CN109825115B - 一种制备高纯环保炭黑的反应炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备高纯环保炭黑的反应炉，包括燃烧室、反应段以及急冷段；在燃烧室上设有空气进气口和燃料油喷枪；所述燃烧室设置有多个，多个所述燃烧室分别依次对应连接有反应段；多个所述反应段均汇集连接至急冷段，且两两相邻的反应段与急冷段之间呈Y字形状；所述燃烧室的轴线与急冷段的轴线相互平行；每个所述燃烧室上均依次设有多排原料油枪；每个所述反应段上均依次开设有多排氧化剂喷枪。利用本发明中的炭黑反应炉，通过多级燃烧、多点喷射以及多级氧化，可以使得反应更加充分、均匀，有效提高了炭黑产品的纯净度，显著降低了45μm筛余物含量。

Description

一种制备高纯环保炭黑的反应炉

技术领域

本发明涉及炭黑生产设备技术领域，特别涉及一种制备高纯环保炭黑的反应炉。

背景技术

炭黑是橡胶补强填充剂，目前约产量90％的炭黑用于橡胶工业。通常炭黑的制备是在炉式反应器中通过用热燃烧气使烃原料热解从而生产出含有颗粒炭黑的燃烧产物。

超高纯橡胶制品专用炭黑，主要要求纯净度高(45μm筛余物低)，黑度高、着色力强、分散均匀等，在运用中表现为橡胶制品表面光滑，无气泡、麻点，外观好，耐候性好。

但是，现有技术中的炭黑反应炉制备的超高纯橡胶制品专用炭黑，炭黑质量差，主要表现为45μm筛余物含量较高，国内同类产品与国际先进企业生产的产品在性能指标上有较大差距。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制备高纯环保炭黑的反应炉，利用该反应炉制备的炭黑，品质较好，可以显著降低45μm筛余物含量。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种制备高纯环保炭黑的反应炉，包括燃烧室、反应段以及急冷段；在燃烧室上设有空气进气口和燃料油喷枪；所述燃烧室设置有多个，多个所述燃烧室分别依次对应连接有反应段；多个所述反应段均汇集连接至急冷段，且两两相邻的反应段与急冷段之间呈Y字形状；所述燃烧室的轴线与急冷段的轴线相互平行；每个所述燃烧室上均依次设有多排原料油枪；每个所述反应段上均依次开设有1-2排氧化剂喷枪；每排所述氧化剂喷枪设置有3-6支，且所述氧化剂喷枪沿反应段环向均匀分布；所述氧化剂喷枪的出口与所述反应段呈切向布置。

作为优选，所述原料油枪设置有2-3排。

作为优选，每排所述原料油枪设置有3-6支，且所述原料油枪沿燃烧室环向均匀分布。

作为优选，所述原料油枪与所述燃烧室呈切向布置。

作为优选，所述燃烧室设置有三个，分别为第一燃烧室、第二燃烧室以及第三燃烧室；所述第一燃烧室、第二燃烧室以及第三燃烧室分别和各自对应的第一反应段、第二反应段、第三反应段相连接，且所述第一反应段、第二反应段、第三反应段均汇集连接至急冷段；所述第一反应段、第二反应段以及第三反应段之间两两相互呈120°角。

本发明的有益效果是：

本发明中的炭黑反应炉，通过多个燃烧室的设置，实现了原料油的多级燃烧；燃烧室上设有的多排原料油枪，实现了原料油的多点喷射；并在反应段上依次开设有多排氧化剂喷枪，进行多点氧化喷射；利用本发明中的炭黑反应炉，通过多级燃烧、多点喷射以及多级氧化，可以使得反应更加充分、均匀，有效提高了炭黑产品的纯净度，显著降低了45μm筛余物含量。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中A-A剖视图；

图中，1-燃烧室，2-反应段，3-急冷段，4-原料油枪，5-氧化剂喷枪，6-空气进气口，7-燃料油喷枪，10-第一燃烧室，11-第二燃烧室，12-第三燃烧室，20-第一反应段，21-第二反应段，22-第三反应段，

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，一种制备高纯环保炭黑的反应炉，包括燃烧室1、反应段2以及急冷段3；所述燃烧室1设置有多个，本实施例中为3个，分别为第一燃烧室10、第二燃烧室11以及第三燃烧室12；所述第一燃烧室10、第二燃烧室11以及第三燃烧室12分别和各自对应的第一反应段20、第二反应段21、第三反应段22相连接，且所述第一反应段20、第二反应段21、第三反应段22均汇集连接至急冷段3；两两相邻的反应段2与急冷段3之间呈Y字形状，且所述第一反应段20、第二反应段21以及第三反应段22之间两两相互呈120°角；在第一燃烧室10、第二燃烧室11以及第三燃烧室12上分别设有空气进气口6和燃料油喷枪7；所述燃烧室1的轴线与急冷段3的轴线相互平行；每个所述燃烧室1上均依次设有多排原料油枪4；所述原料油枪4沿燃烧室1环向均匀分布。

本实施例中通过原料油枪4可分别向第一燃烧室10、第二燃烧室11以及第三燃烧室12中喷入原料油，从而实现原料油的多级燃烧、多点喷射；通过氧化剂喷枪5则可向每个所述反应段2中喷入氧化剂，从而可实现对燃烧气流的多级氧化。

本实施例中每个所述燃烧室1上的原料油枪4设置有两排，每排上设置有6支原料油枪4；每个所述反应段2上均依次开设有多排氧化剂喷枪5；本实施例中将原料油枪4的出口与燃烧室1设置为相切，使得喷出的原料油与空气充分混合，提高空气对原料油的剪切效果，提高裂解速率和效果。

本实施例中每个所述反应段2上的氧化剂喷枪5设置有两排，每排上设置有6支氧化剂喷枪5，且氧化剂喷枪5沿反应段2环向均匀分布；本实施例中将氧化剂喷枪5的出口与反应段2设置为相切，使得喷出的氧化剂与反应段2中的燃烧气流形成螺旋气流，有利于提高氧化剂与燃烧气流的混合效果，进而提高氧化效果。

为了使本领域技术人员详细了解本发明的生产工艺和技术效果，下面以具体的生产实例来进一步介绍本发明的应用和技术效果。

利用本发明中炭黑反应炉制备型号为YFG503的高纯环保炭黑的方法，包括以下步骤：

(1)将预热后的空气、原料油以及燃料油分别喷入到第一燃烧室、第二燃烧室以及第三燃烧室中，其中，第一燃烧室、第二燃烧室以及第三燃烧室中原料油的喷入量、燃料油的喷入量以及空气通入量均一致，并具体如下：原料油的喷入量为975kg/h，燃料油的喷入量为150kg/h，空气进气口6预热空气的通入量为2850Nm3/h，空气的预热温度为950℃，原料油的预热温度为250℃，原料油的入炉压力为2.5MPa；

(2)所述燃料油、原料油和空气分别在反应段2进行反应，形成炭黑烟气混合燃烧气流，然后该燃烧气流经过急冷段3急冷后，得到炭黑；需要说明的是，本发明设备和工艺中的急冷段选用常规炭黑反应炉的即可，本发明不作进一步的限制，本领域技术人员应该能够理解。

YFG503型号炭黑成品的质量如下表所示：

从表中可以看出，利用本发明中的炭黑反应炉进行炭黑的生产，所得炭黑成品中45μm筛余物含量较低，说明该炭黑反应炉有效提高了炭黑产品的纯净度，且着色强度、水分、灰分也较常规的炭黑反应炉制备的炭黑有较大提升。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种制备高纯环保炭黑的反应炉，包括燃烧室(1)、反应段(2)以及急冷段(3)；在燃烧室(1)上设有空气进气口(6)和燃料油喷枪(7)；其特征在于：所述燃烧室(1)设置有多个，多个所述燃烧室(1)分别依次对应连接有反应段(2)；多个所述反应段(2)均汇集连接至急冷段(3)，且两两相邻的反应段(2)与急冷段(3)之间呈Y字形状；所述燃烧室(1)的轴线与急冷段(3)的轴线相互平行；每个所述燃烧室(1)上均依次设有多排原料油枪(4)；每个所述反应段(2)上均依次开设有1-2排氧化剂喷枪(5)；每排所述氧化剂喷枪(5)设置有3-6支，且所述氧化剂喷枪(5)沿反应段(2)环向均匀分布；所述氧化剂喷枪(5)的出口与所述反应段(2)呈切向布置。

2.根据权利要求1所述的一种制备高纯环保炭黑的反应炉，其特征在于：所述原料油枪(4)设置有2-3排。

3.根据权利要求2所述的一种制备高纯环保炭黑的反应炉，其特征在于：每排所述原料油枪(4)设置有3-6支，且所述原料油枪(4)沿燃烧室(1)环向均匀分布。

4.根据权利要求3所述的一种制备高纯环保炭黑的反应炉，其特征在于：所述原料油枪(4)与所述燃烧室(1)呈切向布置。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种制备高纯环保炭黑的反应炉，其特征在于：所述燃烧室(1)设置有三个，分别为第一燃烧室(10)、第二燃烧室(11)以及第三燃烧室(12)；所述第一燃烧室(10)、第二燃烧室(11)以及第三燃烧室(12)分别和各自对应的第一反应段(20)、第二反应段(21)、第三反应段(22)相连接，且所述第一反应段(20)、第二反应段(21)、第三反应段(22)均汇集连接至急冷段(3)；所述第一反应段(20)、第二反应段(21)以及第三反应段(22)之间两两相互呈120°角。

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