CN211664728U - 一种节能气相白炭黑聚集器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉公开了一种节能气相白炭黑聚集器，涉及气相白炭黑生产装置领域，包括通过聚集器法兰连接的一级聚集器和二级聚集器，所述一级聚集器包括依次通过法兰连接的前端冷凝器、聚集管夹套冷凝器和后端冷凝器，本实用新型设备构造简单合理，相对其他现有工艺，气体直线式流动，减少气相白炭黑产品与设备的碰撞，提升产品品质；同时采用多梯度温度冷却，冷却温度梯度设计合理，白炭黑聚集效果稳定，产品生产质量较高；并且热量回收利用大，节省了运行费用，且产生大量蒸汽用于回收。
Description
技术领域
本实用新型涉及气相白炭黑生产装置领域，尤其涉及一种节能气相白炭黑聚集器。
背景技术
白炭黑为高度分散状的无定形粉末或絮状粉末，质轻，具有很高的电绝缘性、多孔性和吸水性。其原始颗粒粒径小于 3um，故表面积大， 具有很好的补强和增粘作用以及良好的分散、 悬浮和振动液化特性， 已广泛应用于塑料、 橡胶、造纸、涂料、染料和油墨等十几个领域，尤其是在橡胶行业，白炭黑以其优越的补强性和透明性居于首位。白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子（粒径小100nm），无毒，有巨大的比表面积（100~400m2/g）。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达99.8%，粒径可达10-20nm，但气相法白炭黑的制备工艺复杂，在生产过程中，聚集器位于燃烧炉之后，除尘器之前，产品在聚集器中聚集，聚集效果直接影响到产品质量，在气相白炭黑生产中起重要作用，然而现有的白炭黑聚结器聚集效果不佳，产品与管壁的碰撞多，产品的温度变化梯度大，产品杂质也较多，且能耗大，能源浪费严重。
例如，一种在中国专利文献上公开的“用于气相法白炭黑生产的聚集器”，其公告号CN207891056U，其公开了一种用于气相法白炭黑生产的聚集器，法兰连接段下部管口通过堵头封堵，法兰连接段上部管口a与外部法兰连接，右部管口与聚集器脱氯氢环法兰连接，脱氯氢环与水冷管法兰连接，水冷管与风冷管一法兰连接，风冷管由两盘组成，第二盘风冷管二法兰连接自冷管一，自冷管也由两盘组成，通过第二盘自冷管二出口b与外部设备物料管道连通。然而，该实用新型采用盘式管道设计，产品与管壁的碰撞腐蚀，使产品杂质含量提高，影响产品质量；其次，其采用水冷+风冷+自冷的冷却方式，温度变化梯度大，不均匀，产品聚集不稳定；并且，风冷与自冷方式导致能量损失，不能重复利用能源，未达到节能目的。
发明内容
本实用新型是为了克服目前现有的白炭黑聚结器聚集效果不佳，产品与管壁的碰撞多，产品的温度变化梯度大，产品杂质也较多，且能耗大，能源浪费严重等问题，提出了一种节能气相白炭黑聚集器。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种节能气相白炭黑聚集器，包括通过聚集器法兰连接的一级聚集器和二级聚集器，所述一级聚集器包括依次通过法兰连接的前端冷凝器、聚集管夹套冷凝器和后端冷凝器，所述前端冷凝器包括进料口、前端聚集管和前端壳套，所述前端壳套前端下方设有前端热水进口，其后端上方设有前端高压蒸汽出口；
所述聚集管夹套冷凝器包括冷凝聚集管和夹套，所述夹套前端上方设有冷凝热水出口，其后端下方设有冷凝热水进口；
所述后端冷凝器包括后端聚集管和后端壳套，所述后端壳套前端下方设有后端热水进口，其后端上方设有后端高压蒸汽出口；
所述二级聚集器包括二级聚集管、二级夹套和出料口，所述二级夹套后端下方设有热水进口，其上方设有中压蒸汽出口。
生产时，待冷却的气相白炭黑从进料口进入一级聚集器，首先在前端冷凝器，气相白炭黑与来自白炭黑生产工艺热水系统中的热水进行一级换热，此时热水从前端壳套前端下方设有前端热水进口流入，通过调节内部管线热水压力并换热后，热水转化为高压蒸汽，从后端高压蒸汽出口流出，留待他用；随后，经冷却后的气相白炭黑进入聚集管夹套冷凝器中，与来自白炭黑燃烧炉出口夹套冷凝器的热水进行二级换热，此时，热水从夹套后端下方冷凝热水进口进入，从夹套前端上方冷凝热水出口流出，起到了较好的逆流换热效果，此时流出的热水温度有所提高，并进入白炭黑生产工艺的热水系统；紧接着气相白炭黑进入后端冷凝器进行三级换热，此时，来自白炭黑生产工艺热水系统中的热水从后端热水进口流入，经过调节内部管线热水压力并换热后，热水转化为高压蒸汽从后端高压蒸汽出口流出，留待他用，且后端冷凝器中换热介质热水的温度低于前端冷凝器中进行换热的热水；之后，经一级聚集器冷却后的气相白炭黑进入二级聚集器，与白炭黑生产工艺热水系统中的热水进行四级换热，此时，热水从热水进口流入，通过调节内部管线热水压力并换热后转化为中压蒸汽，留待它用。并实用新型通过热水与蒸汽进出口的调节阀调节聚集器内换热介质热水的压力，使得聚集器内的气相白炭黑能够多梯度温度冷却，冷却温度梯度设计合理，白炭黑聚集效果稳定，产品生产质量较高，并且实现了热量回收利用，产生了高中压蒸汽用以回收，节省了运行费用；同时，根据实际需求，不同规格的气相白炭黑需要不同程度的聚集效果，此时一级聚集器和二级聚集器可通过拆卸使用，满足实际需要。
作为优选，所述前端聚集管、冷凝聚集管、后端聚集管和二级聚集管均为直管。
本实用新型中的聚集管均采用直管形式，使得气相白炭黑直线式流动，减少气相白炭黑产品与设备的碰撞，提升产品品质。
作为优选，所述后端壳套的后端上方设有后端中压蒸汽进口，其后端下方设有后端冷凝液出口。
设置后端中压蒸汽进口和后端冷凝液出口，能够进一步增加一级聚集器的冷却换热效果。
作为优选，所述二级夹套的前端和后端的上方均设有二级中压蒸汽进口，其前端和后端的下方均设有二级冷凝液出口。
设置二级中压蒸汽进口和二级冷凝液出口，能够进一步增加二级聚集器的冷却换热效果。
作为优选，所述一级聚集器及二级聚集器的两端为锥形结构。
锥形结构有利于聚集器的安装。
作为优选，所述聚集管夹套冷凝器为两端为锥口的套筒结构。
聚集管夹套冷凝器为两端为锥口的套筒结构，一方面方便与前端冷凝器及后端冷凝器安装，另一方面能够起到保护聚集器的作用。
作为优选，所述一级聚集器的前端聚集管、冷凝聚集管和后端聚集管均连接有一级液位计和一级温度计。
一级液位计和一级温度计用于控制一级聚集器内换热介质的液位及温度情况。
作为优选，所述二级聚集器的二级聚集管连接有二级液位计和二级温度计。
二级液位计（6）和二级温度计（7）用于控制二级聚集器内换热介质的液位及温度情况。
因此，本实用新型具有如下有益效果：
（1）设备构造简单合理，相对其他现有工艺，气体直线式流动，减少气相白炭黑产品与设备的碰撞，提升产品品质；
（2）采用多梯度温度冷却，冷却温度梯度设计合理，白炭黑聚集效果稳定，产品生产质量较高；
（3）热量回收利用大，节省了运行费用，且产生大量蒸汽用于回收。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型一级聚集器结构示意图。
图3是本实用新型二级聚集器结构示意图。
图中：一级聚集器1，前端冷凝器11，进料口111，前端聚集管112，前端壳套113，前端热水进口114，前端高压蒸汽出口115，聚集管夹套冷凝器12，冷凝聚集管121，夹套122，冷凝热水出口123，冷凝热水进口124，后端冷凝器13，后端聚集管131，后端壳套132，后端热水进口133，后端高压蒸汽出口134，后端中压蒸汽进口135，后端冷凝液出口136，法兰14，二级聚集器2，二级聚集管21，二级夹套22，热水进口221，二级中压蒸汽出口222，二级中压蒸汽进口223，二级冷凝液出口224，出料口23，聚集器法兰3，一级液位计4，一级温度计5，二级液位计6，二级温度计7。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。
实施例1：如图1所示，一种节能气相白炭黑聚集器，包括通过聚集器法兰3连接的一级聚集器1和二级聚集器2，一级聚集器1及二级聚集器2的两端为锥形结构，其中，如图2所示，一级聚集器1包括依次通过法兰14连接的前端冷凝器11、聚集管夹套冷凝器12和后端冷凝器13，所述前端冷凝器11包括进料口111、前端聚集管112和前端壳套113，所述前端壳套113前端下方设有前端热水进口114，其后端上方设有前端高压蒸汽出口115；
所述聚集管夹套冷凝器12包括冷凝聚集管121和夹套122，所述夹套122前端上方设有冷凝热水出口123，其后端下方设有冷凝热水进口124，且聚集管夹套冷凝器12为两端为锥口的套筒结构；
所述后端冷凝器13包括后端聚集管131和后端壳套132，所述后端壳套132前端下方设有后端热水进口133，其后端上方设有后端高压蒸汽出口134，且后端壳套132的后端上方设有后端中压蒸汽进口135，其后端下方设有后端冷凝液出口136；
如图3所示，所述二级聚集器2包括二级聚集管21、二级夹套22和出料口23，所述二级夹套22后端下方设有热水进口221，其上方设有中压蒸汽出口222，且二级夹套22的前端和后端的上方均设有二级中压蒸汽进口223，其前端和后端的下方均设有二级冷凝液出口224；所述前端聚集管112、冷凝聚集管121、后端聚集管131和二级聚集管21均为直管设计，一级聚集器1的前端冷凝器11、聚集管夹套冷凝器12和后端冷凝器13均连接有一级液位计4和一级温度计5，二级聚集器2连接有二级液位计6和二级温度计7。
在气相白炭黑生产时，待冷却的气相白炭黑从进料口进入一级聚集器，首先在前端冷凝器，气相白炭黑与来自白炭黑生产工艺热水系统中的热水进行一级换热，此时热水从前端壳套前端下方设有前端热水进口流入，通过调节内部管线热水压力并换热后，热水转化为高压蒸汽，从后端高压蒸汽出口流出，留待他用；随后，经冷却后的气相白炭黑进入聚集管夹套冷凝器中，与来自白炭黑燃烧炉出口夹套冷凝器的热水进行二级换热，此时，热水从夹套后端下方冷凝热水进口进入，从夹套前端上方冷凝热水出口流出，起到了较好的逆流换热效果，此时流出的热水温度有所提高，并进入白炭黑生产工艺的热水系统；紧接着气相白炭黑进入后端冷凝器进行三级换热，此时，来自白炭黑生产工艺热水系统中的热水从后端热水进口流入，经过调节内部管线热水压力并换热后，热水转化为高压蒸汽从后端高压蒸汽出口流出，留待他用，且后端冷凝器中换热介质热水的温度低于前端冷凝器中进行换热的热水，随后通过后端中压蒸汽进口与后端冷凝液出口，与来自界区外的中压蒸汽进行换热，进一步增加一级聚集器的冷却换热效果；之后，经一级聚集器冷却后的气相白炭黑进入二级聚集器，由于二级夹套的前端和后端的上方均设有二级中压蒸汽进口，其前端和后端的下方均设有二级冷凝液出口，因此气相白炭黑首先与来自界区外的中压蒸汽进行换热，随后与白炭黑生产工艺热水系统中的热水进行四级换热，此时，热水从热水进口流入，通过调节内部管线热水压力并换热后转化为中压蒸汽，留待它用，最后再与来自界区外的中压蒸汽进行换热，保证气相白炭黑的温度在需求范围内，并且一级液位计和一级温度计及二级液位计和二级温度计保证聚集器温度均匀稳定。
Claims (8)
1.一种节能气相白炭黑聚集器，其特征在于，包括通过聚集器法兰（3）连接的一级聚集器（1）和二级聚集器（2），所述一级聚集器（1）包括依次通过法兰（14）连接的前端冷凝器（11）、聚集管夹套冷凝器（12）和后端冷凝器（13），所述前端冷凝器（11）包括进料口（111）、前端聚集管（112）和前端壳套（113），所述前端壳套（113）前端下方设有前端热水进口（114），其后端上方设有前端高压蒸汽出口（115）；
所述聚集管夹套冷凝器（12）包括冷凝聚集管（121）和夹套（122），所述夹套（122）前端上方设有冷凝热水出口（123），其后端下方设有冷凝热水进口（124）；
所述后端冷凝器（13）包括后端聚集管（131）和后端壳套（132），所述后端壳套（132）前端下方设有后端热水进口（133），其后端上方设有后端高压蒸汽出口（134）；
所述二级聚集器（2）包括二级聚集管（21）、二级夹套（22）和出料口（23），所述二级夹套（22）后端下方设有热水进口（221），其上方设有中压蒸汽出口（222）。
2.根据权利要求1所述的一种节能气相白炭黑聚集器，其特征在于，所述前端聚集管（112）、冷凝聚集管（121）、后端聚集管（131）和二级聚集管（21）均为直管。
3.根据权利要求1所述的一种节能气相白炭黑聚集器，其特征在于，所述后端壳套（132）的后端上方设有后端中压蒸汽进口（135），其后端下方设有后端冷凝液出口（136）。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种节能气相白炭黑聚集器，其特征在于，所述二级夹套（22）的前端和后端的上方均设有二级中压蒸汽进口（223），其前端和后端的下方均设有二级冷凝液出口（224）。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种节能气相白炭黑聚集器，其特征在于，所述一级聚集器（1）及二级聚集器（2）的两端为锥形结构。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种节能气相白炭黑聚集器，其特征在于，所述聚集管夹套冷凝器（12）为两端为锥口的套筒结构。
7.根据权利要求1-3任一所述的一种节能气相白炭黑聚集器，其特征在于，所述一级聚集器（1）的前端冷凝器（11）、聚集管夹套冷凝器（12）和后端冷凝器（13）均连接有一级液位计（4）和一级温度计（5）。
8.根据权利要求1-3任一所述的一种节能气相白炭黑聚集器，其特征在于，所述二级聚集器（2）连接有二级液位计（6）和二级温度计（7）。
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