CN117249682B - 一种炭黑反应炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炭黑反应炉，属于反应炉领域，包括燃烧段，所述燃烧段的右侧固定连接有反应段，所述反应段的外表面设置有原料均匀喷洒机构；所述原料均匀喷洒机构用于将原油分散，达到热量将原油均匀热解的作用；所述原料均匀喷洒机构包括与反应段表面固定连接的分液壳。通过在第二容纳槽内的原油通过喷料孔到达反应段的内部，当输料管的原油输出量不变的情况下，通过喷料孔的分散，对反应段内输送的原油量不变的情况下，原油输送更加分散，原油可以均匀热解，并且环形设置喷料孔可以保证混合气体点燃产生的热量可以对每个喷料孔喷出的原油均匀受热，使原油的热解更加均匀，增加原油产生炭黑的量。

Description

一种炭黑反应炉

技术领域

本发明涉及反应炉领域，更具体地说，涉及一种炭黑反应炉。

背景技术

碳黑，又名炭黑，是一种轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10~3000m²/g，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。炭黑反应炉是炉法炭黑生产中的一个核心设备。不同炉型可以生产出性能不同的炭黑品种。炭黑反应炉由单室、双室发展到带喉管的三室炉。产品的品种、质量、原料油的处理量和炭黑的回收率等均与反应炉的炉型、结构、尺寸及气流的状况和流速等密切相关。

喉管段的前端与燃烧段连接，后端与反应段连接，因此前排油枪距离冷却段远，使得原料油的反应时间长，生成的炭黑的吸油值较高，但是产量低。后排油枪距离冷却段近，使得原料油的反应时间短，生成的炭黑产量高，但是吸油值较低，无法满足产品质量要求。

授权公告号为CN103613959B的中国专利公开了炭黑反应炉，通过在喉管段的中部增加中排油枪，提高了高吸油值的炭黑的产量，具体为：与后排油枪相比，喉管段的中排油枪与冷却段的距离远，因此此处原料油的反应时间长，生成的炭黑的吸油值就较高，因而可以获得更多高吸油值的炭黑，因此，与相关技术中的反应炉相比，上述实施例的反应炉生产高吸油值炭黑的产量更高。

授权公告号为CN110746797B的中国专利公开了一种混合型炭黑反应炉，通过调整第二反应段的位置实现第二原料喷嘴距离燃料喷嘴的距离不同，从而改变燃烧室传递到第二原料喷嘴处的温度。温度不同对原料油裂解产生的炭黑的粒径不同从而保证在同一反应炉内生成粒径不同且配比可控的炭黑。

上述第一种方法通过中部增加中排油枪，提高了高吸油值的炭黑的产量，第二种方法通过调整第二反应段的位置实现第二原料喷嘴距离燃料喷嘴的距离不同，但是都是从一侧向管道内部输送原料，导致部分原料没有与燃烧段产生的能量混合，导致部分原料以及能量损失。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种炭黑反应炉，通过在第二容纳槽内的原油通过喷料孔到达反应段的内部，当输料管的原油输出量不变的情况下，通过喷料孔的分散，对反应段内输送的原油量不变的情况下，原油输送更加分散，原油可以均匀热解，并且环形设置喷料孔可以保证混合气体点燃产生的热量可以对每个喷料孔喷出的原油均匀受热，使原油的热解更加均匀，增加原油产生炭黑的量。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种炭黑反应炉，包括燃烧段，所述燃烧段的右侧固定连接有反应段，所述反应段的外表面设置有原料均匀喷洒机构；

所述原料均匀喷洒机构用于将原油分散，达到热量将原油均匀热解的作用；

所述原料均匀喷洒机构包括与反应段表面固定连接的分液壳，所述分液壳的顶部设置有贯穿原料均匀喷洒机构的顶部的输料管，所述分液壳的内部开设有用于容纳原油的第二容纳槽，所述反应段的内部开设有多个呈环形阵列分布的喷料孔，所述喷料孔的内部固定连接有雾化喷头。

进一步的，所述反应段的内部处于原料均匀喷洒机构的左侧开设有两组多个呈环形陈列分布的通孔，所述分液壳的左侧呈环形开设有第一容纳槽，所述第一容纳槽的槽侧靠近分液壳的位置固定连接有导热板，所述导热板的右侧延伸形成导热杆，所述导热杆伸入第二容纳槽的内部。

进一步的，所述第二容纳槽的内部右端设置有与分液壳固定连接的膨胀气囊，所述膨胀气囊的左侧设置有与反应段外表面滑动连接的移动板，所述膨胀气囊的内部开设有多个与喷料孔处于同一水平面的第二圆孔。

进一步的，所述反应段的内部处于通孔上下两端均固定连接有多个第一导向板，且每两个处于对应通孔位置的第一导向板之间均固定连接有第二导向板，所述第一导向板的左侧向反应段的方向翘起。

进一步的，所述分液壳的右侧顶部固定连接有用于输送水的进水管，所述分液壳的右侧内部开设有用于收纳进水管排出水的蓄水槽。

进一步的，所述蓄水槽的槽底开设有多个呈环形阵列分布的第一圆孔，所述反应段的内部对应第一圆孔的位置开设有喷水孔，所述喷水孔的开口朝向右侧。

进一步的，所述反应段的右侧设置有冷却段，所述冷却段的内部设置有黏附清理打散机构，所述黏附清理打散机构包括多个滑动连接于冷却段内部的刮板，所述刮板的内部活动连接有驱动板。

进一步的，所述刮板的顶部固定连接有连接板，所述连接板用于连接多个刮板，多个所述刮板内的驱动板之间相互错开，所述冷却段向连接板的位置开设有延伸块，所述连接板的内部开设有滑槽。

进一步的，所述冷却段的内部固定连接有粉碎板，所述粉碎板左侧固定连接有粉碎齿，所述粉碎板靠近粉碎齿的一侧向左侧延伸形成驱动杆，所述驱动板与刮板之间转动连接有连接杆，所述连接杆表面焊接有扭簧。

进一步的，所述驱动板表面受到的推力大于弹簧处于压缩状态下的弹力，所述驱动板旋转后表面受到的推力小于弹簧处于压缩状态下的弹力。

相比于现有技术，本发明的有益效果：

1、本方案通过在第二容纳槽内的原油通过喷料孔到达反应段的内部，当输料管的原油输出量不变的情况下，通过喷料孔的分散，对反应段内输送的原油量不变的情况下，原油输送更加分散，原油可以均匀热解，并且环形设置喷料孔可以保证混合气体点燃产生的热量可以对每个喷料孔喷出的原油均匀受热，使原油的热解更加均匀，增加原油产生炭黑的量。

2、本方案通过热量从燃烧段的一侧到达反应段的内部时，会经过通孔，部分热量通过靠近左侧的通孔的内部，在第一容纳槽的内部流动，最后从另一侧膨胀气囊离开重新回到反应段的内部，在热量经过第一容纳槽时，导热板将部分热量吸收，通过导热杆将热量传递到第二容纳槽内原油，通过导热杆对原油加热，使原油可以在燃烧段内产生的热量下均匀热解，增加原油产生炭黑的量。

3、本方案通过膨胀气囊在第二容纳槽内原油加热，使原油温度增加，而原油温度增加的同时，原油对膨胀气囊内空气加热，膨胀气囊由于内部的空气受热而膨胀，移动板移动后与喷料孔重合，方便第二圆孔与喷料孔重合后，第二容纳槽内的原油通过第二圆孔和喷料孔到达反应段的内部，使原油到达一定温度后才能驱动第二圆孔和喷料孔重合，保证原油达到移动温度后才能到达反应段的内部产生热解，并且移动板在没有移动时对原油阻挡，方便导热杆对处于第二容纳槽内部的原油加热。

4、本方案通过第一导向板对从第一容纳槽排出的热量以及燃烧段内产生的热量导向，使热量可以均匀准确的到达喷料孔的位置，所述第一导向板的左侧向反应段的方向翘起，通过第二导向板的导向，使热量到达喷料孔更加方便，方便热量对喷料孔排出的原油热解，通过喷水孔环形开设，可以对正在反应的原油冷却，限制原油继续反应而产生其他的物质，所述喷水孔的开口朝向右侧，通过喷水孔开口朝向，使排出的水形成一个扇面，方便水对原油冷却，并且喷水孔数量与喷料孔对应，且喷水孔与喷料孔处于同一水平面，方便对分散的原油进行冷却，冷却效果更好。

5、本方案通过刮板在冷却段内滑动，方便将水以及炭黑混合物在冷却段的位置混合物清理下来，多个所述刮板内的驱动板之间相互错开，通过相互错开驱动板，使气体可以驱动每个驱动板移动，不会因为前后驱动板阻挡而造成驱动板移动不了。

6、本方案通过刮板向粉碎板移动的同时推动冷却段内表面的混合物向粉碎齿移动，方便粉碎齿对混合物切割，使混合物可以从冷却段的内部到达后续装置内，并且混合物为干质的，不会黏附在后续装置内，且经过切割后，对混合物处理更加方便，驱动板对驱动杆挤压，驱动板与刮板转动连接，使驱动板在刮板的内部旋转，驱动板旋转呈竖直状态，气体对驱动板的挤压力变小，驱动板由于压力变小并且在弹簧对延伸块推动的作用下，刮板带着驱动板回到原先位置，驱动板可以在气体推动的作用下再次带着刮板移动，方便刮板可以重复移动清理。

附图说明

图1为本发明反应炉的结构示意图；

图2为本发明反应炉的局部剖视图；

图3为本发明反应段的内部结构示意图；

图4为本发明移动板的结构示意图；

图5为本发明冷却段的内部结构示意图；

图6为本发明刮板的结构示意图；

图7为本发明粉碎板的结构示意图；

图8为本发明反应炉的局部侧视图。

图中标号说明：

1、燃烧段；2、原料均匀喷洒机构；21、分液壳；211、蓄水槽；212、第一圆孔；22、导热板；221、导热杆；23、移动板；231、第二圆孔；24、膨胀气囊；25、第一容纳槽；26、第二容纳槽；3、冷却段；31、进水管；32、延伸块；4、反应段；41、输料管；42、通孔；43、喷料孔；44、第一导向板；45、第二导向板；46、喷水孔；5、黏附清理打散机构；51、刮板；511、驱动板；512、连接杆；513、扭簧；52、粉碎板；521、驱动杆；522、粉碎齿；53、连接板；531、弹簧；532、滑槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1至图3，一种炭黑反应炉，包括燃烧段1，通过将空气以及燃气利用管道输送至燃烧段1的内部后，将混合气体点燃后对原油不完全燃烧或热解，燃烧段1的右侧固定连接有反应段4，反应段4的外表面设置有原料均匀喷洒机构2，原料均匀喷洒机构2包括与反应段4表面固定连接的分液壳21，分液壳21的顶部设置有贯穿原料均匀喷洒机构2的顶部的输料管41，输料管41用于将原油输送到分液壳21的内部，分液壳21的内部开设有用于容纳原油的第二容纳槽26，输料管41将原油输送到第二容纳槽26的内部，反应段4的内部开设有多个呈环形阵列分布的喷料孔43，喷料孔43的内部固定连接有雾化喷头，雾化喷头为现有技术在此不再阐述，在第二容纳槽26内的原油通过喷料孔43到达反应段4的内部，当输料管41的原油输出量不变的情况下，通过喷料孔43的分散，对反应段4内输送的原油量不变的情况下，原油输送更加分散，原油可以均匀热解，并且环形设置喷料孔43可以保证混合气体点燃产生的热量可以对每个喷料孔43喷出的原油均匀受热，使原油的热解更加均匀，增加原油产生炭黑的量。

如图1至图3所示，反应段4的内部处于原料均匀喷洒机构2的左侧开设有两组多个呈环形陈列分布的通孔42，分液壳21的左侧呈环形开设有第一容纳槽25，热量从燃烧段1的一侧到达反应段4的内部时，会经过通孔42，部分热量通过靠近左侧的通孔42的内部，在第一容纳槽25的内部流动，最后从另一侧膨胀气囊24离开重新回到反应段4的内部，第一容纳槽25的槽侧靠近分液壳21的位置固定连接有导热板22，在热量经过第一容纳槽25时，导热板22将部分热量吸收，导热板22的右侧延伸形成导热杆221，而导热板22热量传递向导热杆221，导热杆221伸入第二容纳槽26的内部，通过导热杆221将热量传递到第二容纳槽26内原油，通过导热杆221对原油加热，使原油可以在燃烧段1内产生的热量下均匀热解，增加原油产生炭黑的量。

请参阅图1至图4所示，第二容纳槽26的内部右端设置有与分液壳21固定连接的膨胀气囊24，膨胀气囊24在第二容纳槽26内原油加热，使原油温度增加，而原油温度增加的同时，原油对膨胀气囊24内空气加热，膨胀气囊24由于内部的空气受热而膨胀，膨胀气囊24的左侧设置有与反应段4外表面滑动连接的移动板23，通过膨胀气囊24的受热膨胀而带着移动板23在反应段4的表面滑动，膨胀气囊24的内部开设有多个与喷料孔43处于同一水平面的第二圆孔231，移动板23在膨胀气囊24的膨胀下移动，移动板23移动后与喷料孔43重合，方便第二圆孔231与喷料孔43重合后，第二容纳槽26内的原油通过第二圆孔231和喷料孔43到达反应段4的内部，使原油到达一定温度后才能驱动第二圆孔231和喷料孔43重合，保证原油达到移动温度后才能到达反应段4的内部产生热解，并且移动板23在没有移动时对原油阻挡，方便导热杆221对处于第二容纳槽26内部的原油加热。

如图2至图3所示，反应段4的内部处于通孔42上下两端均固定连接有多个第一导向板44，通过第一导向板44对从第一容纳槽25排出的热量以及燃烧段1内产生的热量导向，使热量可以均匀准确的到达喷料孔43的位置，且喷料孔43的数量与通孔42相同，并且处于同一水平面，使热量到达喷料孔43的位置更加准确，且每两个处于对应通孔42位置的第一导向板44之间均固定连接有第二导向板45，第一导向板44的左侧向反应段4的方向翘起，通过第二导向板45的导向，使热量到达喷料孔43更加方便，方便热量对喷料孔43排出的原油热解。

如图1至图3所示，分液壳21的右侧顶部固定连接有用于输送水的进水管31，分液壳21的右侧内部开设有用于收纳进水管31排出水的蓄水槽211，蓄水槽211的槽底开设有多个呈环形阵列分布的第一圆孔212，在蓄水槽211内的水可以通过第一圆孔212到达反应段4的内部，反应段4的内部对应第一圆孔212的位置开设有喷水孔46，通过喷水孔46环形开设，可以对正在反应的原油冷却，限制原油继续反应而产生其他的物质，喷水孔46的开口朝向右侧，通过喷水孔46开口朝向，使排出的水形成一个扇面，方便水对原油冷却，并且喷水孔46数量与喷料孔43对应，且喷水孔46与喷料孔43处于同一水平面，方便对分散的原油进行冷却，冷却效果更好。

如图1至图2和图5至图8所示，当水以及炭黑混合物在冷却段3表面残留，并且在装置内部热量下固化，反应段4的右侧设置有冷却段3，冷却段3的内部设置有黏附清理打散机构5，黏附清理打散机构5包括多个滑动连接于冷却段3内部的刮板51，通过刮板51在冷却段3内滑动，方便将水以及炭黑混合物在冷却段3的位置混合物清理下来，刮板51的内部活动连接有驱动板511，通过装置内气体通过反应段4到达冷却段3时，气体对驱动板511的表面推动，使驱动板511带着刮板51在冷却段3的内部移动，使刮板51在冷却段3内移动更加方便，刮板51的顶部固定连接有连接板53，连接板53用于连接多个刮板51，多个刮板51内的驱动板511之间相互错开，通过相互错开驱动板511，使气体可以驱动每个驱动板511移动，不会因为前后驱动板511阻挡而造成驱动板511移动不了，冷却段3向连接板53的位置开设有延伸块32，连接板53的内部开设有滑槽532，当刮板51移动即可带着连接板53在冷却段3的内部移动，使延伸块32在滑槽532的内部相对移动，使刮板51的移动更加方便，滑槽532的内部焊接有弹簧531，通过延伸块32在滑槽532内移动时，延伸块32对弹簧531挤压，弹簧531从原先自然伸展状态转变为紧绷状态，方便刮板51可以回到原先位置。

如图1至图2和图5至图8所示，冷却段3的内部固定连接有粉碎板52，粉碎板52左侧固定连接有粉碎齿522，通过刮板51向粉碎板52移动的同时推动冷却段3内表面的混合物向粉碎齿522移动，方便粉碎齿522对混合物切割，使混合物可以从冷却段3的内部到达后续装置内，并且混合物为干质的，不会黏附在后续装置内，且经过切割后，对混合物处理更加方便，粉碎板52靠近粉碎齿522的一侧向左侧延伸形成驱动杆521，驱动板511与刮板51之间转动连接有连接杆512，通过连接杆512，使驱动板511可以在刮板51的内部旋转，当驱动板511在跟随刮板51移动过程中，驱动板511对驱动杆521挤压，驱动板511与刮板51转动连接，使驱动板511在刮板51的内部旋转，驱动板511旋转呈竖直状态，气体对驱动板511的挤压力变小，驱动板511由于压力变小并且在弹簧531对延伸块32推动的作用下，刮板51带着驱动板511回到原先位置，连接杆512表面焊接有扭簧513，在驱动板511旋转过程中，扭簧513跟随连接杆512旋转，在连接杆512旋转后扭簧513跟着旋转，方便刮板51回到原先位置时，并且驱动板511没有受到驱动杆521的阻挡下，驱动板511回到原先位置，驱动板511可以在气体推动的作用下再次带着刮板51移动，方便刮板51可以重复移动清理，驱动板511表面受到的推力大于弹簧531处于压缩状态下的弹力，驱动板511旋转后表面受到的推力小于弹簧531处于压缩状态下的弹力。

使用方法：通过将空气以及燃气利用管道输送至燃烧段1的内部，在此同时将原油输送到第二容纳槽26的内部，通过导热板22以及导热杆221将部分热量传递至原油内，原油加热导致膨胀气囊24膨胀推动移动板23移动，使原油通过喷料孔43到达反应段4的内部，通过进水管31向反应段4内输送水，将原油反应停止，通过气体推动刮板51移动，对烘干后的混合物刮下，然后驱动杆521驱动驱动板511旋转，使刮板51在弹簧531的作用下回到原先位置，驱动板511在扭簧513的作用下旋转回原先位置，使刮板51重复对冷却段3的内部剐蹭清理。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种炭黑反应炉，包括燃烧段（1），其特征在于：所述燃烧段（1）的右侧固定连接有反应段（4），所述反应段（4）的外表面设置有原料均匀喷洒机构（2）；

所述原料均匀喷洒机构（2）用于将原油分散，达到热量将原油均匀热解的作用；

所述原料均匀喷洒机构（2）包括与反应段（4）表面固定连接的分液壳（21），所述分液壳（21）的顶部设置有贯穿原料均匀喷洒机构（2）的顶部的输料管（41），所述分液壳（21）的内部开设有用于容纳原油的第二容纳槽（26），所述反应段（4）的内部开设有多个呈环形阵列分布的喷料孔（43），所述喷料孔（43）的内部固定连接有雾化喷头；

所述反应段（4）的内部处于原料均匀喷洒机构（2）的左侧开设有两组多个呈环形陈列分布的通孔（42），所述分液壳（21）的左侧呈环形开设有第一容纳槽（25），所述第一容纳槽（25）的槽侧靠近分液壳（21）的位置固定连接有导热板（22），所述导热板（22）的右侧延伸形成导热杆（221），所述导热杆（221）伸入第二容纳槽（26）的内部；

所述第二容纳槽（26）的内部右端设置有与分液壳（21）固定连接的膨胀气囊（24），所述膨胀气囊（24）的左侧设置有与反应段（4）外表面滑动连接的移动板（23），所述膨胀气囊（24）的内部开设有多个与喷料孔（43）处于同一水平面的第二圆孔（231）；

所述反应段（4）的内部处于通孔（42）上下两端均固定连接有多个第一导向板（44），且每两个处于对应通孔（42）位置的第一导向板（44）之间均固定连接有第二导向板（45），所述第一导向板（44）的左侧向反应段（4）的方向翘起；

所述分液壳（21）的右侧顶部固定连接有用于输送水的进水管（31），所述分液壳（21）的右侧内部开设有用于收纳进水管（31）排出水的蓄水槽（211）；

所述蓄水槽（211）的槽底开设有多个呈环形阵列分布的第一圆孔（212），所述反应段（4）的内部对应第一圆孔（212）的位置开设有喷水孔（46），所述喷水孔（46）的开口朝向右侧；

所述反应段（4）的右侧设置有冷却段（3），所述冷却段（3）的内部设置有黏附清理打散机构（5）；

热量从燃烧段（1）的一侧到达反应段（4）的内部时，会经过通孔（42），部分热量通过靠近左侧的通孔（42）的内部，在第一容纳槽（25）的内部流动，最后从另一侧膨胀气囊（24）离开重新回到反应段（4）的内部，在热量经过第一容纳槽（25）时，导热板（22）将部分热量吸收，导热板（22）的右侧延伸形成导热杆（221），而导热板（22）热量传递向导热杆（221），导热杆（221）伸入第二容纳槽（26）的内部，通过导热杆（221）将热量传递到第二容纳槽（26）内原油，通过导热杆（221）对原油加热，原油对膨胀气囊（24）内空气加热，膨胀气囊（24）由于内部的空气受热而膨胀，通过膨胀气囊（24）的受热膨胀而带着移动板（23）在反应段（4）的表面滑动，移动板（23）在膨胀气囊（24）的膨胀下移动，移动板（23）移动后与喷料孔（43）重合，方便第二圆孔（231）与喷料孔（43）重合后，第二容纳槽（26）内的原油通过第二圆孔（231）和喷料孔（43）到达反应段（4）的内部。

2.根据权利要求1所述的一种炭黑反应炉，其特征在于：所述黏附清理打散机构（5）包括多个滑动连接于冷却段（3）内部的刮板（51），所述刮板（51）的内部活动连接有驱动板（511）。

3.根据权利要求2所述的一种炭黑反应炉，其特征在于：所述刮板（51）的顶部固定连接有连接板（53），所述连接板（53）用于连接多个刮板（51），多个所述刮板（51）内的驱动板（511）之间相互错开，所述冷却段（3）向连接板（53）的位置开设有延伸块（32），所述连接板（53）的内部开设有滑槽（532）。

4.根据权利要求3所述的一种炭黑反应炉，其特征在于：所述冷却段（3）的内部固定连接有粉碎板（52），所述粉碎板（52）左侧固定连接有粉碎齿（522），所述粉碎板（52）靠近粉碎齿（522）的一侧向左侧延伸形成驱动杆（521），所述驱动板（511）与刮板（51）之间转动连接有连接杆（512），所述连接杆（512）表面焊接有扭簧（513）。

5.根据权利要求4所述的一种炭黑反应炉，其特征在于：所述驱动板（511）表面受到的推力大于弹簧（531）处于压缩状态下的弹力，所述驱动板（511）旋转后表面受到的推力小于弹簧（531）处于压缩状态下的弹力。