CN219259900U - 一种新型三段式炭黑反应炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型三段式炭黑反应炉，包括燃烧段和反应段，燃烧段底部和反应段顶部之间连接有文丘里结构的喉管段，燃烧段的切线方向上设有关于其对称的燃烧室一和燃烧室二，反应段顶部的切线方向上设有关于其对称的燃烧室三和燃烧室四，燃烧室一、燃烧室二、燃烧室三、燃烧室四均连接有高温空气入口和燃料油喷口，反应段的直径大于燃烧段的直径，喉管段的下端直径大于上端直径，喉管段的上端和下端的外周上均分布有原料油喷口，燃烧段的顶部设有添加剂喷口。本实用新型具有较大幅度的调整、调节能力，能够生产超高比表面积炭黑产品而不因反应炉超温而损坏；能够生产超低表面积产品而不会因反应温度不够而生成硬碳及焦粒。

Description

一种新型三段式炭黑反应炉

技术领域

本实用新型涉及一种新型三段式炭黑反应炉，属于炭黑设备技术领域。

背景技术

炭黑作为橡胶重要的添加剂，是重要的化工原材料，对橡胶和轮胎具有较强的补强和耐磨性能。通常情况下，炭黑分为软质和硬质两大系列，软质炭黑的粒径较大，添加在橡胶中时显现出比较软的特性，应用于轮胎或橡胶的胎侧胎体、以及橡胶密封条等制品；硬质炭黑的粒径较细，添加在橡胶中显现出比较硬的特质，起到耐磨和抗拉伸的作用。

当前国内生产硬质炭黑使用的三段式硬质反应炉在生产高表面积炭黑时易发生反应段超温烧损，生产低表面积产品时同样会发生结焦导致水洗筛余物过高的问题，使生产出的炭黑产品在使用性质分布上受到一定的范围限制。

实用新型内容

本实用新型提供一种新型三段式炭黑反应炉，解决目前反应炉生产高表面积炭黑时易发生反应段超温烧损，生产低表面积产品时同样会发生结焦导致水洗筛余物过高的问题，使生产出的炭黑产品在使用性质分布上受到一定的范围限制的问题。

本实用新型涉及一种新型三段式炭黑反应炉，包括燃烧段和反应段，燃烧段底部和反应段顶部之间连接有文丘里结构的喉管段，燃烧段的切线方向上设有关于其对称的燃烧室一和燃烧室二，反应段顶部的切线方向上设有关于其对称的燃烧室三和燃烧室四，燃烧室一、燃烧室二、燃烧室三、燃烧室四均连接有高温空气入口和燃料油喷口，反应段的直径大于燃烧段的直径，喉管段的下端直径大于上端直径，喉管段的上端和下端的外周上均分布有原料油喷口，燃烧段的顶部设有添加剂喷口。

作为一种优选，反应段的下端设有急冷段，急冷段的外周两侧沿竖直方向设有极冷水枪喷入口。急冷段周围均匀分布急冷水枪喷口，急冷水枪喷口为多排布置，急冷水枪分为径向喷入，立式布置的反应炉停留段为水平布置，以起到快速终止反应的目的。

作为一种优选，急冷段的下端一侧设有停留段，停留段后部连接急冷锅炉或高温空气预热器。

作为一种优选，反应段直径是喉管段直径的两倍以上。

作为一种优选，反应炉内层耐火材料使用铬刚玉耐火砖或浇注料浇筑而成，厚度不低于150mm；外层使用高铝空心球隔热耐火材料浇筑而成。

本实用新型，具有以下有益效果：

通过设计4个不同位置的燃烧室，提高了高温区分布的灵活性，以及燃烧过剩氧喷入的位置。能够直接改变原料烃裂解的强度及时间。能够灵活生产不同比表面积的炭黑。

通过设计直径不同的喉管段以及不同位置的2排原料油喷入口，能够增强或减弱原料烃在反应过程中的分散状态，从而控制晶核生成过程，能够灵活生产不同结构的炭黑产品。

通过设计添加剂喷入口，可以在需要时对炭黑生产过程进行添加其他活性材料，提高炭黑表面官能团，能够灵活生产特殊要求的炭黑产品。

通过设计直径较大的反应段，以及配套的燃烧室三、四，使原料烃喷入炉内后有更广阔的分散空间，减少了结焦的可能性，燃烧室三、四起到了提高反应温度和减弱因反应室直径增大导致的反应强度降低，晶核碰撞增生减少的影响，避免了因反应温度过低导致的硬碳问题。

具有较大幅度的调整、调节能力，能够生产超高比表面积炭黑产品而不因反应炉超温而损坏；能够生产超低表面积产品而不会因反应温度不够而生成硬碳及焦粒。

附图说明

图1为本实用新型的主视结构示意图；

图2为本实用新型的顶部结构示意图；

图中：1、燃烧室一，2、燃烧室二，3、燃烧室三，4、燃烧室四，5高温空气入口，6、添加剂喷口，7、原料油喷口，8、燃烧段，9、喉管段，10、反应段，11、停留段，12、燃料油喷口，13、急冷段，14、极冷水枪喷入口。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例1，如图1和2所示，本实用新型为一种新型三段式炭黑反应炉，包括燃烧段8和反应段10，燃烧段8底部和反应段10顶部之间连接有文丘里结构的喉管段9，燃烧段8的切线方向上设有关于其对称的燃烧室一1和燃烧室二2，反应段10顶部的切线方向上设有关于其对称的燃烧室三3和燃烧室四4，燃烧室一1、燃烧室二2、燃烧室三3、燃烧室四4均连接有高温空气入口5和燃料油喷口12，反应段10的直径大于燃烧段8的直径，喉管段9的下端直径大于上端直径，喉管段9的上端和下端的外周上均分布有原料油喷口7，燃烧段8的顶部设有添加剂喷口6。

反应段10的下端设有急冷段13，急冷段13的外周两侧沿竖直方向设有极冷水枪喷入口14。高温空气入口5连接有流量计。

急冷段13的下端一侧设有停留段11，停留段11后部连接急冷锅炉或高温空气预热器。

工作时：燃料油经过燃料油喷入口12进入燃烧室一1、燃烧室二2、燃烧室三3和燃烧室四4内部，使用由高温空气入口5通入燃烧室一1、燃烧室二2、燃烧室三3和燃烧室四4内部的高温空气作为氧化剂，在燃烧室一1、燃烧室二2和燃烧段8内燃烧生成高温烟气流，高温烟气流进入喉管段9；从喉管段9的原料油喷口7沿半径方向均匀喷入烃类原料油，使用喉管段9不同位置设置的原料油喷入口7可产生不同产品性能的炭黑，两排油枪可以同时使用也可以分别使用；上一排较下一排产生的炭黑结构更高；喷入喉管段9的烃类原料油受高温裂解在反应段10内形成炭黑晶核，炭黑晶核不断增长，最终生成炭黑。反应段10切向布置的另外2个燃烧室三3和燃烧室四4可根据需要调整高温空气入口5喷入量，以增加反应热能需要，也可根据生产炭黑性质需要仅通入高温空气而不喷入燃料油；位于燃烧段8中部上方的添加剂喷入口6可以喷入碱金属调整炭黑结构，也可以喷入其他添加剂生产具有特殊性能的炭黑；在反应段末端设置急冷段13，终止反应的极冷水枪喷入口14喷入冷却水，生产高比表面积的炭黑时急冷水枪位置应靠前布置，以起到快速终止反应的目的。生产N550、N660一类软质产品时水枪位置应靠后布置。

实施例2，在实施例1的基础上，反应段10直径是喉管段9直径的两倍以上。

反应炉内层耐火材料使用铬刚玉耐火砖或浇注料浇筑而成，厚度不低于150mm；外层使用高铝空心球隔热耐火材料浇筑而成。

综上所述，本实用新型具有较大幅度的调整、调节能力，能够生产超高比表面积炭黑产品而不因反应炉超温而损坏；能够生产超低表面积产品而不会因反应温度不够而生成硬碳及焦粒。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

Claims (5)

1.一种新型三段式炭黑反应炉，包括燃烧段(8)和反应段(10)，其特征在于：燃烧段(8)底部和反应段(10)顶部之间连接有文丘里结构的喉管段(9)，燃烧段(8)的切线方向上设有关于其对称的燃烧室一(1)和燃烧室二(2)，反应段(10)顶部的切线方向上设有关于其对称的燃烧室三(3)和燃烧室四(4)，燃烧室一(1)、燃烧室二(2)、燃烧室三(3)、燃烧室四(4)均连接有高温空气入口(5)和燃料油喷口(12)，反应段(10)的直径大于燃烧段(8)的直径，喉管段(9)的下端直径大于上端直径，喉管段(9)的上端和下端的外周上均分布有原料油喷口(7)，燃烧段(8)的顶部设有添加剂喷口(6)。

2.根据权利要求1所述的一种新型三段式炭黑反应炉，其特征在于：反应段(10)的下端设有急冷段(13)，急冷段(13)的外周两侧沿竖直方向设有极冷水枪喷入口(14)。

3.根据权利要求2所述的一种新型三段式炭黑反应炉，其特征在于：急冷段(13)的下端一侧设有停留段(11)，停留段(11)后部连接急冷锅炉或高温空气预热器。

4.根据权利要求3所述的一种新型三段式炭黑反应炉，其特征在于：反应段(10)直径是喉管段(9)直径的两倍以上。

5.根据权利要求2所述的一种新型三段式炭黑反应炉，其特征在于：反应炉内层耐火材料使用铬刚玉耐火砖或浇注料浇筑而成，厚度不低于150mm；外层使用高铝空心球隔热耐火材料浇筑而成。

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