CN109054461B - 一种生产n774炭黑的4万吨/年软质炭黑反应炉 - Google Patents
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Abstract
一种生产N774炭黑的4万吨/年软质炭黑反应炉，所述二级空气分配器分为两个阶梯空腔，两个阶梯空腔的上、下侧分别设有空气管道与阶梯空腔切向连接形成空气通路，在空气管道与阶梯空腔的连接处设有通风槽。本发明的技术效果是：以4万吨软质炭黑反应炉生产N774炭黑，产量提升，提高了甲苯透光率，降低了水洗筛余物，提高了N774炭黑质量。提高燃烧室的燃烧效果，保证反应温度，提高原料油的雾化效果，降低原料油消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种软质炭黑反应炉，尤其涉及一种生产N774炭黑的4万吨/年软质炭黑反应炉。
背景技术
N774炭黑又称非污染高定伸半补强炉黑，使用N774炭黑的胶料工艺性能好，填充量也可以很高。其硫化胶的弹性高，生热低，动态性能良好。江西黑猫炭黑股份有限公司主要依靠江西总部2万吨/年软质炉型(生产线)生产N774炭黑，而江西以外生产基地的软质炭黑生产装置均不太适合生产N774炭黑产品(出于炉型对油耗与产品质量的影响综合考虑)，主要以生产N660、N550为主，在产品结构上不太合理。目前，黑猫公司江西以外的其他生产基地软质炭黑生产装置主要以4万吨/年规模为主，这对于利用4万吨/年软质炭黑生产装置扩大有一定市场空间和价格优势的N774炭黑产品生产规模，优化各生产基地产品结构造成较大的限制和局限。此外，软质炉型燃烧室主要使用普通燃气烧嘴来提供在燃烧室燃烧的燃气，这种燃气烧嘴的燃气分配效果不佳，不能充分优化燃气的燃烧效果，同时，同行业其他炭黑企业用于生产N774的反应炉及其工艺技术，在产品质量、油耗、产能及能耗等方面均存在很多缺陷，不适用于高品质、低油耗的产品开发生产。
现有技术中公开了一种公开号为CN101891976A新型软质炭黑反应炉的专利，通过该反应炉的结构可以减少产品结焦现象，该专利叙述其是通过改变反应炉的结构达到的，而未对预热空气、燃气和原料油的喷入方式等配套改进进行说明，根据目前的生产环境与技术参数控制，该专利生产N774油风比偏高，甲苯透光率偏低，水洗筛余物偏高，难以达到生产指标和客户要求；公开号CN101270235A提出了一种制造软质炭黑的反应炉，该反应炉通过将以往只能用于发电的尾气经过脱湿处理以后，再次引入软质炭黑反应炉中作为向炭黑生产提供热能所必需的燃料，这样，可以节约生产炭黑时的部分原料油作为燃料的消耗，但该反应炉生产效率低，并且生产的炭黑甲苯透光率低、油膜高，水洗筛余物高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产N774的4万吨/年软质炭黑反应炉，解决使用4万吨/年软质炭黑反应炉生产N774炭黑，取代2万吨/年软质炭黑反应炉生产N774炭黑的问题，解决了2万吨/年软质炭黑反应炉存在产能低及综合能耗和单位产品油耗偏高，以及存在的炭黑产品甲苯透光率低、水洗筛余物高等问题。
本发明是这样实现，一种生产N774的4万吨/年软质炭黑反应炉，它包括二级空气分配器、燃气分配器、燃烧段、喉口、反应段，其特征在于：二级空气分配器、燃气分配器、燃烧段、喉口和反应段依次同轴连接形成炭黑反应炉，所述炭黑反应炉的前端面板中心沿反应炉轴向水平连接原料油枪，所述二级空气分配器分为两个阶梯空腔，两个阶梯空腔的上、下侧分别设有空气管道与阶梯空腔切向连接形成空气通路，在空气管道与阶梯空腔的连接处设有通风槽，通风槽的一端连接空气管道，另一端连接两个阶梯空腔的连接处形成补偿空气通风槽，所述燃气分配器包括环形管道，所述环形管道相向圆心均匀布置有若干根通气管道，若干根通气管道的一端连接环形管道，通气管道的另一端连接反应炉的内壁形成燃气通路，所述反应器的预热空气通路中的空气管道二作为冷风补偿管道通过控制阀直接连接主供风机。
所述原料油枪包括外套管和内套管，所述外套管内同轴连接内套管，内套管的前端通过阻隔层分为油气混合器和原料油分配器，所述油气混合器的侧壁开有若干个油气孔一，所述原料油分配器靠近阻隔层端开有3排若干个油气孔二，所述阻隔层中心开有油气孔三联通油气混合器和原料油分配器。
所述通风管道的数量为20-25根，直径为13-16mm。
所述油气孔二有3排，每排15个油气孔二，直径为6mm。
所述油气孔一有2排，每排6个油气孔一，直径为18mm。
所述油气孔三的直径为12mm。
所述原料油枪的外套管连接空气管道一和空气管道二，所述空气管道一通过高温预热器连接主供风机，所述空气管道二通过控制阀直接连接主供风机。
本发明的技术效果是：4万吨/年软质炭黑反应炉能够满足生产N774炭黑产品的技术要求，用本发明的软质炭黑反应炉生产N774炭黑，燃烧室的燃烧效果有所提高，保证反应温度适宜于生产N774炭黑生成，提高了原料油的雾化效果，N774炭黑质量提高，装置产能提升；用本发明的技术生产的N774炭黑提高了甲苯透光率，降低了水洗筛余物，原料油消耗有所降低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明燃气分配器的结构示意图；
图3为本发明燃气分配器的切面图；
图4为本发明原料油枪枪头的结构示意图；
图5为本发明反应器预热空气补偿风管结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本发明是这样实现的，一种生产N774的4万吨/年软质炭黑反应炉，二级空气分配器1、燃气分配器2、燃烧段3、喉口和反应段依次同轴连接形成炭黑反应炉，所述炭黑反应炉的前端面板中心沿反应炉轴向水平连接原料油枪4，所述二级空气分配器1分为两个阶梯空腔5，两个阶梯空腔的上、下侧分别设有空气管道与阶梯空腔5切向连接形成空气通路，在空气管道与阶梯空腔的连接处设有通风槽6，通风槽的一端连接空气管道，另一端连接两个阶梯空腔的连接处形成补偿空气通风槽，所述燃气分配器2包括环形管道7，所述环形管道7相向圆心均匀布置有若干根通气管道8，若干根通气管道8的一端连接环形管道7，通气管道8的另一端连接反应炉的内壁形成燃气通路，所述通风管道的数量为20-25根，直径为13-16mm。所述反应器的预热空气通路中的空气管道二作为冷风补偿管道通过控制阀直接连接主供风机。本发明所用从上下横切进风的方式，是基于防止预热空气高速进入反应炉，时间长久后，反应炉内壁的防火材料容易被侵蚀，同时会增加炭黑的杂质；相对方向的切向进风方式，使得进入炭黑反应炉的预热空气形成旋风，本发明同时又采用二级空气分配器1，预热空气分成两段进入反应炉，在加快空气流速，增加高温气流的剪切力，同时又可提高反应炉沿轴向中心区域温度，反应温度稳定，提高炭黑产品甲苯透光率、降低水洗筛余物；又因为二级空气分配器1和燃气分配器2连接处存在直径差，预热空气和高温气流在直角处形成涡流，涡流首先会对炉壁造成损害，增加炭黑杂质，还有影响预热空气和高温气流的速度，因此通过通风槽来提供补偿风，防止形成局部涡流。所述燃气分配器2通过燃气管道均匀分配天然气，使得天然气燃烧均匀，提高优化燃烧室的燃烧效果，提供原料油裂解反应所需的高温。
如图4、图5所示，所述原料油枪4包括外套管9和内套管10，所述外套管9内同轴连接内套管10，内套管10的前端通过阻隔层16分为油气混合器11和原料油分配器12，所述油气混合器11的侧壁开有若干个油气孔一13，所述原料油分配器12靠近阻隔层16端开有3排若干个油气孔二14，所述阻隔层16中心开有油气孔三15联通油气混合器11和原料油分配器12；提高原料油雾化风及分配效果，保证原料油雾化效果，原料油分配器增加一排眼15*Φ15，将油气混合器的眼加大Φ16→Φ18，原料油分配器中间打眼Φ12，一方面减少原料油枪夹套的压力管损，另一方面增加原料油的分配、混合及雾化效果；原料油从油气孔二出来和与雾化风雾化后在通过油气孔一进入到油气混合器11，同时原料油从油气孔三进入到油气混合器11，最后雾化后的原料油喷出裂解形成炭黑，对原料油枪的改进，增加雾化风量，一方面增加原料油分配效果；另一方面增加原料油雾化风混合效果，使原料油从原料油枪嘴喷出能够达到最佳的雾化裂解效果；反应器预热空气连接空气管道一17和空气管道二18，所述空气管道一17通过高温预热器19连接主供风机20，所述空气管道二18通过控制阀直接连接主供风机20，增加空气管道二18是对反应器预热空气进行处理，降低油风比：一方面基于工艺角度提高原料油雾化风量可以达到降低油风比的效果，另一方面在保证一急冷温度的前提下降低风温，达到降低原料油处理量的效果；单纯从降低一急冷温度来降低风温，对后续锅炉换热及原料油预热有直接影响，对预热空气进行增加冷风补偿，既能保证一急冷温度的设定，又能调节风温，从而有效降低控制油风比。工艺控制：
在N774调试过程中，油配比为100％焦油，根据水洗筛余物及甲苯透光率情况反馈，为控制油风比，炉温公式设定23#(折算天然气比值11.8:1)，根据切向燃烧室的中心点，原料油枪内伸450mm，通过混合器改造，原料油雾化风全开(870℃)，一急冷温度设定560℃，根据冷风旁路补偿调节及主供风机出口压力调节控制空气预热温度310℃左右，同时能保证原料油预热温度达到165℃以上，甲苯透光率根据调节原料油枪的护套轴向压缩保护风，提供原料油反应阶段过剩氧，提高反应炉中心区域温度，保证反应段的温度控制在1165℃以上，可以保证甲苯透光率在80以上；风13000油7350，油风比0.565，水洗筛余物能控制在200ppm以下。
表1现有2万吨软质炉型生产N774技术参数与产品品质
表2.本发明4万吨软质炉型生产N774技术参数与产品品质
表3.炭黑行业其他企业生产N774技术参数与产品品质
通过以上参数及品质反馈，本专利发明的4万吨软质炉/年生产的N774炭黑在压缩吸油、水洗筛余物(控制200以下)、甲苯透光率(控制80以上)、pH、产能、油耗等方面皆优于现有2万吨软质炉型，这一专利发明不仅最大化地发挥4万吨/年软质炭黑生产装置的产能规模、成本优势及产品品质稳定的特色，又破除了原4万吨/年软质炭黑生产装置(炉型)在产品品种生产方面的局限性，优化了各生产基地的产品结构，丰富了产品品种以满足用户需求，有利于加快主营产品升级，提升公司盈利点及市场竞争能力。同时对比同行业其他生产企业N774炭黑的相关数据，本发明调试生产的N774无论是在产品质量如甲苯透光率、水洗筛余物等方面皆优于其他炭黑企业，而且在油风比、产能方面体现出4万吨炉型的优势，在能耗及油耗方面皆领先于其他炭黑企业，这是我们对于4万吨软质炉型通过对工艺工装设计开发调试生产N774的出发点。
Claims (5)
1.一种生产N774炭黑的4万吨/年软质炭黑反应炉，它包括二级空气分配器、燃气分配器、燃烧段、喉口、反应段，其特征在于：二级空气分配器、燃气分配器、燃烧段、喉口和反应段依次同轴连接形成炭黑反应炉；所述炭黑反应炉的前端面板中心沿反应炉轴向水平连接原料油枪，所述二级空气分配器分为两个阶梯空腔，两个阶梯空腔的上、下侧分别设有空气管道与阶梯空腔切向连接形成空气通路，在空气管道与阶梯空腔的连接处设有通风槽，通风槽的一端连接空气管道，另一端连接两个阶梯空腔的连接处形成补偿空气通风槽；所述燃气分配器包括环形管道，所述环形管道相向圆心均匀布置有若干根通气管道，若干根通气管道的一端连接环形管道，通气管道的另一端连接反应炉的内壁形成燃气通路；
所述原料油枪包括外套管和内套管，所述外套管内同轴连接内套管，内套管的前端通过阻隔层分为油气混合器和原料油分配器，所述油气混合器的侧壁开有若干个油气孔一，所述原料油分配器靠近阻隔层端开有3排若干个油气孔二，所述阻隔层中心开有油气孔三联通油气混合器和原料油分配器；
还包括预热空气通路，所述预热空气通路包括主供风机、高温预热器、控制阀、空气管道一和空气管道二，所述空气管道一依次连接原料油枪、高温预热器和主供风机，所述空气管道二作为冷风补偿管，通过控制阀直接一端与连接原料油枪和高温预热器的空气管道一连接，另一端与连接主供风机和高温预热器的空气管道一连接。
2.根据权利要求1所述的一种生产N774炭黑的4万吨/年软质炭黑反应炉，其特征在于：所述通气管道的数量为20-25根，直径为13-16mm。
3.根据权利要求2所述的一种生产N774炭黑的4万吨/年软质炭黑反应炉，其特征在于：所述油气孔二有3排，每排15个油气孔二，直径为6mm。
4.根据权利要求2所述的一种生产N774炭黑的4万吨/年软质炭黑反应炉，其特征在于：所述油气孔一有2排，每排6个油气孔一，直径为18mm。
5.根据权利要求2所述的一种生产N774炭黑的4万吨/年软质炭黑反应炉，其特征在于：所述油气孔三的直径为12mm。
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