как уже указывалось, температура в камерах горения реакторов, футерованных циркониевыми огнеупорами, достигает фактически 1990?С., поэтому при прекращении подачи сырья в зоне реакции реактора может превысить допустимую температуру для корундовых огнеупоров (1880?С.), что приведёт к их оплавлению. С учётом этого фактора, при переводе реактора на режим полного горения необходимо предварительно понизить температуру в камере горения реактора до 1600?с., уменьшив не только расход газа, но и расход воздуха. Следует отметить, что такую же операцию нужно проводить и при переводе на режим полного горения реакторов с камерами горения из корундовых огнеупоров. Если этого не делать, то при температуре в зоне горения реактора 1840-1870?С. во время перекрывания сырья температура в зоне реакции неизбежно повысится в течении какого–то времени выше 1900?С., так как сырьё не перекрывается мгновенно, более того это может быть значительный период времени (до полного перекрытия запорной арматуры на сырьевые форсунки). Поэтому перед остановкой реактора необходимо понизить температуру не только в камере горения, но и в зоне реакции реактора уменьшением расхода воздуха. Понижать температуру в камере горения и в зоне реакции реактора необходимо и перед заменой сырьевой форсунки. Если же температуру в зоне реакции перед заменой сырьевой форсунки оставить без изменений, то при перекрытии сырья на одну из форсунок температура в зоне реакции резко увеличиться и может превысить допустимую температуру для огнеупора. Это объясняется тем, что температура в зоне реакции зависит от соотношения воздух : сырьё и, если сократить количество сырья, подаваемого в реактор, без уменьшения количества подаваемого воздуха (например, при замене одной форсунки), то температура в зоне реакции резко повысится и будет превышать допустимую температуру для огнеупора. Правильный перевод реактора на режим полного горения, соблюдение инструкции по замене сырьевых форсунок исключают возможность оплавления футеровки реактора, однако каждое значительное изменение температурного режима сокращает срок службы огнеупора. Поэтому очень важно сократить количество переводов реакторов на режим полного горения, особенно в связи с заменой сырьевых форсунок. Для этого нужно исключить причины забивания сырьевых форсунок

Забивание сырьевых форсунок связано в основном с тремя факторами:

.Наличием механических примесей в сырье, в том числе сырого антрацена при низких температурах сырья.

2.Подачей большого количества присадки для снижения абсорбции дибутилфталата техуглерода при неравномерном распределении её в сырьевой смеси.

3.Выдвижением корпуса сырьевой форсунки непосредственно в высокотемпературный поток продуктов полного горения природного газа.

Очистка сырья от механических примесей должна производиться как до печей подогрева сырья, так и после них. Необходимость дополнительной очистки сырья после печей подогрева связана с тем, что в процессе подогрева сырья могут образовываться коксовые частицы. Несмотря на двухступенчатую очистку сырьевых смесей на сырьевом участке, не исключена возможность попадания механических примесей в трубопроводы сырья технологических цехов в результате порыва сеток фильтров сырьевого участка. Поэтому в технологических цехах установлены собственные фильтры с более мелкими ячейками сеток для очистки сырья перед подачей его в реакторы. Необходимо отметить, что только за счёт применения сетчатых фильтров полностью исключить забивание сырьевых форсунок не удаётся, так как на плохо изолированных стенках сырьевых трубопроводов, корпусах клапанов и задвижек могут отлагаться частицы сырого антрацена, которые затем периодически срываются потоком сырья и забивают форсунки. Поэтому сырьевые трубопроводы должны хорошо изолироваться и температура сырья в цеховых трубопроводах должна поддерживаться не ниже 250?С. Но главным условием предотвращения забивания сырьевых форсунок механическими примесями является надлежащий надзор за фильтрами очистки сырья. Нельзя допускать порыва сеток, что приводит к концентрированному выбросу механических примесей в сырьевые трубопроводы. На каждом фильтре должен измеряться перепад давления, который позволяет определить состояние сетки фильтра. Необходимо также соблюдать график замены сеток фильтров.

Подача водного раствора присадки (KCL или KOH ) в сырьевой трубопровод приводит к тому, что из водного раствора в форсунках постепенно происходит отложение сухого остатка присадки, что и приводит к забиванию сырьевых форсунок На степень забивания сырьевых форсунок оказывает влияние концентрация присадки в сырьевой смеси ( мг. присадки на кг. сырья ). Как известно, на снижение показателя адсорбция дибутилфталата техуглерода оказывают влияние ионы щелочных металлов, образующиеся в пламени. Поэтому для достижения одного и того же эффекта гидроксида калия (KOH.) требуется на одну треть меньше, чем хлористого калия (KCL.). Это объясняется тем, что в молекуле KOH содержание калия cоставляет 69,6%., тогда как в молекуле KCL только 52.5%. Таким образом, при применении KOH концентрация присадки в сырьевой смеси будет на 30% меньше, чем при использовании хлористого калия, что соответственно отразится и на степени забивания сырьевых форсунок. Кроме того, KOH частично взаимодействует с сырьём (с фенолами, содержащимися в коксохимическом сырье), что дополнительно снижает вероятность образования сухого остатка KOH в форсунках. Хлористый калий является нейтральной солью и с сырьём не взаимодействует. Определённое влияние на образование сухого остатка присадки в форсунках оказывает и концентрация присадки в водном растворе. Так, если необходимое количество присадки подавать дозировочным насосом с расходом 10 л/час, что ранее рекомендовали проектировщики, то концентрация присадки в водном растворе будет в 10 раз выше, чем при использовании насоса с расходом 100л/час (НД100).Естественно, что и вероятность образования сухого остатка в первом случае будет значительно выше. Это особенно нужно учитывать при выпуске низкоструктурных марок техуглерода, когда требуется подавать в сырьё большое количество присадки. Необходимо также принимать меры по обеспечению равномерного распределения присадки в сырьевом трубопроводе, для чего требуется устанавливать смеситель (например, диафрагменный).

Коксование и обгорание сырьевых форсунок происходит при выдвижении распылителей сырьевых форсунок непосредственно в высокотемпературный поток полного сгорания газов. Это может происходить как в результате неправильного определения длины форсунки, так в результате поверхностного износа (эрозии) смесительного сопла реактора. В этом случае длина форсунок такого реактора должна подбираться с учётом величины износа.

На рис.2 показан узел ввода сырья в реактор с сырьевой форсункой. Важным элементом узла ввода является его патрубок диаметром 48мм, смонтированный заподлицо (вровень) со смесительным соплом реактора. Корпус сырьевой форсунки должен располагаться вровень с патрубком узла ввода, как это показано на рис.2. Патрубки узлов ввода диаметром 48мм. (применяются и патрубки D=42мм.) изготавливаются из жаропрочной стали 15Х25Т, выдерживающую температуру до 1000?С. Корпус и распылитель сырьевой форсунки также должны изготавливаться из жаропрочной стали, однако обычно они изготавливаются из стали 12Х18Н10Т, которая выдерживает температуру только до 750?С., что, естественно, сокращает срок службы форсунки. Продолжительность работы форсунок без замены зависит и от расхода сырья в реактор. Чем больше сырья поступает в форсунку, тем меньше вероятность забивания и закоксовывания распылителя и выходного отверстия форсунки.

Большое значение для обеспечения необходимого срока службы футеровки камеры горения реактора имеет состояние газовой горелки. Особенно это важно при применении дорогостоящих циркониевых огнеупоров.

Общий вид горелки для реакторов высокой производительности (4500—5000кг/час) показан на рис.3. Природный газ по трубе диаметром 57мм. поступает к пальцам горелки и через отверстия в них распределяется равномерно по сечению горелочного туннеля камеры горения, где интенсивно перемешивается с горячим воздухом и сгорает. Пальцы в количестве шести штук расположены равномерно по окружности и представляют собой заглушенные с торца трубы диаметром 28мм. с отверстиями. В каждом пальце имеется по 8 сквозных отверстий различного диаметра(от2,0 до 4,2мм.) Важное значение имеет наконечник, назначение которого заключается в предотвращении обгорания торца газовой трубы. Горелки должны изготавливаться из жаропрочной стали марки 15Х25Т, которая может выдерживать температуру до 1100?С. Однако, на заводах, применяющих эти горелки они, как правило, изготавливаются из стали 12Х18Н10Т с температурой применения до 800?С., что значительно снижает их надёжность, увеличивая вероятность прогара горелок как в процессе их эксплуатации, так и при остановке реакторов. После каждой остановки реактора горелку необходимо заменить, так как после прекращения подачи газа и воздуха горелка подвергается воздействию высокотемпературной воздушной среды камеры горения, что обычно приводит к прогару металла элементов горелки. Как показывает практика, к особо опасным последствиям приводит прогар конуса горелки. В этом случае основная часть газа поступает в горелочный туннель непосредственно по трубе, полноценного смешения газа и воздуха не происходит и горение смещается в коническую часть камеры горения реактора, что может привести к растрескиванию циркониевых огнеупоров и сокращению срока их службы. Возможно в отдельных случаях смещение фронта горения в смесительное сопло реактора, что наиболее опасно, так как это может привести к оплавлению огнеупоров, находящихся непосредственно за циркониевыми блоками. Обычно в таких случаях при неизменных расходах газа и воздуха температура в камере горения понижается на 30-80?С. При наличии таких изменений необходимо остановить реактор и заменить горелку. При прогаре горелки площадь её проходного сечения увеличивается и при одном и том же расходе газа давление газа перед горелкой снижается. Величина падения давления зависит от степени прогара металла горелки, Но определить её можно всегда, сравнивая аналогичные режимы работы реактора в данное время и предыдущие периоды. Удостоверившись в понижении давления газа перед горелкой при неизменном расходе газа необходимо заменить горелку. Повышение давления газа перед горелкой при постоянном расходе газа указывает на то, что часть отверстий пальцев забита. Это может привести к прогару металла отдельных пальцев горелки. При повышении давления газа перед горелкой выше регламентной нормы горелку тоже нужно заменить. Следует отметить, что эта горелка используется в отрасли длительное время. Конструкция горелки разработана ещё ВНИТУ. Недостатки этой горелки указаны выше. На некоторых заводах, например, Ярославском и частично Омском используются и другие конструкции горелок, но они не обеспечивают хорошего смешения газа и воздуха. Для разработки более совершенной горелки необходимо сотрудничество со специализированными организациями, занимающимися процессами сжигания топлива. Что касается действующей горелки, то, как уже отмечалось, для её изготовления необходимо использовать жаропрочную сталь, например, марки 15Х25Т. Большое значение имеет и качество сварки наконечника с корпусом горелки.

Важнейшее значение при эксплуатации реакторов имеет контроль за состоянием стёкол и каналов пирометров. При загрязнении стекла или частичном перекрытии пирометра, измеряющего температуру в зоне горения реактора, пирометр будет фиксировать температуру ниже действительной температуры в камере горения. В этом случае нужно срочно почистить стекло или канал пирометра. Недопустимо в подобных случаях производить подъём температуры на прежний уровень увеличением расхода природного газа, так как фактические технологические параметры не будут соответствовать заданным, а в случае, если камера горения футерована корундовыми огнеупорами, это приведёт к их оплавлению. При частичном перекрытии канала или загрязнения стекла пирометра, измеряющего температуру в зоне реакции реактора, показания температуры будут также искажены в сторону уменьшения, то есть фактическая температура в зоне реакции реактора будет значительно выше той, которую показывает пирометр. В этом случае необходимо остановить реактор и прочистить канал и стекло пирометра. В противном случае эксплуатация реактора будет осуществляться фактически без контроля температуры в зоне реакции, что может привести к выпуску бракованного техуглерода или оплавлению футеровки зоны реакции реактора.

Таким образом, в этом разделе приведены основные факторы, влияющие на процесс эксплуатации огнеупоров реакторов для получения техуглерода.

6. Заключение.

1.6.1.Качество огнеупоров всегда оказывало значительное влияние на состояние и эффективность процессов получения техуглерода. С увеличением температуры применения огнеупоров возникает возможность повышения температуры как в камере горения, так и в зоне реакции реактора, что обеспечивает увеличение выхода техуглерода из сырья и даёт возможность получать новые, более дисперсные марки техуглерода.

1.6.2.За счёт применения новых огнеупоров, начиная с 2001-го года, передовые отечественные заводы техуглерода значительно сократили потребление сырья для производства протекторных марок техуглерода. Максимальный выход техуглерода из сырья был достигнут на Омском ЗТУ за счёт футеровки камер горения реакторов циркониевыми огнеупорами. Следует отметить, что качество сырья при этом было существенно ниже, чем в базовом периоде. Приходилось даже использовать сырьевые смеси с содержанием 50% мазута. Результаты сравнительных испытаний такого сырья при использовании реакторов с циркониевой и корундовой камерами горения приведены в разделе 2. Значительно ухудшилось и качество каталитического газойля за счёт добавления в газойль для получения техуглерода с установки 43-107 низкоиндексного газойля с установки 43-103. В результате индекс корреляции каталитического газойля понизился со 125-127ед. до 115-117ед. В этих условиях особенно большое значение имеет использование для футеровки камер горения реакторов циркониевых огнеупоров, обладающих наивысшей огнеупорностью. Как показали балансовые испытания, проведённые в 2005году, при использовании коксохимического сырья выход техуглерода N347 в реакторе с циркониевой камерой горения составил 66,7%, при этом использование углерода, содержащегося в сырье, составило 73,3%.Такого результата в то время не имели даже лучшие зарубежные фирмы. Если сравнивать этот результат с выходом подобного техуглерода из сырья в базовом периоде, то есть до внедрения заводом корундовых огнеупоров, то выход техуглерода увеличился в среднем на 17-18%,а экономия сырья составила 26,5-27,5;. При этом, не нужно забывать, что экономический результат от внедрения новых огнеупоров не ограничивается только экономией сырья, о чём подробно описано в разделах 2.и 3.

1.6.3.В производстве каркасных марок техуглерода серий 500 и 600 использование циркониевых огнеупоров пока невозможно, так как камера горения не отделена полностью от зоны реакции в связи с аксиальной подачей сырья. Однако и применение корундовых огнеупоров с содержанием окиси алюминия 96-99% позволило на ОЗТУ достичь значительных результатов. Удалось увеличить количество природного газа, подаваемого в реактор, без риска возможности разрушения футеровки камеры горения, и довести соотношение воздух : газ до уровня близкого к стехиометрическому. В итоге при значительном снижении индекса корреляции применяемого сырья по сравнению с базовым периодом (90-е годы) от 140ед до 115-117ед. удалось сохранить выход техуглерода из сырья на прежнем уровне и даже его увеличить. Это примерно равнозначно повышению выхода техуглерода на 4-4,5% при одинаковых характеристиках сырья. Дальнейшее повышение выхода техуглерода каркасных марок возможно при разделении зон горения и реакции реакторов и использовании в камерах горения реакторов циркониевых огнеупоров. Целесообразно снова проверить радиальную подачу сырья, так как при температурах в камере горения 1840-1850 этот режим не испытывался.

1.6.4.В период с 2002 по 2012 год внедрение новых огнеупоров оказало большое влияние на снижение себестоимости техуглерода за счёт сокращения потребления сырья, воздуха, воды, электроэнергии на производство техуглерода. Кроме того, за счёт снижения объёмов образующихся газов реакции появилась возможность увеличения производительности установок по производству техуглерода на 10-12%. Всё это оказало значительнее влияние на экономические показатели и прибыль заводов техуглерода. Но главный эффект от применения новых огнеупоров – значительное сокращение расхода сырья для выпуска 1т. техуглерода. Так как для производства техуглерода имеется хронический недостаток сырья, экономия его является одним из решающих факторов для увеличения производства техуглерода. При дефиците сырья растёт и его цена и уменьшается прибыль предприятий. Возможности для экономии сырья и повышения эффективности производства за счёт применения новых огнеупоров далеко не исчерпаны. Необходимо увеличить температуру в камерах горения циркониевых реакторов до 2080-2150?С. Следует только добавить, что понижение температуры газов полного горения в среднем на 40?С. приводит к понижению выхода техуглерода на 1,0-1,2%. Внедрение циркониевых огнеупоров на заводах, производящих протекторные марки техуглерода, и повышение температуры в камерах горения реакторов ОЗТУ до 2080-2150?С.позволит увеличить выход техуглерода не менее чем на 3,0-3,5%, что соответствует уменьшению расхода сырья на 4,6-5,5%. Такой величиной обычно и определяется дефицит сырья.

Таким образом, дальнейшее повышение эффективности производства, связанного с применением новых огнеупоров, заключается в расширении использования циркониевых огнеупоров и повышении температуры в камерах горения действующих реакторов.

Необходимо отметить, что зарубежные заводы техуглерода начали широко использовать циркониевые огнеупоры. Это подтверждают и специалисты отечественных заводов, посетившие в последнее время заводы зарубежных фирм.

1.7. Использованная литература.

1.7.1. Ивановский В.И. Техниеский углерод. Процессы и Аппараты. Омск. 2004г.

1.7.2.Devid Stiles. Огнеупоры для высокотемпературных зон реакторов для производства технического углерода. Carbon Black World—2000.

1.7.3.Saint —Gobain Energy Systems: Carbon Black refraktories. 15/04/2011.

1.7.4.В.Ю.Орлов. А.М.Комаров. Л.А.Ляпина. Производство и использование технического углерода для резин. Ярославль 2002.

1.7.5.Международная научно-техническая конференция «Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности». Тезисы докладов. Харьков 2005. В.В.Ивановский, Г.В.Бабич (ОАО«Техуглерод», г. Омск), В.В.Примаченко, В.В.Мартыненко, И.Г.Шулик, Т.Г.Гальченко (ОАО «УкрНИИО им.А.С.Бережного»,г.Харьков) Применение циркониевых огнеупоров в футеровках реакторовпроизводства технического углерода.

1.7.6.Справочник Огнеупорные Материалы Москва Интермет Инжиниринг 2010.

1.7.7.В.С.Стариков, М.В.Темлянцев, В.В.Стариков, ОГНЕУПОРЫ И ФУТЕРОВКИ В КОВШОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ. МИСИС, 2003.

1.7.8.Probst Nikolas. Техуглерод: процессы и продукция. Доклад на конференции Carbon Black World-99.

1.7.9.Ю.Е. Пивинский Неформованные огнеупоры. Кн. 1. Теплоэнергетик, 2003.

1.7.10. Исследование набивной массы из диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, после эксплуатации в реакторе для производства техуглерода.

Авторы: В.В.Примаченко; В.В.Мартыненко; И.Г.Шулик; Е.Б.Протсак; Н.Г.Привалова. Украинский научно–исследовательский институт огнеупоров имени А.С. Бережного (Харьков Украина)

В.И.Ивановский; Г.В.Бабич. Омский завод технического углерода (Омск Р.Ф.) 2012.

8.Приложения.

8.1. Расчёт экономического эффекта от внедрения циркониевых огнеупоров в реакторах для производства техуглерода серий 300.

1.Исходные данные.