CN217438071U - 一种炭黑反应器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及炭黑生产技术领域，公开了一种炭黑反应器装置，包括依次轴向同轴密封连接的燃烧段、喉口直段、反应段和急冷段,还包括混合室和停留段，所述混合室设置在所述燃烧段的前端，所述混合室上连接有空气管和煤气枪，所述混合室的内部设置有四个喷孔的空气分配器，所述煤气枪分别穿设于所述分配器的喷孔，所述停留段通过弧形管段与所述急冷段连通，使得炭黑反应装置整体呈“U”字形；本装置通过设置喷孔式反应器,空气及煤气通过喷孔式入风口进入反应炉内,由于孔径小,提高了空气压力及流速,强化燃烧过程，反应火焰形态集中加长,火焰的高温度区域直达喉口,不易形成过量氧,提高了反应效率，将反应装置改造为U型回转式,有利于炉体热量回收利用,提升热裂解效果。

Description

一种炭黑反应器装置

技术领域

本实用新型涉及炭黑生产技术领域，特别涉及一种炭黑反应器装置。

背景技术

目前炭黑行业的竞争非常激烈，逐渐向高新化、精细化发展，该项目的研发对企业节能降耗、降低成本，提升炭黑产品市场竞争力有很大帮助，同时对节能减排、保持企业可持续发展有着十分重大意义；对稳定生产工艺，提高炭黑产品质量的稳定，此项研究也是非常必要的。

原炭黑反应器反应流程：燃气的混合燃烧流程:空气通过热风管进入反应器内部空气混合室,将轴向空气转换为径向空气,通过空气分配器上的分配孔,均匀四散注入燃烧室,煤气通过煤气枪注入燃烧室,通过煤气枪头均匀四散与空气混合燃烧,提供反应所需热量；炭黑是通过空气与煤气完全燃烧提供热量，由喉口直段注入高压雾化原料油，进行高温裂解反应而生成的。

原炭黑反应器存在以下问题：

(1)由于空气分配器为多孔分散式混合器,空气分散进入燃烧室内与煤气接触进行燃烧反应,热量不集中,影响反应区原料油热裂解所需温度,燃气损耗加大。

(2)由于煤气分配器为多孔放散式混合器,煤气进入燃烧室内与空气接触燃烧,反应火焰高温度区域不能达到喉口,不利于煤气完全燃烧，易形成过量氧,造成小部分原料流失为助燃料。

(3)由于反应装置过长,造成一部分由反应区后部回收(加热空气)并返回燃烧段的热量损失较大,降低热裂解反应效率。

众所周知，煤气的不完全燃烧会产生大量一氧化碳、过量氧，过量氧与注入的原料油发生反应，产生二氧化碳，不仅不能提高反应温度，还会影响产品产率，增加设备负荷，降低设备使用效率。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种炭黑反应器装置，通过设置有四个喷孔的空气分配器,空气及煤气通过喷孔式入风口进入反应炉内,提高了空气压力及流速,强化燃烧过程，反应火焰形态集中加长,火焰的高温度区域直达喉口,不易形成过量氧,提高了反应效率，将反应装置改造为U型回转式,有利于炉体热量回收利用,提升热裂解效果。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种炭黑反应器装置，包括燃烧段、喉口直段、反应段和急冷段，所述燃烧段、所述喉口直段、所述反应段和所述急冷段依次轴向同轴密封连接，还包括混合室和停留段，所述混合室同轴密封连接在所述燃烧段的前端，所述混合室上连接有空气管和多个煤气枪，所述混合室的内部设置有空气分配器，多个所述煤气枪分别穿设于所述空气分配器，所述停留段通过弧形管段与所述急冷段连通，使得炭黑反应装置整体呈“U”字形。

在本申请的一些实施例中，所述空气分配器上呈环形均匀开设有四个分配孔，四个所述分配孔的直径相等。

在本申请的一些实施例中，所述煤气枪的数量为四个，四个所述煤气枪分别从所述分配孔的中心贯穿于四个所述空气分配器喷孔。

在本申请的一些实施例中，四个所述煤气枪伸出四个所述空气分配孔的长度不同，四个所述煤气枪的煤气出口位置错落布置。

在本申请的一些实施例中，四个所述煤气枪分别垂直穿设于四个所述空气分配孔。

在本申请的一些实施例中，四个所述煤气枪的煤气出口均与水平线呈10-30°夹角。

在本申请的一些实施例中，所述空气分配器为设置有四个喷孔的空气分配器。

在本申请的一些实施例中，所述反应器装置从内到外依次设有耐火层、绝热层以及保温层。

本申请的有益效果在于：

(1)空气分配器为设置有四个喷孔的空气分配器,空气通过喷孔式入风口进入反应炉内,由于孔径小,提高了空气压力及流速,强化燃烧过程,提高了反应效率。

(2)将煤气枪穿过喷孔式空气分配器入风口,煤气进入燃烧炉内与空气混合燃烧，反应火焰形态集中加长,火焰的高温度区域直达喉口, 不易形成过量氧,降低喉口入炉原料油助燃现象发生,达到提升热反应效果。

(3)由于反应装置改造为U型回转式,有利于炉体热量回收利用, 提升热裂解效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例炭黑反应器装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例空气分配器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例空气进入混合室的流向示意图；

图4是本实用新型实施例煤气枪与空气分配器的安装示意图；

图5是本实用新型实施例煤气枪与混合室位置的安装示意图；

图中，1、混合室；2、燃烧段；3、喉口直段；4、反应段；5、急冷段；6、停留段；100、空气分配器；110、分配孔；120、煤气枪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1和图2所示，在本申请的一些实施例中，一种炭黑反应器装置，包括依次轴向同轴密封连接的燃烧段2、喉口直段3、反应段4 和急冷段5，还包括有混合室1和停留段6，混合室1同轴密封连接在燃烧段2的前端，停留段6连接在急冷段5的末端，混合室1的上方连接有用于通入空气的空气管，混合室1的前端连接有多个用于通入气的煤气枪120，混合室1的内部设置有空气分配器100，空气分配器100为设置有四个喷孔的空气分配器，外部空气通过热风管进入混合室1，再通过空气分配器100喷入至混合室1的末端，多个煤气枪120均贯穿于空气分配器100的入风口，将煤气喷入混合室1的末端。

需要说明的是，将空气分配器100设置为有四个喷孔的空气分配器,空气及煤气通过四个喷孔进入反应炉内混合的更加充分,由于分配器入风口的孔径小,提高了空气压力及流速,强化燃烧过程。燃烧时反应火焰形态集中加长,火焰的高温度区域直达喉口,不易形成过量氧, 降低喉口入炉原料油助燃现象发生,达到提升热反应效果，提高了反应效率。

如图2和图3所示，在本申请的一些实施例中，有四个喷孔的空气分配器开设的四个分配孔110呈环形均匀布置，而且四个分配孔110 的大小相等，使得空气从各个孔中均匀的喷入混合室1的末端，与煤气充分混合。

如图4和图5所示，在本申请的一些实施例中，煤气枪120设置了四个，四个煤气枪120分别从空气分配器100的四个分配孔110 的中心贯穿至混合室1的末端，这样使得空气环绕着煤气枪120进入混合室1的末端，进一步的使空气和煤气充分混合，保证煤气得到充分的燃烧。

在本申请的一些实施例中，四个煤气枪120从四个分配孔110伸出长度不同，四个煤气枪120的煤气出口位置错落布置，通过原料油枪错开布置可使得原料油雾化分布更加均匀，与空气也能混合的更加均匀，使炭黑生成反应温度更加均匀，保证煤气和空气完全燃烧，为反应提供所需的热量，使得炭黑产品质量更加稳定。

在本申请的一些实施例中，四个煤气枪120可分别垂直穿设于四个空气分配器100的分配孔110，也可倾斜一定的角度而设置，如可将四个煤气枪120的出油口均与水平线呈10-30°夹角，通过将煤气枪120设置不同的倾斜角，可产生旋流，使大部分燃烧集中在中心区域，反应温度的高温部分集中在中心区域，有利于提高炭黑的产量和品质。

如图1所示，在本申请的一些实施例中，停留段6通过弧形管段与急冷段5连通，使得炭黑反应装置的整体呈“U”型回转式，有利于反应器装置的热量回收利用,提升热裂解效果。

在本申请的一些实施例中，反应器装置从内到外依次设有耐火层、绝热层以及保温层，耐火层因为直接接触火焰，应采用具有耐热性和气密性的耐火材料，绝热层应采用有较高热阻力的耐火材料，保温层则用绝热材料以减少热损失。

综上，本实用新型提供一种炭黑反应器装置，当需要生产时，将四个煤气枪从设置有四个喷孔的空气分配器的四个分配孔的中心贯穿至混合室的末端，将空气从热风管通入反应器的内部空气混合室,通过空气分配器上的分配孔喷入到混合室的末端,将煤气通过煤气枪注入混合室的末端,通过煤气枪头的喷射、雾化分布使煤气与空气均匀混合，在燃烧段进行充分燃烧，由于喷孔式空气分配器的分配孔径小，提高了空气压力和流速，强化燃烧过程。燃烧反应的火焰形态集中加长,火焰的高温度区域直达喉口，从喉口直段注入高压雾化原料油，进行高温裂解反应生成炭黑，由于反应装置改造为U型回转式,有利于炉体的热量回收利用,进一步提升了热裂解效果；本装置将空气和煤气通过装置内的多组分配装置，均匀混合燃气实现提升热反应效率的集中利用，系统阻力小，节能效果好，运行安全可靠，而且具有结构简单，便于制造，降低生产成本的特点。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种炭黑反应器装置，包括燃烧段、喉口直段、反应段和急冷段，所述燃烧段、所述喉口直段、所述反应段和所述急冷段依次轴向同轴密封连接，其特征在于，还包括混合室和停留段，所述混合室同轴密封连接在所述燃烧段的前端，所述混合室上连接有空气管和多个煤气枪，所述混合室的内部设置有空气分配器，多个所述煤气枪分别穿设于所述空气分配器喷孔，所述停留段通过弧形管段与所述急冷段连通，使得炭黑反应装置整体呈“U”字形。

2.根据权利要求1所述的炭黑反应器装置，其特征在于，所述空气分配器上呈环形均匀开设有四个分配孔，四个所述分配孔的直径相等。

3.根据权利要求2所述的炭黑反应器装置，其特征在于，所述煤气枪的数量为四个，四个所述煤气枪分别从所述分配孔的中心贯穿于四个所述空气分配器喷孔。

4.根据权利要求3所述的炭黑反应器装置，其特征在于，四个所述煤气枪伸出四个所述空气分配孔的长度不同，四个所述煤气枪的煤气出口位置错落布置。

5.根据权利要求3所述的炭黑反应器装置，其特征在于，四个所述煤气枪分别垂直穿设于四个所述空气分配孔。

6.根据权利要求3所述的炭黑反应器装置，其特征在于，四个所述煤气枪的煤气出口均与水平线呈10-30°夹角。

7.根据权利要求1所述的炭黑反应器装置，其特征在于，所述空气分配器为设置有四个喷孔的空气分配器。

8.根据权利要求1-7任一所述的炭黑反应器装置，其特征在于，所述反应器装置从内到外依次设有耐火层、绝热层以及保温层。

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