CN110845875A - 一种环流型炭黑反应炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环流型炭黑反应炉，包括加热室和反应室，反应室包括第一反应炉和第二反应炉，第一反应炉的两侧设置有第二反应炉，第一反应炉与第二反应炉相连通，第二反应炉的前端固定有加热室，加热室与第二反应炉相连通，第一反应室的内部固定设置有增压导流装置，第一反应室的内部还设置有第一原料油喷头，第一原料油喷头的后端伸出第一反应炉，第一反应炉的后端密封；优点是在第一反应炉内设置有增压导流装置，增压导流装置的设置可使得从两侧进入到第一反应炉内的气流汇聚增压，使得第一反应炉升温较快、气流量较大，高温可使得原料油充分裂解生成炭黑。气流可减少生产的炭黑沉积附着在反应炉的内壁上，减少人工清理的次数，降低人工成本。

Description

一种环流型炭黑反应炉

技术领域

本发明涉及反应炉领域，具体涉及一种环流型炭黑反应炉。

背景技术

炭黑是一种无固定形状的炭，质轻且极为细腻的黑色粉末，炭黑是含炭物质即原料油，例如煤、天然气、油类等在经过不完全然燃烧或受热分解而获得的产物。炭黑的应用十分广泛，例如应用于黑色燃料、油墨、石墨，以及作为添加剂加入到橡胶等材料中增强材料的耐磨、抗老化等性能。炭黑生产工艺有气黑生产、槽黑生产以及炉黑生产，气黑生产主要以烃类为主要原料、槽黑生产主要以天然气为原料、炉黑主要以油类为原料。

现有的炉黑生产工艺主要为将油类作为原料油加入到反应炉内，经过可燃气体的燃烧对反应炉进行升温，通过高温对原料油进行分解产生炭黑，同时反应炉内温度的不同对炭黑的生成有着重要的影响，反应炉内的温度不同所产生的炭黑的粒径的大小也不同。现有的炭黑反应炉在生产时主要通过喷嘴将原料油喷入到反应炉所生产的炭黑以单一品种为主。炭黑反应炉包括加热室和反应室，现有的炭黑反应炉为加热室、反应室以及后续的急冷室同处于一条直线上，采用单一加热源进行升温加热。采用单一加热源进行加热使得炭黑反应炉的产能较底，当需要提高产能时会出现裂解不充分以及单一反应炉存在的产能上限问题。且位于同一直线上的加热室、反应室在采用单一加热源进行加热的时，仅通过单一的加热室内的气流压力将裂解后产生的炭黑相后传送，而此时会存在压力不足，使得在裂解产生的炭黑沉积或附着在炭黑反应炉的内壁上，使得反应炉的清理周期变短，增加人工成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可有效增加炭黑反应炉产能且可充分对充分加热原料油使其分解生产炭黑，同时还可减少产物附着反应炉内壁降低人工清理成本的环流型炭黑反应炉。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种环流型炭黑反应炉，包括加热室和反应室，所述的反应室包括第一反应炉和第二反应炉，所述的第一反应炉的两侧均固定设置有所述的第二反应炉，所述的第一反应炉两侧的第二反应炉关于第一反应炉的中轴线呈中心对称，所述的第一反应炉与所述的第二反应炉相连通，所述的第二反应炉的前端均同轴固定有所述的加热室，且所述的加热室与所述的第二反应炉相连通，所述的第一反应室的内部固定设置有螺旋增压导流装置，所述的第一反应室的内部还设置有第一原料油喷头，所述的第一原料油喷头的后端伸出所述的第一反应炉，所述的第一反应炉的后端密封。

优选地，所述的第二反炉固定设置有多个绕其轴线均与分布的第二原料油喷头，所述的第二原料油喷头的头部伸入到第二反应炉内。

优选地，所述的加热室的前端与第一反应炉相固定，所述的加热室的后端还连接有用于喷入燃料油的燃料油喷头。

优选地，所述的增压导流装置包括中空管和螺旋叶片，所述的中空管与所述的螺旋叶片同轴固定，且所述的螺旋叶片位于中空管的外侧，所述的螺旋叶片的外边沿与所述的第一反应炉的内壁相固定。

优选地，所述的第一原料油喷头密封固定套设在所述的中空管的内部，且所述的第一原料油的头部伸出所述的中空管位于第一反应炉的内部。

优选地，所述的中空管的后端同轴固定设置有密封板，所述的密封板与所述的螺旋叶片相固定，所述的密封板与所述的第一反应炉密封固定。

优选地，所述的第一反应炉两侧设置的第二反应炉的中轴线相互平行；可使得第二反应炉内的气流沿增压导流装置呈螺旋状进入到急冷室内，有效避免气流向第一反应炉的后端分流。

优选地，两个第二反应炉中轴线之间的距离大于第一反应炉后端部的半径，且小于第一反应炉后端部的直径；优点在于可使得两个第二反应炉位于第一反应炉上下两侧，与螺旋状的增压导流装置相对应，避免从第一反应炉两侧进入的气流向对冲，无法形成环流螺旋前进。

优选地，所述的第一反应炉的后部还固定连接有急冷室，所述的急冷室固定设置多个有绕其中心轴均匀分布的急冷喷头，所述的急冷喷头的头部伸入到急冷室的内部。

与现有技术相比，本发明的优点是第一反应炉的两侧各设置有一个第二反应炉，在第二反应炉的一端设置有加热室，通过加热室将热量传递到第二反应炉内，同时第二反应炉内设置的第二原料油喷头可向第二反应炉内喷入原料油，实现第一阶段的炭黑生产。在第二反应炉内同样设置有第一原料油喷头，通过第一原料油喷头向第一反应炉内喷入原料油后可进一步生产第二阶段的炭黑，第一反应炉两侧设置的第二反应炉可在节省生产场地的同时增加设备的产能，进而节约成本。在第一反应炉内还设置有增压导流装置，增压导流装置呈螺旋状，可将从第二反应炉内进入到第一反应炉内的气流沿螺旋状送入到急冷室内。增压导流装置的设置可使得从两侧进入到第一反应炉内的气流汇聚增压，使得第一反应炉升温较快、气流量较大，高温可使得从第一原料油喷头喷入的原料油充分裂解生成炭黑。同时在第一反应炉内汇聚的气流可使生产的炭黑在生成后及时的送入到急冷室内进行冷却降温，并且汇聚后的气流可减少生产的炭黑沉积附着在反应炉的内壁上，从而减少人工清理的次数，降低人工成本。增压导流装置有中空管和螺旋桨叶构成，第一原料油喷头位于螺旋桨叶的中轴线出，第一原料油喷头将原料油呈伞形的雾状喷出，呈螺旋状吹出的气流与伞状的原料油充分接触，从而使得由气流吹出的热量对原料油充分加热裂解生成炭黑，提高反应炉的工作效率。

附图说明

图1为本发明的整体安装结构示意图；

图2为图1的左侧的结构示意图；

图3为图1中沿第二反应炉中轴线的剖面结构示意图；

图4为本发明第一反应炉沿其中轴线的剖面结构示意图；

图5为本发明增压导流装置的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一，一种环流型炭黑反应炉，包括加热室1和反应室，反应室包括第一反应炉2和第二反应炉3，第一反应炉2的后部固定连接有急冷室10，急冷室10固定设置4个有绕其中心轴均匀分布的急冷喷头11，急冷喷头11的头部伸入到急冷室10的内部，第一反应炉2的两侧均固定有第二反应炉3，第一反应炉2两侧的第二反应炉3关于第一反应炉2的中轴线呈中心对称，该两个第二反应炉3的中轴线相互平行，且两个第二反应炉3中轴线之间的距离大于第一反应炉2后端部的半径、小于第一反应炉2后端部的直径。上述的第一反应炉2与两个第二反应炉3均相相连通，第二反应炉3的前端均同轴固定有加热室1，且加热室1与第二反应炉3相连通。第一反应室的内部固定设置有增压导流装置，增压导流装置包括中空管4和螺旋叶片，中空管4与螺旋叶片同轴固定，且螺旋叶片位于中空管4的外侧，螺旋叶片的外边沿与第一反应炉2的内壁密封固定，使得气流可在第一反应室内呈螺旋状向急冷室10方向流动。

上述的第一反应室的内部还设置有第一原料油喷头6，第一原料油喷头6密封固定套设在中空管4的内部，且第一原料油的头部伸出中空管4位于第一反应炉2的内部，中空管4的后端同轴固定设置有密封板9，密封板9与螺旋叶片相固定，密封板9与第一反应炉2密封固定，第一原料油喷头6的后端伸出第一反应炉2即穿出密封板9。

上述加热室1的前端与第一反应炉2相固定，加热室1的后端还连接有用于喷入燃料油的燃料油喷头8和进风道（图中未示出），燃料油喷头8通过固定板固定在燃烧室的中轴处，且固定板与燃烧室相固定。

具体工作过程：将空气通过进风道一起送入到燃烧室内，同时将燃料油通过燃料油喷头8呈雾状向燃烧室内喷入并燃烧，从而对燃烧室进行升温加热并将热量向第二反应炉3内传递，使得第二反应炉3的温度增加。在气流的吹动下，热量沿第二反应炉3传递到第一反应炉2内，气流在螺旋状的螺旋桨叶5的限制下沿螺状从第一反应室的后端向前流动。同时成中心对称设置的两个第二反应炉3可避免气流的直接对冲，且在螺旋桨叶5的限制下可使得第一反应炉2内的气流增大。热量在气流的带动下快速传递到第一反应炉2内设置的第一原料油喷嘴处，第一原料油喷嘴将原料油呈雾状喷出后在高温加热下对原料油进行裂解产生炭黑，产生厚度炭黑温度较高，存在继续裂解的可能，需要急冷喷嘴向急冷室10内喷洒急冷水对温度加高的炭黑进行降温，时产生的炭黑停止反应。上述两个对称设置的第二反应炉3在螺旋桨叶5的配合下有效提高第一反应炉2内的温升效果以及增加气流速度，使得原料油在第一反应炉2内充分反应。同时还使得在第一反应炉2内裂解产生的炭黑在气流的带动下快速进入到急冷室10内，减少生成的炭黑在第一反应炉2内的沉积，当沉积的炭黑达到一定的厚度时需要反应炉停止工作并进行人工清理。对称设置的第二反应炉3与螺旋桨叶5的配合有效增加气流使得产生后的炭黑及时进入到急冷室10，从而减小反应炉内炭黑的沉积。

实施例二，一种环流型炭黑反应炉，包括加热室1和反应室，反应室包括第一反应炉2和第二反应炉3，第一反应炉2的后部固定连接有急冷室10，急冷室10固定设置4个有绕其中心轴均匀分布的急冷喷头11，急冷喷头11的头部伸入到急冷室10的内部，第二反炉固定设置有4个绕其轴线均与分布的第二原料油喷头7，第二原料油喷头7的头部伸入到第二反应炉3内。第一反应炉2的两侧均固定有第二反应炉3，第一反应炉2两侧的第二反应炉3关于第一反应炉2的中轴线呈中心对称，该两个第二反应炉3的中轴线相互平行，且两个第二反应炉3中轴线之间的距离大于第一反应炉2后端部的半径、小于第一反应炉2后端部的直径。上述的第一反应炉2与两个第二反应炉3均相相连通，第二反应炉3的前端均同轴固定有加热室1，且加热室1与第二反应炉3相连通。第一反应室的内部固定设置有增压导流装置，增压导流装置包括中空管4和螺旋叶片，中空管4与螺旋叶片同轴固定，且螺旋叶片位于中空管4的外侧，螺旋叶片的外边沿与第一反应炉2的内壁密封固定，使得气流可在第一反应室内呈螺旋状向急冷室10方向流动。

上述的第一反应室的内部还设置有第一原料油喷头6，第一原料油喷头6密封固定套设在中空管4的内部，且第一原料油的头部伸出中空管4位于第一反应炉2的内部，中空管4的后端同轴固定设置有密封板9，密封板9与螺旋叶片相固定，密封板9与第一反应炉2密封固定，第一原料油喷头6的后端伸出第一反应炉2即穿出密封板9。

上述加热室1的前端与第一反应炉2相固定，加热室1的后端还连接有用于喷入燃料油的燃料油喷头8和进风道（图中未示出），燃料油喷头8通过固定板固定在燃烧室的中轴处，且固定板与燃烧室相固定。

具体工作过程：将空气通过进风道一起送入到燃烧室内，同时将燃料油通过燃料油喷头8呈雾状向燃烧室内喷入并燃烧，从而对燃烧室进行升温加热并将热量向第二反应炉3内传递，使得第二反应炉3的温度增加。此时第二原料油喷头7将原料油喷入到第二反应炉3内，高温使得第二反应炉3内的原料油高温裂解产生所需要的炭黑。并将产生的炭黑在气流的带动下进入到第一反应炉2内。同时在气流的吹动下，热量沿第二反应炉3传递到第一反应炉2内，气流在螺旋状的螺旋桨叶5的限制下沿螺状从第一反应室的后端向前流动。同时成中心对称设置的两个第二反应炉3可避免气流的直接对冲，且在螺旋桨叶5的限制下可使得第一反应炉2内的气流增大。热量在气流的带动下快速传递到第一反应炉2内设置的第一原料油喷嘴处，第一原料油喷嘴将原料油呈雾状喷出后在高温加热下对原料油进行裂解产生炭黑，产生厚度炭黑温度较高，存在继续裂解的可能，需要急冷喷嘴向急冷室10内喷洒急冷水对温度加高的炭黑进行降温，时产生的炭黑停止反应。上述两个对称设置的第二反应炉3在螺旋桨叶5的配合下有效提高第一反应炉2内的温升效果以及增加气流速度，使得原料油在第一反应炉2内充分反应。同时还使得在第一反应炉2内裂解产生的炭黑在气流的带动下快速进入到急冷室10内，减少生成的炭黑在第一反应炉2内的沉积，当沉积的炭黑达到一定的厚度时需要反应炉停止工作并进行人工清理。对称设置的第二反应炉3与螺旋桨叶5的配合有效增加气流使得产生后的炭黑及时进入到急冷室10，从而减小反应炉内炭黑的沉积。

以上所述实施例仅为本发明的优选实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干的变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种环流型炭黑反应炉，包括加热室和反应室，其特征在于，所述的反应室包括第一反应炉和第二反应炉，所述的第一反应炉的两侧均固定设置有所述的第二反应炉，所述的第一反应炉两侧的第二反应炉关于第一反应炉的中轴线呈中心对称，所述的第一反应炉与所述的第二反应炉相连通，所述的第二反应炉的前端均同轴固定有所述的加热室，且所述的加热室与所述的第二反应炉相连通，所述的第一反应室的内部固定设置有增压导流装置，所述的第一反应室的内部还设置有第一原料油喷头，所述的第一原料油喷头的后端伸出所述的第一反应炉，所述的第一反应炉的后端密封。

2.如权利要求1所述的一种环流型炭黑反应炉，其特征在于，所述的第二反炉固定设置有多个绕其轴线均与分布的第二原料油喷头，所述的第二原料油喷头的头部伸入到第二反应炉内。

3.如权利要求1所述的一种环流型炭黑反应炉，其特征在于，所述的加热室的前端与第一反应炉相固定，所述的加热室的后端还连接有用于喷入燃料油的燃料油喷头。

4.如权利要求1所述的一种环流型炭黑反应炉，其特征在于，所述的增压导流装置包括中空管和螺旋叶片，所述的中空管与所述的螺旋叶片同轴固定，且所述的螺旋叶片位于中空管的外侧，所述的螺旋叶片的外边沿与所述的第一反应炉的内壁相固定。

5.如权利要求4所述的一种环流型炭黑反应炉，其特征在于，所述的第一原料油喷头密封固定套设在所述的中空管的内部，且所述的第一原料油的头部伸出所述的中空管位于第一反应炉的内部。

6.如权利要求4所述的一种环流型炭黑反应炉，其特征在于，所述的中空管的后端同轴固定设置有密封板，所述的密封板与所述的螺旋叶片相固定，所述的密封板与所述的第一反应炉密封固定。

7.如权利要求1所述的一种炭黑反应炉，其特征在于，所述的第一反应炉两侧设置的第二反应炉的中轴线相互平行。

8.如权利要求1所述的一种炭黑反应炉，其特征在于，两个第二反应炉中轴线之间的距离大于第一反应炉后端部的半径，且小于第一反应炉后端部的直径。

9.如权利要求1所述的一种环流型炭黑反应炉，其特征在于，所述的第一反应炉的后部还固定连接有急冷室，所述的急冷室固定设置多个有绕其中心轴均匀分布的急冷喷头，所述的急冷喷头的头部伸入到急冷室的内部。

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