CN108299864A - 一种炭黑反应炉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种应用于生产软质的炭黑反应炉装置，包括燃烧室和与燃烧室依次连接的反应段、急冷段；所述燃烧室设有多个原料油进口和雾化空气进气口，所述反应段其特征在于：反应段包括弯曲形状的部分。所述弯曲形状的部分位于反应段前段，可以设置成“Π”字型形状。本发明的反应炉操作方便，能解决现有常规软质反应炉生产品种最困扰的筛余物问题，同时还提高了产能，降低了炭黑生产企业的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型炭黑反应器装置，尤其涉及一种软质炭黑反应段的设计。
背景技术
目前软质炭黑的反应炉采用的还是切向燃烧空气的软质反应器，包括燃烧段、反应段、急冷段和汽化段。该反应器是用单支原料油枪由面板轴向插入，搭配高压雾化蒸汽，喷雾油滴会顺着切向涡流方向走，在这样的情况下，当油品添加高比例的沥青质或者原料油喷雾不佳时，部分油滴未经蒸发/汽化而结焦于反应炉壁发生的几率增高，一不小心就会水洗筛余物含量高，从而产品品质下降，油耗和能耗增大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的软质炭黑反应装置，通过合理的设计，以完善原料油喷雾并避免结焦为原则，解决软质炭黑产品筛余物的影响，同时提高生产效率，节能降耗。
本发明是这样实现的：
一种炭黑反应炉装置，包括燃烧室和与燃烧室依次连接的反应段、急冷段，其特征在于：燃烧室设有原料油进口和雾化空气进气口，反应段包括弯曲形状的部分。将反应段的一部分设为弯曲形状，可以使油滴在反应器流场下滞留，从而更有利于油滴的蒸发汽化，降低结焦的几率。
进一步地，反应段前段设置为“Π”字形状，即为所述的弯曲形状的部分。“Π”字形弯头使得反应段的距离明显延长，油滴在反应段能充分的蒸发汽化，有助于反应的更加完全，降低水洗筛余物的产生，提高软质炭黑的产品质量。
进一步地，急冷段设有多组水枪。优选的，水枪至少有三组，且依轴线排列。
进一步地，燃烧室的前端设有炉门面板，炉门面板上设有孔洞，原料油进口设于炉门面板上，原料油进口与炉门面板上的孔洞位置一致。
本发明的有益效果是：通过在炉头反应段部分设计了一个“Π”字型弯头，这一举措刻意增加了一点压损，当原料油通过原料油枪喷头喷出时，可以使油滴在流场下的蒸发汽化更加充分，从而降低产生水洗筛余物的可能性，增加生产效益的同时，油耗和能耗也得到大大的降低。
附图说明
图1为本发明的炭黑反应炉装置整体结构示意图。
图2为炉门面板、切线空气燃烧室的示意图。
在图中，1、燃料进口，2、燃烧空气进口，3、为炉门面板，4、为反应段，5、主燃烧室，6、炉门面板的孔洞，7、切向空气燃烧室，8、喉口，9、急冷段，10、水枪，11、原料油入炉管，12、原料油枪护套管。
具体实施方式
为使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实例对本发明作进一步说明。
如图1、2所示，本发明是这样实现的，一种炭黑反应炉装置，它包括主燃烧室5、反应段4以及急冷段9，主燃烧室5通过喉口8连接反应段4，其中反应段4前段设计为“Π”字形状的弯头，反应段4后段连接急冷段9。主燃烧室5的前端设有炉门面板3，炉门面板3为多孔式排布且数量为十三，各个孔洞6大小一致。原料油入炉管11设于炉门面板3上，与炉门面板上的孔洞6位置一致，原料油入炉管11作为原料油进口，即原料油进口的数量也为十三。每个原料油入炉管11外围设置原料油枪护套管12，原料油枪护套管12内壁与原料油入炉管11外壁之间留有空隙，可供燃烧空气通过。急冷段9设置有三组水枪10，这三组水枪10依轴线排列。主燃烧室5的侧面连接有切向空气燃烧室7，燃烧空气进口2位于切向空气燃烧室7上。原料油和添加剂通过原料油入炉管11进入炉内，燃烧空气由燃烧空气进口2进入，燃烧空气还可以通过原料油枪护套管12内壁与原料油入炉管11外壁之间的空隙从下端进入炉膛；原料油通过主燃烧室5被雾化，雾化油滴通过喉口8后进入反应段4，雾化油滴通过反应段后充分反应生成炭黑产品再进入到急冷段9，通过插入的水枪10喷水，终止反应。
反应段4前段设计为“Π”字形状的弯头，有助于雾化油滴的蒸发汽化，且节约了空间。在使用过程中，原料油和添加剂由原料油入炉管11直接喷入到炉内，燃烧空气由位于切线空气燃烧室7的燃烧空气进口2进入到炉膛，原料油经预热温度汽化成油滴后通过喉口8从燃烧段进入反应段4，最后由反应段出口进入到急冷段9；在反应段前部分，设置了一个“Π”字型弯头，反应段的距离明显延长，使得油滴在反应段能充分的蒸发汽化，有助于反应的更加完全，降低水洗筛余物的产生，提高了软质炭黑的产品质量，且也节省了空间。
利用上述反应炉制备目标炭黑的方法：将燃料油、空气和原料油注入到燃烧室中，燃料油的喷入量为650－1200kg/h，空气的通入量13500－18000m3/h，空气的预热温度为600－800℃，原料油的喷入量为7000－9500kg/h，原料油的入炉压力为1.0－2.6Mpa，原料油的预热温度为100－180℃。通过调原料油量和燃料油量，以及配合相应的燃烧空气比例，并且控制空气和原料油的预热温度等工艺，能够提高生成的软质炭黑的质量水准。所述燃料油与预热的空气在燃烧室生成高温燃烧气流，以螺旋式前进的趋势与经过预热的原料油混合，发生不完全裂解反应，在反应段充分反应形成高温炭黑烟气混合气流，再经急冷段，被喷入的急冷水终止反应，并得到冷却。此时急冷段的温度控制在800－1000℃，喷入的急冷水量根据控制的温度调控，一般需要两组急冷水枪喷射，以保证反应的终止。
示例1：利用上述反应炉制备目标炭黑(N550)
将燃料油、空气和原料油注入到燃烧室中，燃料油的喷入量为740kg/h,空气的通入量14000m3/h，空气的预热温度为650℃，原料油的喷入量为7500kg/h，原料油的入炉压力为2.0Mpa，原料油的预热温度为120℃。
所述燃料油、原料油与预热的空气在反应段充分反应，形成高温炭黑烟气混合气流，再经急冷段急冷后，得到目标炭黑。经过一次急冷的急冷水喷淋后，烟气流的温度为880℃。
示例2：利用上述反应炉制备目标炭黑(N660)
将燃料油、空气和原料油注入到燃烧室中，燃料油的喷入量为850kg/h,空气的通入量16500m3/h，空气的预热温度为660℃，原料油的喷入量为10000kg/h，原料油的入炉压力为2.0Mpa，原料油的预热温度为130℃。
所述燃料油、原料油与预热的空气在反应段充分反应，形成高温炭黑烟气混合气流，再经急冷段急冷后，得到目标炭黑。经过一次急冷的急冷水喷淋后，烟气流的温度为850℃。
对比实验1：采用常规反应炉制备目标炭黑(N550)
反应条件与示例1相同，仅将本发明的炭黑反应炉装置改为常规反应炉。
对比实验2：采用常规反应炉制备目标炭黑(N660)
反应条件与示例2相同，仅将本发明的炭黑反应炉装置改为常规反应炉。
对常规反应炉与本发明生产N660、N550炭黑的工艺进行比较分析。从下表中数据可以看出，两种反应炉在相似条件下，生产的炭黑产品水洗筛余物明显下降，油单耗下降4.1％～5.6％。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种炭黑反应炉装置，包括燃烧室和与燃烧室依次连接的反应段、急冷段，其特征在于：燃烧室设有多个原料油进口和雾化空气进气口，反应段包括弯曲形状的部分。
2.根据权利要求1所述的炭黑反应炉装置，其特征在于：反应段前段设置为“Π”字形状。
3.根据权利要求1所述的炭黑反应炉装置，其特征在于：急冷段设有多组水枪。
4.根据权利要求3所述的炭黑反应炉装置，其特征在于：水枪有三组，且依轴线排列。
5.根据权利要求1所述的炭黑反应炉装置，其特征在于：燃烧室的前端设有炉门面板，炉门面板上设有孔洞，原料油进口设于炉门面板上，原料油进口与炉门面板上的孔洞位置一致。
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