CN117091407A - 一种高导电炭黑生产用反应炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高导电炭黑生产用反应炉，反应炉由左到右依次包括燃烧段、喉管段、反应段以及冷却段，燃烧段左端设有空气进口以及燃气进口，冷却段底部设有出口，喉管段上设有三组油枪组件，冷却段上设有冷却循环组件，冷却段端面设有排气管以及驱动组件，所述驱动组件包括电机、轴杆以及偏心轮；本发明通过设置的冷却循环组件以及油枪组件，使得被冷却段使用后的液体产生的热能能够进行利用，对油枪组件内的原料油进行预热，通过设置驱动组件以及活塞组件等部件，改变活塞组件的压缩比，还可以控制第一液管开关，从而改变三组油枪组件的预热。

Description

一种高导电炭黑生产用反应炉

技术领域

本发明涉及炭黑生产技术领域，具体是涉及一种高导电炭黑生产用反应炉。

背景技术

炭黑是一种无定形碳，轻、松且极细的黑色粉末，表面积非常大，是含碳物质在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。炭黑的结构性是以炭黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度来表示的。常用吸油值表示结构性，吸油值越大，炭黑结构性越高，容易形成空间网络通道，而且不易破坏。炭黑按性能区分有补强炭黑、导电炭黑、耐磨炭黑等，由于其高导电性、高耐磨性、高强度等特性，在许多领域都有广泛应用，如橡胶、塑料、油墨、涂料、化妆品等。为了满足市场需求，炭黑生产已成为一个重要的工业领域。导电炭黑是具有低电阻或高电阻性能的炭黑，可赋予制品导电或防静电作用，其特点为粒径小，比表面积大且粗糙，结构高，表面洁净(化合物少)等。

炭黑的生产过程需要反应炉，通常采用燃煤反应炉和燃气反应炉两种形式。但是，由于燃煤反应炉会产生大量的二氧化碳和其他有害物质，对环境造成严重污染，因此燃气反应炉逐渐成为炭黑生产的主流形式。随着科技的发展，高导电炭黑的应用越来越广泛，对炭黑生产的要求也越来越高。

现在大部分的炭黑反应炉，原料油均是通过额外设置的外部预热设备预热后再送入喉管段内，且原料油运送至油枪时，预热后的原料油热量也会有所消散，原料油进入喉管段后的雾化效果一般，因此，现需设计一种高导电炭黑生产用反应炉。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高导电炭黑生产用反应炉。

本发明的技术方案是：一种高导电炭黑生产用反应炉，所述反应炉由左到右依次包括燃烧段、喉管段、反应段以及冷却段，所述燃烧段端面上设有空气进口以及燃气进口，所述冷却段底部设有用于炭黑排出的出口，所述喉管段上设有用于向喉管段喷油的三组油枪组件，所述冷却段上设有冷却循环组件，冷却段端面设有排气管以及驱动组件；

所述冷却循环组件包括螺旋设置在冷却段内壁的冷却歧管、设置在油枪组件外侧并与油枪组件一一对应的第一液管以及急冷锅炉，所述冷却歧管的进液管以及出液管均与所述急冷锅炉连通，所述第一液管通过第二液管与所述出液管连通；

所述驱动组件包括电机、轴杆以及偏心轮，冷却段上设有用于支撑所述电机的支架，电机的输出轴上设有一端与其固定连接的第一连杆，所述第一连杆另一端与所述轴杆一端连接，轴杆另一端设有中部与其转动连接的V形连杆，所述V形连杆一端设有一端与其铰接的第二连杆，V形连杆另一端设有与其铰接的活塞组件，所述偏心轮外侧设有与其转动连接的圆环，所述第二连杆另一端与所述圆环固定连接，偏心轮的偏心轴一端贯穿所述支架并设有用于操控偏心轮转动以控制活塞组件压缩比的把手；

所述活塞组件与第二液管一端对接；

由靠近驱动组件一侧将三组所述油枪组件依次分为第一喷油段、第二喷油段，且所述第一喷油段与第二喷油段之间的第二液管上设有用于利用活塞组件的压缩比进行开启或闭合的压力阀。

说明：本发明通过设置的冷却循环组件以及油枪组件，使得被冷却段使用后的液体产生的热能能够进行利用，对油枪组件内的原料油进行预热，对热量再利用，提高资源利用率，通过设置驱动组件以及活塞组件，使得活塞组件的压缩比发生改变，控制压力阀的开关，进而控制三个第一液管的进水状况，从而改变第一液管对油枪组件的预热效果。

进一步地，所述油枪组件包括呈环形且套设在喉管段上的油管以及多个在周向均匀设置在所述油管上的油枪组成，三组油枪组件上的油枪交错分布，所述喉管段上设有用于油枪插入的通孔，所述压力阀分别设置在三个所述油管之间的第二液管上。

说明：油枪周向均匀排列在喉管段上，使原料油的反应温度分布更加均匀，从而提高原料油的雾化效果，提高炭黑质量和产量。

进一步地：第一喷油段为靠近驱动组件一侧的第一组的油枪组件，所述第二喷油段为所述第一组的油枪组件的后两组的油枪组件。

说明：通过设置第一喷油段以及第二喷油段，可依据具体的原料油量对第一喷油段以及第二喷油段的开启调整。

进一步地，所述偏心轮的端面边缘处设有竖板，所述竖板上设有与其滑动连接的滑杆，所述滑杆一端沿竖直方向设有连接板固定连接，所述连接板上设有与滑杆平行的螺纹杆，所述螺纹杆一端贯穿连接板上的螺纹孔，螺纹杆与第一液管上设有支撑件转动连接，螺纹杆两端均设有一端与其固定的连接杆；

所述第二喷油段的两个油管内均设有与所述通孔一一对应且用于封堵通孔的堵块以及连接环，每个所述堵块与所述连接环固定连接，连接环与油管内壁滑动连接，两个所述连接杆另一端均贯穿各自对应的油管并与连接环铰接，连接杆与油管的条形孔通过橡胶密封膜密封连接。

说明：通过设置的滑杆以及竖板等部件，使得活塞组件的压缩比在改变的同时，可以改变连接板的位置，通过连接板上的螺纹孔与螺纹杆配合，使得堵块的位置发生改变，进而控制油管上的通孔的开启，从而改变油枪组件内的油量。

进一步地，所述滑杆与第二液管上设有的支撑杆滑动连接，第二液管外侧设有保护壳。

说明：第二液管上的支撑杆对滑杆进行支撑，使得滑杆能够在偏心轮的带动下进行平稳的滑动，通过设置的保护壳，对驱动组件以及第二液管等部件进行保护，并减少灰尘进入各传动件内影响传动效果。

进一步地，所述排气管上设有与其连通的袋式过滤器。

说明：炭黑反应炉在生产的过程中会产生大量气体，通过设置袋式过滤器，使排出气体中的炭黑粉尘能够被过滤，从而能够有效阻挡炭黑排放至大气中，避免对环境造成一定的污染。

进一步地，所述第二液管内以及出液管内均设有单向阀。

说明：通过利用单向阀与活塞组件配合，能够将冷却歧管使用过后的水送至第一液管内进行重复利用，对油枪组件中的原料油进行预热。

进一步地，所述活塞组件包括活塞杆以及活塞筒，所述活塞杆一端与所述V形连杆的另一端铰接。

说明：通过活塞组件能够将使用过后的水送至第一液管内，对原料油进行预热，活塞杆一端与V形连杆铰接，使得V形连杆能够带动活塞组件运行。

进一步地，所述反应段内设置有加热装置。

说明：加热装置采用等离子加热装置，等离子加热装置能够使反应段的炉温保持在1980-2080°℃范围内，使得原料油在反应段内充分裂解生成炭黑。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过设置的冷却循环组件以及油枪组件，使得被冷却段使用后的液体产生的热能能够进行利用，对油枪组件内的原料油进行预热，提高炭黑质量和产量，通过设置驱动组件以及活塞组件，转动偏心轮，使得圆环相对于V形连杆产生较远距离以及较近距离，进而改变活塞组件的压缩比，从而改变第一液管对油枪组件的预热效果。

(2)本发明通过通过设置的滑杆以及竖板等部件，使得活塞组件的压缩比在改变的同时，可以改变连接板的位置，通过连接板上的螺纹孔与螺纹杆配合，使得堵块的位置发生改变，进而控制油管上的通孔的开启，从而改变油枪组件内的油量。

附图说明

图1是本发明反应炉的外观示意图；

图2是本发明反应炉的结构示意图；

图3是本发明冷却循环组件的结构示意图；

图4是本发明滑杆与第三液管的位置关系示意图；

图5是本发明驱动组件的结构示意图；

图6是本发明油枪组件的位置示意图；

图7是本发明图6的A处放大图；

图8是本发明油管的内部结构示意图；

其中，1-燃烧段、2-喉管段、21-油枪组件、211-油管、212-油枪、3-反应段、4-冷却段、41-冷却循环组件、411-冷却歧管、412-第一液管、413-第二液管、5、排气管、6-驱动组件、61-电机、611-支架、62-轴杆、63-偏心轮、631-圆环、632-竖板、633-滑杆、634-连接环、635-堵块、636-连接杆、637-把手、638-螺纹杆、639-连接板、64-第一连杆、65-V形连杆、66-第二连杆、7-活塞组件、71-活塞杆、72-活塞筒。

具体实施方式

下面结合具体实施方式来对本发明进行更进一步详细的说明，以更好地体现本发明的优势。

实施例1

如图2所示，一种高导电炭黑生产用反应炉，所述反应炉由左到右依次包括燃烧段1、喉管段2、反应段3以及冷却段4，所述燃烧段1端面上设有空气进口以及燃气进口，所述冷却段4底部设有用于炭黑排出的出口，所述喉管段2上设有用于向喉管段2喷油的三组油枪组件21，所述冷却段4上设有冷却循环组件41，冷却段4端面设有排气管5以及驱动组件6；

如图3所示，所述冷却循环组件41包括螺旋设置在冷却段4内壁的冷却歧管411、设置在油枪组件21外侧并与油枪组件21一一对应的第一液管412以及急冷锅炉，所述冷却歧管411的进液管以及出液管均与所述急冷锅炉连通，所述进液管位于上侧，下侧为出液管，所述第一液管412通过第二液管413与所述出液管连通；

如图1、3、5所示，所述驱动组件6包括电机61、轴杆62以及偏心轮63，冷却段4上设有用于支撑所述电机61的支架611，电机61的输出轴上设有右端与其固定连接的第一连杆64，所述第一连杆64左端与所述轴杆62左端连接，轴杆62右端设有中部与其转动连接的V形连杆65，所述V形连杆65的夹角为150°，所述V形连杆65左端设有右端与其铰接的第二连杆66，V形连杆65右端设有与其铰接的活塞组件7，所述偏心轮63外侧设有与其转动连接的圆环631，所述第二连杆66左端与所述圆环631固定连接，偏心轮63的偏心轴左端贯穿所述支架611并设有用于操控偏心轮63转动以控制活塞组件7压缩比的把手637，所述偏心轴距离偏心轮63的圆心距离为10cm；

如图4所示，所述活塞组件7与第二液管413一端对接，由靠近驱动组件6一侧将三组所述油枪组件21依次分为第一喷油段、第二喷油段，且所述第一喷油段与第二喷油段之间的第二液管413上设有用于利用活塞组件7的压缩比进行开启或闭合的压力阀，单向阀选用选用市售的单向阀或根据市售的单向阀进行外观调整以适配本装置中；

如图5所示，所述活塞组件7包括活塞杆71以及活塞筒72，所述活塞杆71一端与V形连杆65转动连接；

如图6所示，所述油枪组件21包括呈环形且套设在喉管段2上的油管211以及八个周向均匀设置在所述油管211上的油枪212组成，三组油枪组件21上的油枪212交错分布，所述喉管段2上设有用于油枪212插入的通孔，第一喷油段为靠近驱动组件6一侧的第一组的油枪组件21，所述第二喷油段为所述第一组的油枪组件21的后两组的油枪组件21；

所述滑杆633与第二液管413上设有的滑动连接，所述支撑板设有两个，用于支撑滑杆633，第二液管413外侧设有保护壳414；

所述刮板72两面均设有毛刷，位于滤网71下方的排气管5上设有排炭窗口，所述排炭窗口可以手动打开；

所述反应段3内设置有加热装置；

电机61选用市售的转动电机或根据市售的转动电机进行外观调整以适配本装置中；

上述装置的运行方法如下：

将混合燃气以流速370kg/h从燃气进口喷入燃烧段1内，所述混合燃气为乙炔和甲烷按体积比为1:1混合而成，将空气经预热至940℃后，以122KPa的压力从空气进口喷入燃烧段1，使混合燃气在燃烧段1内燃烧；

原料油经过预热至270℃，以流速1400kg/h从油枪212喷入到喉管段2内，乙炔气体以流速33kg/h喷入到喉管段2内，原料油与乙炔气体在喉管段2处充分混合均匀后进入到反应段3内；

使用等离子加热装置使反应段3的炉温保持在2010℃左右；原料油在反应段3内充分裂解生成炭黑；炭黑由反应段3进入到冷却段4内以950℃/s的速度迅速降温至265℃，形成结构稳定的高导电炭黑，之后出口排出，产生的气体从排气管5排出；

三组油枪组件21均开启时(即，同时启用第二喷油段+第一喷油段)，将如图5所示位置的把手637正转转动180°，使得偏心轮63转动半圈，从而带动圆环631向左移动10cm，圆环631带动第二连杆66向左移动并增大V形连杆65的转动角度，V形连杆65带动活塞杆71移动的范围增大，从而提高活塞组件7的压缩比，此时的压缩比产生的压力能够打开压力阀，预热时，冷却歧管411内的冷水对炭黑进行降温，冷水温度升高，从出液管排出，开启电机61，带动第一连杆64绕电机61的输出轴进行转动，第一连杆64带动其上轴杆62进行转动，轴杆62带动V形连杆65绕轴杆62进行摆动，V形连杆65右端带动活塞杆71进行移动，活塞杆71向左移动时，带动与活塞杆71转动连接的活塞向左移动，打开出液管内的单向阀，使得出液管内的升温液体进入到第二液管413内，活塞杆71向右移动时，出液管内的单向阀被关闭，第二液管413内的单向阀被打开，第二液管413内的液体进入到三个第一液管412内，对三组油枪组件21内的原料油进行预热，使用后的液体可排入急冷锅炉进行重复利用；

把手637反转转动180°复位时，与上述原理相同，圆环631复位，圆环V形连杆65的转动角度降低，V形连杆65带动活塞杆71移动的范围减少，从而降低活塞组件7的压缩比，压力阀不打开，与两组油枪组件21一一对应的两个第一液管412停止工作。

实施例2

如图5、7所示，所述偏心轮63的端面边缘处设有竖板632，所述竖板632上设有与其滑动连接的滑杆633，所述滑杆633右端与沿竖直方向设置的连接板639固定连接，所述连接板639上部设有与滑杆633同方向的螺纹杆638，所述螺纹杆638左端贯穿连接板639上的螺纹孔，螺纹杆638与第一液管412上设有支撑件转动连接，螺纹杆638两端均设有与其铰接的连接杆636；

如图8所示，所述第二喷油段的两个油管211内均设有与所述孔一一对应且用于封堵孔的堵块635以及连接环634，每个所述堵块635与所述连接环634固定连接，连接环634与油管211内壁滑动连接，两个所述连接杆636左端均贯穿各自对应的油管211并与连接环634铰接，连接杆636与油管211的条形孔通过橡胶密封膜密封连接；

上述装置的运行方法如下：

当使用三组油枪组件21(即，同时启用第二喷油段+第一喷油段)调节为一组油枪组件21(即，仅启用第一喷油段)时，调节方式为：将把手637复位并位于初始位置，使得偏心轮63转动半圈复位，带动其上的竖板632向右移动复位，竖板632推动滑杆633向右移动复位，滑杆633带动其上的连接板639向右移动复位，螺纹杆638通过与连接板639上的螺纹孔配合进行转动，从而带动与其铰接的连接杆636进行转动，从而使得油管211内的连接环634绕连接环634的圆心转动，从而带动堵块635在通孔处移动，从而关闭两个油管211上的通孔，使得第二喷油段不工作。

实施例3

本实施例与实施例1不同之处在于，所述排气管5上设有与其连通的袋式过滤器，通过设置袋式过滤器，使排出气体中的炭黑粉尘能够被过滤，从而能够有效阻挡炭黑排放至大气中，避免对环境造成一定的污染。

Claims (9)

1.一种高导电炭黑生产用反应炉，其特征在于，所述反应炉由左到右依次包括燃烧段(1)、喉管段(2)、反应段(3)以及冷却段(4)，所述燃烧段(1)端面上设有空气进口以及燃气进口，所述冷却段(4)底部设有用于炭黑排出的出口，所述喉管段(2)上设有用于向喉管段(2)喷油的三组油枪组件(21)，所述冷却段(4)上设有冷却循环组件(41)，冷却段(4)端面设有排气管(5)以及驱动组件(6)；

所述冷却循环组件(41)包括螺旋设置在冷却段(4)内壁的冷却歧管(411)、设置在油枪组件(21)外侧并与油枪组件(21)一一对应的第一液管(412)以及急冷锅炉，所述冷却歧管(411)的进液管以及出液管均与所述急冷锅炉连通，所述第一液管(412)通过第二液管(413)与所述出液管连通；

所述驱动组件(6)包括电机(61)、轴杆(62)以及偏心轮(63)，冷却段(4)上设有用于支撑所述电机(61)的支架(611)，电机(61)的输出轴上设有一端与其固定连接的第一连杆(64)，所述第一连杆(64)另一端与所述轴杆(62)一端连接，轴杆(62)另一端设有中部与其转动连接的V形连杆(65)，所述V形连杆(65)一端设有一端与其铰接的第二连杆(66)，V形连杆(65)另一端设有与其铰接的活塞组件(7)，所述偏心轮(63)外侧设有与其转动连接的圆环(631)，所述第二连杆(66)另一端与所述圆环(631)固定连接，偏心轮(63)的偏心轴一端贯穿所述支架(611)并设有用于操控偏心轮(63)转动以控制活塞组件(7)压缩比的把手(637)；

所述活塞组件(7)与第二液管(413)一端对接；

由靠近驱动组件(6)一侧将三组所述油枪组件(21)依次分为第一喷油段、第二喷油段，且所述第一喷油段与第二喷油段之间的第二液管(413)上设有用于利用活塞组件(7)的压缩比进行开启或闭合的压力阀。

2.如权利要求1所述的一种高导电炭黑生产用反应炉，其特征在于，所述油枪组件(21)包括呈环形且套设在喉管段(2)上的油管(211)以及多个周向均匀设置在所述油管(211)上的油枪(212)，三组油枪组件(21)上的油枪(212)交错分布，所述喉管段(2)上设有用于油枪(212)插入的通孔。

3.如权利要求1所述的一种高导电炭黑生产用反应炉，其特征在于，第一喷油段为靠近驱动组件(6)一侧的第一组的油枪组件(21)，所述第二喷油段为所述第一组的油枪组件(21)的后两组的油枪组件(21)。

4.如权利要求3所述的一种高导电炭黑生产用反应炉，其特征在于，所述偏心轮(63)的端面边缘处设有竖板(632)，所述竖板(632)上设有与其滑动连接的滑杆(633)，所述滑杆(633)一端沿竖直方向设有连接板(639)固定连接，所述连接板(639)上设有与滑杆(633)平行的螺纹杆(638)，所述螺纹杆(638)一端贯穿连接板(639)上的螺纹孔，螺纹杆(638)与第一液管(412)上设有支撑件转动连接，螺纹杆(638)两端均设有一端与其固定的连接杆(636)；

所述第二喷油段的两个油管(211)内均设有与所述通孔一一对应且用于封堵通孔的堵块(635)以及连接环(634)，每个所述堵块(635)与所述连接环(634)固定连接，连接环(634)与油管(211)内壁滑动连接，两个所述连接杆(636)另一端均贯穿各自对应的油管(211)并与连接环(634)铰接，连接杆(636)与油管(211)的条形孔通过橡胶密封膜密封连接。

5.如权利要求1所述的一种高导电炭黑生产用反应炉，其特征在于，所述滑杆(633)与第二液管(413)上设有的支撑板滑动连接，第二液管(413)外侧设有保护壳(414)。

6.如权利要求1所述的一种高导电炭黑生产用反应炉，其特征在于，所述排气管(5)上设有与其连通的袋式过滤器。

7.如权利要求1所述的一种高导电炭黑生产用反应炉，其特征在于，所述第二液管(413)内、出液管内均设有单向阀。

8.如权利要求6所述的一种高导电炭黑生产用反应炉，其特征在于，所述活塞组件(7)包括活塞杆(71)以及活塞筒(72)，所述活塞杆(71)一端与所述V形连杆(65)的另一端铰接。

9.如权利要求1所述的一种高导电炭黑生产用反应炉，其特征在于，所述反应段(3)内设置有加热装置。