CN114574003A - 一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉，包括依次连接的炉头、喷燃器、燃烧段、喉管段、反应段、急冷段、锥段和停留段，急冷段包括第一急冷段和第二急冷段，第一急冷段的一端与反应段连接，第一急冷段的另一端与第二急冷段连接，第一急冷段与反应段连接的一端的内径与反应段的内径相同，第一急冷段与第二急冷段连接的一端的内径与第二急冷段的内径相同，第一急冷段与反应段连接的一端的内径小于第一急冷段与第二急冷段连接的一端的内径。达到的技术效果为：对于高品质炭黑，有效延长了反应段的距离，使得炭黑的生成始终处于同一环境中，从而避免由于炭黑生成环境的不稳定而导致炭黑品质的波动。

Description

一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，具体涉及一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉。

背景技术

随着炭黑市场对炭黑产品品质的要求越来越高，如何提升和有效的把控产品质量及其稳定性是我们面临和必须解决的问题。炭黑分厂油炉法炭黑反应炉里存在着两个反应，燃料油或气烃的燃烧反应是炭黑制造的第一反应，原料油热氧化分解(裂解)反应是炭黑制造的第二反应。

炭黑主要在第二反应中生成，是吸热反应(除乙炔炭黑外)。燃料和原料油分别进入反应炉，燃料(气烃或液烃)首先进入反应炉燃烧段，完全燃烧(热氧化)生成高温燃余气，以提供制造炭黑反应所需的热动能。进入反应炉喉管段的原料油，在高温燃余气提供的热动能的作用下，在反应段热氧化分解(裂解)生成炭黑。热氧化分解法，即不完全燃烧法，是一个最重要的生产方法；热裂解法，即在无氧条件下烃类热裂解，仅起到一个很有限的作用。热氧化分解过程可按气流标准进一步细分为在扩散流中生成的炭黑和在湍流中生成的炭黑。

在反应段内生成的炭黑属于湍流环境，在反应段出口至急冷水枪前生成的炭黑属于扩散流环境。对于高吸碘、高吸油的高品炭黑，如何控制产品质量的稳定性一直是一个难题。现有的反应炉在实际生产过程中，高品炭黑吸碘值、吸油值由于炭黑生成环境的不稳定而波动，体现在中间分析数据值的上下波动，控制较难。因此，亟需一种新型的反应炉，以便于解决上述技术问题。

发明内容

为此，本发明提供一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉，以解决现有技术中的上述问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉，包括依次连接的炉头、喷燃器、燃烧段、喉管段、反应段、急冷段、锥段和停留段，所述急冷段包括第一急冷段和第二急冷段，所述第一急冷段的一端与所述反应段连接，所述第一急冷段的另一端与所述第二急冷段连接，所述第一急冷段与所述反应段连接的一端的内径与所述反应段的内径相同，所述第一急冷段与所述第二急冷段连接的一端的内径与所述第二急冷段的内径相同，所述第一急冷段与所述反应段连接的一端的内径小于所述第一急冷段与所述第二急冷段连接的一端的内径。

进一步地，所述第一急冷段包括第一隔热套、第二支撑座和多组第二水枪通道，所述第一隔热套安装在所述第二支撑座上，多组所述第二水枪通道分别沿所述第一隔热套的长度方向等间隔设置，每组所述第二水枪通道包括多个第二水枪通道，多个所述第二水枪通道垂直于所述第一隔热套的轴线并环形阵列设置，所述第二水枪通道贯穿所述第一隔热套；所述第一隔热套包括第三内隔热层和第三外隔热层，所述第三外隔热层套设在所述第三内隔热层的外部，所述第三内隔热层合围形成第三通道，所述第三通道为台阶孔状。

进一步地，所述第一急冷段还包括第五法兰、第六法兰和第二吊装座，所述第五法兰和所述第六法兰分别设置在所述第一隔热套的两端，所述第二吊装座设置在所述第一隔热套的侧壁上。

进一步地，所述第二急冷段包括第二隔热套、第三支撑座和多组第三水枪通道，所述第二隔热套安装在所述第三支撑座上，多组所述第三水枪通道分别沿所述第二隔热套的长度方向等间隔设置，每组所述第三水枪通道包括多个第三水枪通道，多个所述第三水枪通道垂直于所述第二隔热套的轴线并环形阵列设置，所述第三水枪通道贯穿所述第二隔热套；所述第二隔热套包括第四内隔热层和第四外隔热层，所述第四外隔热层套设在所述第四内隔热层的外部，所述第四内隔热层合围形成第四通道，所述第四通道为圆柱状。

进一步地，所述第二急冷段还包括第七法兰、第八法兰和第三吊装座，所述第七法兰和所述第八法兰分别设置在所述第二隔热套的两端，所述第三吊装座设置自所述第二隔热套的侧壁上。

进一步地，所述喉管段包括第三隔热套、第一水枪通道、第一法兰和第二法兰，所述第一水枪通道的数量为多个，多个所述第一水枪通道分别垂直于所述第三隔热套的轴线并环形阵列设置，所述第一水枪通道贯穿所述第三隔热套；所述第一法兰和所述第二法兰分别设置在所述第三隔热套的两端，所述第三隔热套包括第一内隔热层和第一外隔热层，所述第一外隔热层套设在所述第一内隔热层的外部，所述第一内隔热层合围形成第一通道，所述第一通道为漏斗状。

进一步地，所述反应段包括第四隔热套、第三法兰和第四法兰，所述第三法兰和所述第四法兰分别设置在所述第四隔热套的两端，所述第四隔热套包括第二内隔热层和第二外隔热层，所述第二外隔热层套设在所述第二内隔热层的外部，所述第二内隔热层合围形成第二通道。

进一步地，所述反应段还包括第一支撑座和第一吊装座，所述第四隔热套安装在所述第一支撑座上，所述第一吊装座设置在所述第四隔热套的侧壁上。

进一步地，还包括第一底座和第二底座，所述炉头、所述喷燃器和所述燃烧段均安装在所述第一底座上，所述反应段和所述急冷段均安装在所述第二底座上。

进一步地，所述第三内隔热层采用锆铬刚玉填充，所述第三外隔热层采用氧化铝空心球填充。

本发明具有如下优点：第一急冷段与反应段连接的一端的内径与反应段的内径相同，对于高品质炭黑，有效延长了反应段的距离，使得炭黑的生成始终处于同一环境中，从而避免由于炭黑生成环境的不稳定而导致炭黑品质的波动；第一急冷段与第二急冷段连接的一端的内径与第二急冷段的内径相同，第一急冷段与反应段连接的一端的内径小于第一急冷段与第二急冷段连接的一端的内径，能够确保第一急冷段和第二急冷段的吻合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其他的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明一些实施例提供的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉的剖面图。

图2为本发明一些实施例提供的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉的喉管段的纵剖图。

图3为本发明一些实施例提供的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉的喉管段的横剖图。

图4为本发明一些实施例提供的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉的反应段的纵剖图。

图5为本发明一些实施例提供的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉的反应段的横剖图。

图6为本发明一些实施例提供的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉的第一急冷段的纵剖图。

图7为本发明一些实施例提供的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉的第一急冷段的横剖图。

图8为本发明一些实施例提供的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉的第二急冷段的纵剖图。

图9为本发明一些实施例提供的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉的第二急冷段的横剖图。

图中：1、炉头，2、喷燃器，3、燃烧段，4、喉管段，5、反应段，6、第一急冷段，7、第二急冷段，8、锥段，9、第一停留段，10、第二停留段，11、第一底座，12、第二底座，13、第一内隔热层，14、第一外隔热层，15、第一通道，16、第一水枪通道，17、第一法兰，18、第二法兰，19、第二内隔热层，20、第二外隔热层，21、第二通道，22、第一支撑座，23、第三法兰，24、第四法兰，25、第一吊装座，26、第三通道，27、第三内隔热层，28、第三外隔热层，29、第二水枪通道，30、第二支撑座，31、第五法兰，32、第六法兰，33、第二吊装座，34、第四通道，35、第四内隔热层，36、第四外隔热层，37、第三水枪通道，38、第三支撑座，39、第七法兰、40、第八法兰，41、第三吊装座。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图9所示，本发明第一方面实施例中的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉，包括依次连接的炉头1、喷燃器2、燃烧段3、喉管段4、反应段5、急冷段、锥段8和停留段，急冷段包括第一急冷段6和第二急冷段7，第一急冷段6的一端与反应段5连接，第一急冷段6的另一端与第二急冷段7连接，第一急冷段6与反应段5连接的一端的内径与反应段5的内径相同，第一急冷段6与第二急冷段7连接的一端的内径与第二急冷段7的内径相同，第一急冷段6与反应段5连接的一端的内径小于第一急冷段6与第二急冷段7连接的一端的内径。

在上述实施例中，需要说明的是，停留段包括第一停留段9和第二停留段10，第一停留段9的一端与所述锥段8连接，第一停留段9的另一端与第二停留段连接；第一急冷段6的总长度为1521mm，第一急冷段6与第二急冷段7内径相同的一段的长度为114mm。

上述实施例达到的技术效果为：第一急冷段6与反应段5连接的一端的内径与反应段5的内径相同，对于高品质炭黑，有效延长了反应段的距离，使得炭黑的生成始终处于同一环境中，保障了稳定性，从而避免由于炭黑生成环境的不稳定而导致炭黑品质的波动，能够显著提升高品质炭黑的产品质量；第一急冷段6与第二急冷段7连接的一端的内径与第二急冷段7的内径相同，第一急冷段6与反应段5连接的一端的内径小于第一急冷段6与第二急冷段7连接的一端的内径，能够确保第一急冷段6和第二急冷段7的吻合。

可选的，如图1至图9所示，在一些实施例中，第一急冷段6包括第一隔热套、第二支撑座30和多组第二水枪通道29，第一隔热套安装在第二支撑座30上，多组第二水枪通道29分别沿第一隔热套的长度方向等间隔设置，每组第二水枪通道29包括多个第二水枪通道29，多个第二水枪通道29垂直于第一隔热套的轴线并环形阵列设置，第二水枪通道29贯穿第一隔热套；第一隔热套包括第三内隔热层27和第三外隔热层28，第三外隔热层28套设在第三内隔热层27的外部，第三内隔热层27合围形成第三通道26，第三通道26为台阶孔状。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，第二水枪通道29的数量为四组，每组包括四个第二水枪通道29，生产过程中根据使用需求，在不同位置处的第二水枪通道29中插设冷却水枪，冷却水枪的枪头伸入第三通道26中3mm至5mm；第二支撑座30上设有多个加强肋版。

进一步地，第三内隔热层27采用锆铬刚玉填充，第三外隔热层28采用氧化铝空心球填充。

上述可选的实施例的有益效果为：第一隔热套包括第三内隔热层27和第三外隔热层28，第三外隔热层28套设在第三内隔热层27的外部，第三内隔热层27合围形成第三通道26，第三内隔热层27和第三外隔热层28结合使用隔热效果更好；冷却水枪的枪头伸入第三通道26中3mm至5mm，能够有效确保第一急冷段6内急冷水雾化及覆盖效果良好。

可选的，如图1至图9所示，在一些实施例中，第一急冷段6还包括第五法兰31、第六法兰32和第二吊装座33，第五法兰31和第六法兰32分别设置在第一隔热套的两端，第二吊装座33设置在第一隔热套的侧壁上。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，第一隔热套的外部设有炉壳，第五法兰31、第六法兰32和第二吊装座33均安装在炉壳上；第二吊装座33的数量为多个，多个第二吊装座33互相对称设置，第二吊装座33上设有吊装孔。

上述可选的实施例的有益效果为：通过设置第五法兰31和第六法兰32，便于与其他部件相连接，通过设置第二吊装座33，方便起吊安装和拆卸。

可选的，如图1至图9所示，在一些实施例中，第二急冷段7包括第二隔热套、第三支撑座38和多组第三水枪通道37，第二隔热套安装在第三支撑座38上，多组第三水枪通道37分别沿第二隔热套的长度方向等间隔设置，每组第三水枪通道37包括多个第三水枪通道37，多个第三水枪通道37垂直于第二隔热套的轴线并环形阵列设置，第三水枪通道37贯穿第二隔热套；第二隔热套包括第四内隔热层35和第四外隔热层36，第四外隔热层36套设在第四内隔热层35的外部，第四内隔热层35合围形成第四通道34，第四通道34为圆柱状。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，第三水枪通道37的数量为四组，每组第三水枪通道37包括四个第三水枪通道37，生产过程中根据使用需求，在不同位置处的第三水枪通道37内插设冷却水枪，冷却水枪的枪头伸入第四通道34中3mm至5mm。

进一步地，第二急冷段7还包括第七法兰39、第八法兰40和第三吊装座41，第七法兰39和第八法兰40分别设置在第二隔热套的两端，第三吊装座41设置自第二隔热套的侧壁上。

进一步地，第一急冷段6和第二急冷段7之间通过第六法兰32和第七法兰39连接，第六法兰32和第七法兰39之间设有密封层，密封层采用陶瓷纤维毡制成。

进一步地，第二隔热套的外部设有炉壳，第七法兰39、第八法兰40和第三吊装座41均安装在炉壳上；第三吊装座41的数量为两个，两个第三吊装座41对称设置。

上述可选的实施例的有益效果为：第二急冷段7结构简单，拆卸安装方便。

可选的，如图1至图9所示，在一些实施例中，喉管段4包括第三隔热套、第一水枪通道16、第一法兰17和第二法兰18，第一水枪通道16的数量为多个，多个第一水枪通道16分别垂直于第三隔热套的轴线并环形阵列设置，第一水枪通道16贯穿第三隔热套；第一法兰17和第二法兰18分别设置在第三隔热套的两端，第三隔热套包括第一内隔热层13和第一外隔热层14，第一外隔热层14套设在第一内隔热层13的外部，第一内隔热层13合围形成第一通道15，第一通道15为漏斗状。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，第三隔热套的外部设有炉壳，第一法兰17和第二法兰18均安装在炉壳上；第一水枪通道16设为数量为八个。

进一步地，反应段5包括第四隔热套、第三法兰23和第四法兰24，第三法兰23和第四法兰24分别设置在第四隔热套的两端，第四隔热套包括第二内隔热层19和第二外隔热层20，第二外隔热层20套设在第二内隔热层19的外部，第二内隔热层19合围形成第二通道21。

进一步地，反应段5还包括第一支撑座22和第一吊装座25，第四隔热套安装在第一支撑座22上，第一吊装座25设置在第四隔热套的侧壁上。

进一步地，第四隔热套的外部设有炉壳，第三法兰23、第四法兰24和第一吊装座25均安装在炉壳上。

上述可选的实施例的有益效果为：喉管段4和反应段5互相配合组装方便快捷，便于安装和拆卸。

可选的，如图1至图9所示，在一些实施例中，还包括第一底座11和第二底座12，炉头1、喷燃器2和燃烧段3均安装在第一底座11上，反应段5和急冷段均安装在第二底座12上。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，第一底座11和第二底座12均采用钢材制成。

上述可选的实施例的有益效果为：通过设置第一底座11和第二底座12，能够为整个反应炉提供良好的支撑作用，保障反应炉的稳定性。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

Claims (10)

1.一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉，其特征在于，包括依次连接的炉头(1)、喷燃器(2)、燃烧段(3)、喉管段(4)、反应段(5)、急冷段、锥段(8)和停留段，所述急冷段包括第一急冷段(6)和第二急冷段(7)，所述第一急冷段(6)的一端与所述反应段(5)连接，所述第一急冷段(6)的另一端与所述第二急冷段(7)连接，所述第一急冷段(6)与所述反应段(5)连接的一端的内径与所述反应段(5)的内径相同，所述第一急冷段(6)与所述第二急冷段(7)连接的一端的内径与所述第二急冷段(7)的内径相同，所述第一急冷段(6)与所述反应段(5)连接的一端的内径小于所述第一急冷段(6)与所述第二急冷段(7)连接的一端的内径。

2.根据权利要求1所述的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉，其特征在于，所述第一急冷段(6)包括第一隔热套、第二支撑座(30)和多组第二水枪通道(29)，所述第一隔热套安装在所述第二支撑座(30)上，多组所述第二水枪通道(29)分别沿所述第一隔热套的长度方向等间隔设置，每组所述第二水枪通道(29)包括多个第二水枪通道(29)，多个所述第二水枪通道(29)垂直于所述第一隔热套的轴线并环形阵列设置，所述第二水枪通道(29)贯穿所述第一隔热套；所述第一隔热套包括第三内隔热层(27)和第三外隔热层(28)，所述第三外隔热层(28)套设在所述第三内隔热层(27)的外部，所述第三内隔热层(27)合围形成第三通道(26)，所述第三通道(26)为台阶孔状。

3.根据权利要求2所述的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉，其特征在于，所述第一急冷段(6)还包括第五法兰(31)、第六法兰(32)和第二吊装座(33)，所述第五法兰(31)和所述第六法兰(32)分别设置在所述第一隔热套的两端，所述第二吊装座(33)设置在所述第一隔热套的侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉，其特征在于，所述第二急冷段(7)包括第二隔热套、第三支撑座(38)和多组第三水枪通道(37)，所述第二隔热套安装在所述第三支撑座(38)上，多组所述第三水枪通道(37)分别沿所述第二隔热套的长度方向等间隔设置，每组所述第三水枪通道(37)包括多个第三水枪通道(37)，多个所述第三水枪通道(37)垂直于所述第二隔热套的轴线并环形阵列设置，所述第三水枪通道(37)贯穿所述第二隔热套；所述第二隔热套包括第四内隔热层(35)和第四外隔热层(36)，所述第四外隔热层(36)套设在所述第四内隔热层(35)的外部，所述第四内隔热层(35)合围形成第四通道(34)，所述第四通道(34)为圆柱状。

5.根据权利要求4所述的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉，其特征在于，所述第二急冷段(7)还包括第七法兰(39)、第八法兰(40)和第三吊装座(41)，所述第七法兰(39)和所述第八法兰(40)分别设置在所述第二隔热套的两端，所述第三吊装座(41)设置自所述第二隔热套的侧壁上。

6.根据权利要求1所述的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉，其特征在于，所述喉管段(4)包括第三隔热套、第一水枪通道(16)、第一法兰(17)和第二法兰(18)，所述第一水枪通道(16)的数量为多个，多个所述第一水枪通道(16)分别垂直于所述第三隔热套的轴线并环形阵列设置，所述第一水枪通道(16)贯穿所述第三隔热套；所述第一法兰(17)和所述第二法兰(18)分别设置在所述第三隔热套的两端，所述第三隔热套包括第一内隔热层(13)和第一外隔热层(14)，所述第一外隔热层(14)套设在所述第一内隔热层(13)的外部，所述第一内隔热层(13)合围形成第一通道(15)，所述第一通道(15)为漏斗状。

7.根据权利要求1所述的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉，其特征在于，所述反应段(5)包括第四隔热套、第三法兰(23)和第四法兰(24)，所述第三法兰(23)和所述第四法兰(24)分别设置在所述第四隔热套的两端，所述第四隔热套包括第二内隔热层(19)和第二外隔热层(20)，所述第二外隔热层(20)套设在所述第二内隔热层(19)的外部，所述第二内隔热层(19)合围形成第二通道(21)。

8.根据权利要求7所述的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉，其特征在于，所述反应段(5)还包括第一支撑座(22)和第一吊装座(25)，所述第四隔热套安装在所述第一支撑座(22)上，所述第一吊装座(25)设置在所述第四隔热套的侧壁上。

9.根据权利要求1所述的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉，其特征在于，还包括第一底座(11)和第二底座(12)，所述炉头(1)、所述喷燃器(2)和所述燃烧段(3)均安装在所述第一底座(11)上，所述反应段(5)和所述急冷段均安装在所述第二底座(12)上。

10.根据权利要求2所述的一种用于提升高品质炭黑质量稳定性的反应炉，其特征在于，所述第三内隔热层(27)采用锆铬刚玉填充，所述第三外隔热层(28)采用氧化铝空心球填充。

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