[发明专利]颗粒生产工艺和设备的二次热添加

说明书

可将二次热添加至颗粒生产工艺。颗粒可例如为碳颗粒。除了别的之外，二次热添加可导致碳颗粒的表面积的变化、碳颗粒的结构的变化、减少的壁结垢、减少的能量消耗和/或增加的生产量。还记载了进行所述工艺的设备。

相关申请的交叉参考

本申请要求2016年4月29日递交的美国临时申请No.62/329,508的权益，该申请通过引用整体引入本文中。

背景技术

颗粒用于很多家庭和工业应用中。颗粒可以通过各种化学工艺来生产。与此类化学工艺相关的性能和能量供给已经随着时间的推移在发展。

发明内容

本公开认识到需要更高效且更有效的工艺来生产颗粒，如例如，碳颗粒。本文还认识到需要提高生产率、提高产率、降低制造设备磨损特性等。本公开可以提供，例如，用于将含烃材料转化为碳颗粒的改进工艺。

本公开提供，例如，炭黑的生产工艺，其包括产生热流体，接着将炭黑生产原料注入热流体中以使原料裂化，从而形成炭黑，其中向注入原料的工艺下游添加热。添加的热会导致减少的壁结垢。添加的热会导致增加的生产量。添加的热会导致更高的炭黑产率。所得炭黑可具有增大的表面积。所得炭黑可具有减小的表面积。所得炭黑可具有增大的结构。所得炭黑可具有减小的结构。所得炭黑会需要更少的能量来生产。可以在至少约1000℃的温度下添加下游热。可以在至少约1500℃的温度下添加下游热。热流体可以通过燃烧器、电加热系统或等离子体来生产。反应器的生产能力可以大于3千吨/年，热流体可以为流量为至少约500Nm³/hr(标准立方米/小时)的气体，原料可以为流量为至少约300kg/hr(千克/小时)的烃。原料可以为包括甲烷、乙烷、丙烷或其混合物的烃。热流体可以为包括大于约70％H₂的等离子体。热流体可以进一步以至少1百万分之一(ppm)的水平包含HCN、CH₄、C₂H₄、C₂H₂、CO、苯或多芳烃的气体中的至少一种以上。多芳烃可以包括萘、蒽和/或它们的衍生物。多芳烃可以包括甲基萘和/或甲基蒽。

本发明还提供例如，炭黑生成设备，其包括：加热流体生成部；与加热流体生成部流体流动连通的炭黑生产原料注入部；和与原料注入部流体流动连通的炭黑形成原料裂化部，其中炭黑形成原料裂化部包括原料注入部的下游的补充加热部并且与不存在补充加热部相比，产生(i)减少的壁结垢，(ii)表面积增大或减小的炭黑，(iii)结构增大或减小的炭黑，和/或(iv)更高的生产量。加热流体生成部可以包括燃烧器系统、电加热系统或等离子体生成系统。补充加热部能够加热至至少约1000℃。补充加热部能够加热至至少约1500℃。补充加热部可以包括导热壁。

本发明还提供例如，碳颗粒的生产工艺，其包括：在反应器中提供热流体；将原料注入热流体中以使原料裂化，其中原料在裂化时生成碳颗粒；和向提供热流体的工艺下游添加外部的热。该颗粒可以包括炭黑。该工艺可以进一步包括向注入原料的工艺添加外部的热。该工艺可以进一步包括向注入原料的工艺下游添加外部的热。该工艺可以进一步包括通过壁加热来添加外部的热。提供热流体可以包括燃烧可燃混合物。提供热流体可以包括用电能加热。该工艺可以进一步包括向工艺添加外部的热以控制原料的裂化。该工艺可以进一步包括向工艺添加外部的热以控制碳颗粒的质量。该工艺可以进一步包括向工艺添加外部的热以控制壁结垢。

本发明还提供例如，碳颗粒的生产工艺，其包括：在反应器中生成热流体；将原料混合入热流体中以使原料裂化，其中原料在裂化时生成碳颗粒；和在混合期间或混合之后向工艺添加外部的热，从而在(i)不增加生成的热流体的量和(ii)不提高生成的热流体的温度的情况下提高混合期间或混合之后的加工温度。颗粒可以包括炭黑。该工艺可以进一步包括向注入原料的工艺添加外部的热。该工艺可以进一步包括向注入原料的工艺下游添加外部的热。该工艺可以进一步包括通过壁加热添加外部的热。提供热流体可以包括燃烧可燃混合物。提供热流体可以包括用电能加热。

以下进一步描述这些和其它实施方案。