CN202148275U - 提高炭黑产率的节能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种提高炭黑收率的生产装置，包括设有尾气进口、燃料进口、原料油进口和预热空气进口的反应炉、空气预热器、原料油预热器和主袋滤器、却器和汽水分离器；所述反应炉的出口经烟道依次与所述空气预热器的内管接口、原料油预热器的外管进口连通，所述原料油预热器的外管出口与主滤袋器的进口连通，所述主滤袋器的顶部出口依次与所述冷却器、汽水分离器连通，所述汽水分离器的出口通过装有增压风机的管路与所述反应炉的尾气进口连通；所述空气预热器的外管出口和原料油预热器的内管出口分别接所述反应炉的预热空气进口和原料油进口；所述主滤袋器的出口接炭黑输送系统。本实用新型降低了燃料和原料油的消耗，提高了炭黑的产率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种炭黑的生产装置，尤其是一种提高炭黑产率的节能装置。
背景技术
炭黑的生成是以液态或气态烃为燃料，在反应炉燃烧室内完全燃烧生成高温燃余气流传送到反应区域，与经由原料油喷枪喷入的原料油（含碳量高的烃类或其它有机类物质混合物）相碰撞，一小部分原料油不完全燃烧以补充所需要的热量，大部分原料油裂解生成炭黑。在急冷段，通过喷入急冷水使反应中止，含水蒸汽的炭黑烟气经过一系列换热措施，进入收集系统，被收集的粉状炭黑经过造粒，干燥而成为成品炭黑颗粒。
通常情况下燃料为天然气，与预热到700～800℃的高温空气相混合，燃料与燃烧空气的比值通常为14/1～16/1，理论燃烧室温度一般1800～2000℃，燃余气体一般含有7%的过剩氧气和12.3%的水蒸汽，在反应的喉管段注入原料油，由于液体的挥发，温度会降到1400～1700℃。在反应的初始阶段，原料油和氧气反应非常快，生成一氧化碳和二氧化碳。若反应达到化学点，体系中所有的氧气都要转变为一氧化碳，增加碳的消耗，使收率变低。而事实上，因为炭黑是在超平衡浓度的情况下生成的，故体系中一部分氧气会转变成二氧化碳。以原料油中含碳量89%计算，理论上每吨原料油产0.91吨炭黑（炭黑含碳量按98.2%计），炭黑产品的原料油消耗应该是1.0×0.982÷0.9= 1.10吨/吨炭黑。而实际上我们产品的原料油消耗都在1.4吨/吨炭黑以上，这就是说，每生产1吨炭黑，就有超过300公斤的原料油被白白地烧掉了。炭黑尾气是一种低热值可燃气体。目前的技术是将产生的尾气用来发电，然而通过这种方式能量的利用率是很低的，大概不到20%，对能源的综合利用是不够合理的，同时也是一种极大的资源浪费。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种提高炭黑产率的节能装置，以部分炭黑尾气代替部分天然气做燃料，能够降低燃余气体中氧气的含量，从而减少原料油的燃烧，降低原料油消耗，提高反应收率。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种提高炭黑收率的生产装置，包括设有尾气进口、燃料进口、原料油进口和预热空气进口的反应炉、空气预热器、原料油预热器和主袋滤器，还包括冷却器和汽水分离器；所述反应炉的出口经烟道依次与所述空气预热器的内管接口、原料油预热器的外管进口连通，所述原料油预热器的外管出口与主滤袋器的进口连通，所述主滤袋器的顶部出口依次与所述冷却器、汽水分离器连通，所述汽水分离器的出口通过装有增压风机的管路与所述反应炉的尾气进口连通；所述空气预热器的外管出口和原料油预热器的内管出口分别接所述反应炉的预热空气进口和原料油进口；所述主滤袋器的出口接炭黑输送系统。
在所述主袋滤器与原料油预热器之间还设有二次急冷水降温装置。
主袋滤器的顶部还设有尾气分流出口。
根据炭黑生成的裂解理论，炭黑生成的必备条件是：足够的热量和足够的空气动能。而反应气氛是氧化性气氛还是还原性气氛不是决定因素。 本实用新型中以炭黑尾气（干）为燃料，以天然气为辅助燃料，以预热后的空气为助燃剂，通过调节空气、天然气、尾气三者的比例，可以在空气不过剩的条件下达到所需要的燃烧温度和所需要的气体流量。这样，当原料油在喉管处喷入后，增加了裂解反应而减少了燃烧反应。可以降低原料油的消耗，提高收率。
采用本实用新型产生的有益效果在于：（1）以尾气代替部分天然气，燃料的消耗降低；（2）以尾气代替天然气后，就不需要再补充过量的空气，这样燃余气体系中氧气含量很低，原料油的消耗降低，炭黑的收率提高5~10%。
附图说明
图1是本实用新型炭黑生产装置示意图；
其中，1、反应炉，2、烟道，3、空气预热器，4、原油预热器，5、主袋滤器，6、冷却器，7、汽水分离器，8、增压风机，A代表燃料，B代表原料油，C代表冷却水，D代表炭黑，E代表空气，F代表尾气。
具体实施方式
参看图1，本实施例包括设有尾气进口、燃料进口、原料油进口和预热空气进口的反应炉1、空气预热器3、原料油预热器4和主袋滤器5，其特征在于还包括冷却器6和汽水分离器7；所述反应炉1的出口经烟道2依次与所述空气预热器3的内管接口、原料油预热器4的外管进口连通，所述原料油预热器4的外管出口与主滤袋器5的进口连通，所述主滤袋器5的顶部出口依次与所述冷却器6、汽水分离器7连通，所述汽水分离器7的出口通过装有增压风机8的管路与所述反应炉1的尾气进口连通；所述空气预热器3的外管出口和原料油预热器4的内管出口分别接所述反应炉1的预热空气进口和原料油进口；所述主滤袋器5的出口接炭黑输送系统。
在所述主袋滤器5与原料油预热器4之间还设有二次急冷水降温装置，所述二次急冷水降温装置为急冷水喷淋降温。
当燃料（如天然气）和经空气预热器预热过的预热空气（温度在700～800℃）在反应炉1中燃烧，生成1800~2000℃的高温、高速燃余气体，并沿着反应炉轴线方向向反应炉后部推进，在气体流速的最高处，原料油以雾化方式喷入反应炉1中，原料油被强大的气流剪成微米级甚至更小的油滴，高温下油滴经过气化并在微秒级的时间内裂解生成炭黑，在反应炉的急冷段喷入一次急冷水以中止反应，保证炭黑的质量。含炭黑的烟气经过空气预热器3和原料油预热器4的换热设备后，经二次急冷水降温后进入主袋滤器5进行气固分离，分离后的粉状炭黑进入炭黑输送系统，尾气大部分通过分流出口送至电厂发电，一部分尾气经主滤袋器5的顶部出口进入冷却器6和汽水分离器7以分离出水蒸汽，干燥尾气经增压风机8进入反应炉1的尾气进口替代部分天然气做燃料，完成整个循环过程。
表1为当空气入炉温度为700℃、计算高温燃余气体温度达到1960℃时，空气流量、天然气流量和尾气流量配比。
表1
| 空气流量/NM3/h | 天然气流量/NM3/h | 干尾气流量/NM3/h | 入炉空气温度/℃ | 计算温度℃（近似值） | |
| 1 | 9500 | 632 | 0 | 700 | 1960 |
| 2 | 9000 | 585 | 500 | 700 | 1960 |
| 3 | 8000 | 500 | 1500 | 700 | 1960 |
| 4 | 7000 | 400 | 2500 | 700 | 1960 |
| 5 | 6500 | 350 | 3000 | 700 | 1960 |
| 6 | 6000 | 300 | 3500 | 700 | 1960 |
| 7 | 4000 | 100 | 5500 | 700 | 1960 |
从上表说明：空气、天然气（或燃料油）、尾气三者的比值可以根据实际的燃烧状况自动调节，既最大限度的使用尾气，又保证燃烧模式处于最佳状况，以保证炭黑质量。
Claims (3)
1.一种提高炭黑产率的生产装置，包括设有尾气进口、燃料进口、原料油进口和预热空气进口的反应炉（1）、空气预热器（3）、原料油预热器（4）和主袋滤器（5），其特征在于还包括冷却器（6）和汽水分离器（7）；所述反应炉（1）的出口经烟道（2）依次与所述空气预热器（3）的内管接口、原料油预热器（4）的外管进口连通，所述原料油预热器（4）的外管出口与主滤袋器（5）的进口连通，所述主滤袋器（5）的顶部出口依次与所述冷却器（6）、汽水分离器（7）连通，所述汽水分离器（7）的出口通过装有增压风机（8）的管路与所述反应炉（1）的尾气进口连通；所述空气预热器（3）的外管出口和原料油预热器（4）的内管出口分别接所述反应炉（1）的预热空气进口和原料油进口；所述主滤袋器（5）的出口接炭黑输送系统。
2.根据权利要求1所述的提高炭黑产率的生产装置，其特征在于在所述主袋滤器（5）与原料油预热器（4）之间还设有二次急冷水降温装置。
3.根据权利要求1所述的提高炭黑产率的生产装置，其特征在于主袋滤器（5）的顶部还设有尾气分流出口。
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| CN201120217730U CN202148275U (zh) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | 提高炭黑产率的节能装置 |
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