SOLUTIONS FOR CARCASS AND TREAD REACTORS
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Réacteurs
Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories est un fournisseur mondial de solutions réfractaires, spécialisé dans toutes les principales technologies de noir de carbone.
Tout commence par l'opérateur du réacteur qui spécifie les conditions de fonctionnement requises pour produire la qualité de noir souhaitée.
Des facteurs clés tels que le type des réacteurs, les températures, les géométries, la ou les sources de combustible détermineront la solution proposée.
Les conditions de fonctionnement varient selon la zone du four, chaque zone posant des défis spécifiques en termes d'atmosphère (oxydante ou réductrice), de vitesses de gaz, d'interactions chimiques et de chocs thermiques.
Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories travaille en étroite collaboration avec les opérateurs de réacteurs pour fournir des solutions réfractaires qui répondent aux objectifs de performance et de coût de l'opérateur. Les solutions sont également personnalisées en fonction de la forme et de la qualité du matériau.
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Structure et fonctionnement du réacteur
Les réacteurs de type « tread » pour le noir de carbone se composent généralement de plusieurs zones critiques, chacune jouant un rôle distinct dans le processus de production :
- Chambre de combustion : phase initiale au cours de laquelle la combustion du combustible se produit à des températures extrêmement élevées afin de générer l’énergie thermique nécessaire à la formation du noir de carbone.
- Zone de réaction : zone principale où la formation du noir de carbone a lieu par l’interaction de la charge d’alimentation avec des gaz à haute température.
- Étranglement (choke) : section étroite qui permet de réguler le flux de réaction et de maintenir les conditions requises pour une production efficace de noir de carbone.
- Zone de trempe : cette zone refroidit rapidement le mélange réactionnel afin d’arrêter la formation supplémentaire de noir de carbone et de stabiliser le produit final.
Ces réacteurs fonctionnent fréquemment à des températures dépassant 1 500 °C (2 732 °F) dans certaines zones, exposant le revêtement du réacteur à des environnements hautement érosifs et corrosifs en raison de la présence de gaz chauds et de particules.
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Conditions de fonctionnement
Les conditions de fonctionnement d’un réacteur « tread » pour le noir de carbone varient selon les différentes zones, chacune présentant des défis spécifiques tels que des atmosphères variables (oxydantes ou réductrices), des vitesses de gaz élevées, des interactions chimiques intenses et des fluctuations thermiques fréquentes. Chacun de ces facteurs influence le choix des matériaux réfractaires ainsi que la conception du revêtement.
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Solutions réfractaires
Saint-Gobain propose des solutions réfractaires personnalisées, adaptées aux besoins spécifiques de chaque zone du réacteur
- Face chaude : Utilise des briques d’alumine à 99 % (AL 100, AH 199H) ou des briques de zircone (ZH192) pour assurer une résistance aux températures élevées et aux chocs thermiques.
- Couche de secours : Béton isolant à base d’alumine bulle (RI34/CA333) pour l’isolation et une protection supplémentaire.
- Face chaude : Briques d’alumine à 99 % (AL 100, AH 199) ou briques d’alumine à 90 % (Mullfrax® 202 HF) offrant une durabilité élevée face aux températures élevées et à l’érosion..
- Couche de secours : Béton isolant à base d’alumine bulle (RI34/CA333) ou béton dense d’alumine (Supcast/CA334) pour une isolation thermique renforcée et un soutien structurel accru.
- Face chaude : Utilise des briques d’alumine à haute teneur (AL 100, AH 199 H), Monocriram ou de l’alumine électro‑fondue (Jargal M) afin d’offrir une résistance extrême à l’usure.
- Couche de secours : Béton isolant à base d’alumine bulle (RI34HR/CA333) pour une protection renforcée face à des conditions particulièrement sévères.
- Face chaude: Briques d’alumine à 90 % (Mullfrax® 202 HF, MSR2) ou briques d’alumine à haute teneur (AL 102 / AL102 V) pour résister au refroidissement rapide et aux chocs thermiques.
- Couche de secours : Béton isolant à base d’alumine bulle (RI34HR/CA333) ou béton dense d’alumine (Supcast/CA334) pour une résilience accrue.
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Principaux avantages des solutions réfractaires avancées
- Durée de vie prolongée du réacteur : L’utilisation de matériaux réfractaires avancés permet d’augmenter significativement la durée de vie des réacteurs « tread » pour le noir de carbone, en réduisant la fréquence des réfections de revêtement et les temps d’arrêt associés.
- Réduction des besoins de maintenance : Une durabilité accrue se traduit par des opérations de maintenance moins fréquentes, réduisant ainsi les coûts d’exploitation et les interruptions.
- Résistance améliorée à l’érosion et à la corrosion : Les matériaux réfractaires de haute qualité sont spécialement conçus pour résister aux effets érosifs et corrosifs des gaz chauds et des particules.
- Enhanced resistance aux chocs thermiques : La capacité à supporter des variations rapides de température minimise le risque de dommages thermiques et garantit des performances constantes.
- Efficacité opérationnelle accrue : Des solutions réfractaires optimales contribuent à des conditions de fonctionnement stables, améliorant l’efficacité globale du procédé et garantissant une qualité produit constante.
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Solutions technologiques pour le noir de carbone
La sélection du matériau réfractaire approprié est essentielle pour garantir les performances optimales des réacteurs « tread » pour le noir de carbone. Les produits à base d’alumine de haute pureté et de zircone sont privilégiés en raison de leur excellente résistance aux températures extrêmes, à l’érosion et aux environnements corrosifs. La qualité spécifique et la forme de ces matériaux (telles que les briques, les pièces façonnées ou les bétons) sont choisies en fonction des exigences de chaque zone du réacteur et des défis particuliers qu’elle présente.
En utilisant ces solutions réfractaires avancées, les producteurs de noir de carbone peuvent prolonger les campagnes d’exploitation, améliorer la qualité des produits et accroître l’efficacité globale de leurs réacteurs tread.
Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories travaille en étroite collaboration avec les exploitants de fours afin de développer et de fournir des solutions réfractaires répondant à la fois aux objectifs de performance et aux contraintes économiques. Ces solutions de revêtement sont personnalisées en termes de forme et de qualité des matériaux afin de répondre aux besoins spécifiques de chaque zone du réacteur et d’optimiser les performances globales du réacteur.
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