FI70242B

FI70242B - ANORDNING FOER FRAMSTAELLNING AV SOT

Info

Publication number: FI70242B
Application number: FI840666A
Authority: FI
Inventors: Oskar Posch
Original assignee: Mura Anst
Priority date: 1977-09-02
Filing date: 1984-02-17
Publication date: 1986-02-28
Also published as: FI840666A0; FI840666A; FI70242C

Description

7024270242

NoenvalmistuslaiteNoenvalmistuslaite

Keksintö koskee noenvalmistuslaitetta, jossa on poikkileikkaukseltaan pyöreä tai suorakulmionmuotoinen reaktori varustettuna reaktiotilalla noenmuodostusta varten, jonka kanteen on muodostettu sekoitustila, johon on liitetty syöttöyksiköitä ilmanläm-mityslaitteesta tulevan ilman ja rikastuslaitteesta tulevan hiilivedyn annosteltua syöttöä varten, jolloin reaktorin ulostulo-puolelle on sovitettu lämmönvaihdin reaktorista tulevien poisto-kaasujen ja tuotetun noen lämpötilan laskemiseksi, ja lämmönvaihtimen jälkeen on asennettu suodatinlaite, jossa tapahtuu noen erottaminen poistokaasuista.The invention relates to a soot making plant having a circular or rectangular reactor provided with a reaction space for soot formation, the lid of which is provided with a mixing space connected to the feed units. to calculate the temperature of the gases and the soot produced, and after the heat exchanger a filter device is installed in which the soot is separated from the exhaust gases.

Tunnetaan erilaisia noentuottamislaitteiden malleja. Tunnetussa mallissa tuotetaan reaktorissa erikseen polttokaasuja ja nämä sekoitetaan toisaalla reaktorissa suihkutettuihin hiilivetyai-neksiin reaktiotapahtumien aloittamiseksi. Hiilivedyn hajaannus ja noen muodostus alkaa pienessä määrin jo lämpötilassa 700-800°C ja saavuttaa optiminsa riippuen valmistettavasta nokilaadusta n. 1100-1400°C:ssa.Various models of soot production equipment are known. In the known model, fuel gases are produced separately in the reactor and these are mixed elsewhere with the hydrocarbons injected in the reactor to initiate the reaction events. The decomposition of the hydrocarbon and the formation of soot start to a small extent already at a temperature of 700-800 ° C and reach its optimum depending on the soot quality to be produced at about 1100-1400 ° C.

Esim. US-patentissa 3 615 210 selostetaan noenvalmistuslaitosta, jossa synnytetään erillisessä vyöhykkeessä savukaasuja, jotka johdetaan sisäänruiskutusvyöhykkeeseen. Tähän vyöhykkeeseen on sovitettu pölytyskammioita, joissa niinikään synnytetään palamiskaasuja. Nokiöljyn syöttö tapahtuu kammion jälkeiseen vyöhykkeeseen suuttimella. Kammiosta tulevat kuumat savukaasut ottavat mukaansa syötetyn nokiöljyn sekä sekoittuvat synnytettyjen palamiskaasujen kanssa, jonka jälkeen tapahtuu noenmuodos-tus reaktiovyöhykkeessä.For example, U.S. Patent 3,615,210 discloses a soot making plant in which flue gases are generated in a separate zone and introduced into the injection zone. Dust chambers are also arranged in this zone, which also generate combustion gases. Soot oil is fed to the post-chamber zone by a nozzle. The hot flue gases from the chamber take in the supplied soot oil and mix with the generated combustion gases, after which soot formation takes place in the reaction zone.

Näistä tunnetuista malleista, joissa polttokaasut johdetaan reaktoriin erillään hiilivedystä, tunnetaan muunnelmia; nämä koskevat ennen kaikkea polttokaasujen tuottamista varten olevien polttosuutinten ja noenvalmistukseen varatun hiilivedyn syöttämistä varten olevien suutinten järjestystä. Edelleen käytetään lisäksi kantokaasua. Myös lämpötilan hallitsemiseksi lisätään 2 70242 eri tavoin vettä, jolla tosin alennetaan laitteen toiminta-astetta .Variations are known from these known models in which the combustion gases are introduced into the reactor separately from the hydrocarbon; these relate in particular to the arrangement of the combustion nozzles for the production of the combustion gases and the nozzles for the supply of the hydrocarbon reserved for the production of soot. In addition, a carrier gas is further used. In order to control the temperature, water is also added in 2 70242 different ways, which, however, reduces the operating degree of the device.

Esim. FI-patenttihakemuksessa 1522/71 selostetaan noenvalmistus-laitetta, jossa polttoainetta ja ilmaa syötetään polttimeen, jossa on palotila. Syntyneet palamiskaasut kulkevat kuristuksen kautta, johon syötetään suuttimien kautta noenmuodostusta varten toimivaa öljyä. Tämän jälkeen seuraavassa reaktiotilassa tapahtuu sitten noen synnyttäminen sekä sen jälkeen veden ruiskutus suuttimilla reaktiotilan päässä. Polttimen koteloa sekä kuristusta jäähdytetään palamiskaasujen korkean lämpötilan vuoksi.For example, FI patent application 1522/71 describes a soot making device in which fuel and air are fed to a burner with a combustion chamber. The resulting combustion gases pass through a throttle into which oil is used to feed soot formation through nozzles. Thereafter, in the next reaction space, soot is generated and then water is sprayed with nozzles at the end of the reaction space. The burner housing and choke are cooled due to the high temperature of the combustion gases.

Näissä edellä kuvatuissa noenvalmistuslaitteiden malleissa on suhteellisen vaikeaa ja lisäksi kallista valmistaa erilaisia nokilaatuja. Tämä johtuu ennen kaikkea siitä, että erilaiset käyttösuureet on koordinoitava toistensa suhteen; sillä toisaalta on polttokaasujen valmistukseen tarvittavat polttoaine- ja ilma-määrät ja toisaalta hiilivetymäärät sekä mahdollisesti kantokaa-su- ja vesimäärät säännösteltävä ja koordinoitava toistensa suhteen. Kun kantokaasua tai vettä tai vesihöyryä lisätään, niin syntyy lisäreaktioita toisten komponenttien kanssa. Tästä syystä voidaan noenvalmistuslaitteen tunnetulla rakennemallilla valmistaa taloudellisesti vain muutamia nokilaatuja.In these models of soot making equipment described above, it is relatively difficult and also expensive to produce different grades of carbon black. This is mainly due to the need to coordinate the different usage variables in relation to each other; whereas, on the one hand, the quantities of fuel and air required for the manufacture of combustion gases and, on the other, the quantities of hydrocarbons and, possibly, the quantities of carrier gas and water must be regulated and coordinated with each other. When a carrier gas or water or water vapor is added, additional reactions with other components occur. For this reason, only a few grades of carbon black can be economically produced with the known design of a soot making device.

Koska noenvalmistusta varten tarvitaan hienouden lisääntyessä yhä suurempaa ilman osuutta, nousee myös hienompien nokilaatujen valmistuksessa reaktorin terminen rasitus ja rajoittaa siksi samassa laitteessa valmistettavien nokilaatujen aluetta. Toisaalta molempien komponenttien, ilman ja hiilivedyn, riittämättömässä sekoituksessa ei reaktoriin johdettu vapaa happi täysin sitoudu. Tästä on kuitenkin se seuraus, että toivotun nokilaa-dun sijaan tuotetaankin toinen, vaatimattomampi nokilaatu.As an increasing proportion of air is required for the production of soot as the fineness increases, the thermal stress of the reactor also increases in the production of finer soot grades and therefore limits the range of soot grades to be produced in the same apparatus. On the other hand, inadequate mixing of both components, air and hydrocarbon, does not completely bind the free oxygen introduced into the reactor. However, the consequence of this is that instead of the desired soot quality, another, more modest soot quality is produced.

Keksinnön tehtävänä on tämän mukaan muodostaa alussa kuvatun laatuinen noenvalmistuslaite ja etenkin tämän sekoitustilan syöttöyksiköt siten, että erilaisten nokilaatujen valmistuksen suhteen ei ole rajoituksia, että molempien syöttökomponenttien, 3 70242 ilman ja hiilivedyn, syöttö voi tapahtua tarkasti hallitusti ja että reaktorin terminen ylirasitus komponenttien sisääntulo-alueella vältetään.Accordingly, it is an object of the invention to provide a soot making device of the type described at the outset, and in particular the feed units of this mixing space, so that there are no restrictions on the production of different grades of carbon black, that both feed components, air and hydrocarbon, can be fed in a precisely controlled manner and that the reactor is overloaded. avoided.

Tämän tehtävän ratkaisemiseksi on keksinnön mukaiselle laitteelle tunnusomaista se, että syöttöyksikössä on ilmasäiliö (40) , johon liittyy pienemmällä läpimitalla varustettu ohjaus-istukka (54), johon päätyy nestemäisen hiilivedyn syöttöä varten oleva suihkutussuuttimella (42) varustettu syöttöputki (41) , johon on kiinnitetty pyörrekappale (70) ja poistoistu-kalla (61) varustettu ilmapatoholkki (60), jotka on vaihdettavissa.To solve this task, the device according to the invention is characterized in that the supply unit has an air tank (40) with a smaller diameter guide seat (54) at the end of which a supply pipe (41) with a spray nozzle (42) for supplying liquid hydrocarbon is attached. a swirl body (70) and an air vent sleeve (60) with an exhaust seat (61) that are replaceable.

Keksintö on kuvattu oheisissa piirustuksissa malliesimerkein ja sitä selitetään seuraavassa. Kuvioissa nähdään: kuvio 1 on kaaviomainen esitys pystyleikkauksesta noenvalmis-tuslaitteen reaktorin läpi; kuvio 2 on kaaviomainen esitys pystyleikkauksesta kuvion 1 mukaisen reaktorin kansiosan läpi, kuitenkin kuvion 1 suhteen muutetulla sekoitustilalla varustettuna; kuvio 3 on kaaviomainen esitys päällyskuvasta kuvion 1 mukaisen reaktorin kansiosalle, jossa on symbolisesti esitetty ilman syöttö; kuviot 4 ja 5 ovat kaaviomaisia esityksiä kahden syöttöyksikön kummastakin pystyleikkauksesta linjaa IV-IV pitkin kuviossa 3; ja kuvio 6 on kaaviomainen esitys syöttöyksikön pystyleikkauksesta.The invention is illustrated in the accompanying drawings by way of example and will be explained below. The figures show: Figure 1 is a schematic representation of a vertical section through the reactor of a soot making plant; Fig. 2 is a schematic view of a vertical section through the lid part of the reactor according to Fig. 1, but with a mixing space modified with respect to Fig. 1; Fig. 3 is a schematic plan view of the lid portion of the reactor of Fig. 1 with a symbolic air supply; Figures 4 and 5 are schematic representations of each vertical section of the two feed units along the line IV-IV in Figure 3; and Fig. 6 is a schematic representation of a vertical section of the feed unit.

Kuviossa 1 on esitetty noenvalmistuslaitteen reaktori pystyasennossa; se voisi kuitenkin olla myös vaaka-asennossa. Noenvalmis-tuslaite, josta reaktori 1 esittä oleellista osaa, muodostuu useasta muusta osasta: rikastuslaite hiilivetyä varten, syntyvien reaktiotuotteiden jäähdytin, suodatinlaite, jossa noki erotetaan poistokaasuista, noen kokooma- ja pakkauslaite ja säätölaite moitteettomassa käytössä tarvittavien käyttöarvojen säätämistä varten. Näitä laitteiden osia, koska ne eivät ole keksinnössä oleellisia, ei ole kuvattu. Tässä kohdin viitataan tunnettuihin rakennemalleihin, esim. US-PS 3 369 870.Figure 1 shows the reactor of the soot making device in an upright position; however, it could also be in a horizontal position. The soot making plant, of which reactor 1 plays an essential part, consists of several other parts: enrichment plant for hydrocarbon, coolant for the resulting reaction products, filter device for separating soot from exhaust gases, soot collection and packaging device and control device for adjusting the required operating values. These parts of the devices, since they are not essential to the invention, have not been described. Reference is made here to known construction models, e.g. US-PS 3,369,870.

4 702424 70242

Reaktorissa 1 on reaktorikansi 2, reaktiotila 3 ja lämmönvaihdin 4. Reaktiotilan 3 seinään, joka muodostuu ulkoseinästä 5 ja sisällä olevasta verhouksesta 6, on asennettu kaaviomaisesti esitetyt esi-lärruriityspolttimet 7, jotka ovat toiminnassa reaktorin 1 alkulämmi-tysvaiheen ajan, mutta normaalin noenvalmistuksen ajan kytkettynä pois päältä. Verhouksessa 6 ja ulkoseinässä 5 on ei-kuvattu aukko, joka suljetaan luukulla, mutta joka kuitenkin avautuu, mikäli ylipainetta ilmaantuu.Reactor 1 has a reactor lid 2, a reaction space 3 and a heat exchanger 4. A schematically shown preheating burners 7 are mounted on the wall of the reaction space 3, which consists of an outer wall 5 and an inner cladding 6, which operate during the initial heating phase of the reactor 1 but during normal soot production off. The cladding 6 and the outer wall 5 have a non-illustrated opening, which is closed by a hatch, but which nevertheless opens if overpressure occurs.

Reaktorinkansi 2, joka voi olla tarkoituksenmukaisesti teräksestä, esim. ruostumattomasta teräksestä valmistettu, on pääasiassa ontto rakennelma, jossa on erilaisia sisä- ja ylärakenteita. Kannen 2 ylä-sivulle 8 on asennettu joukko syöttöyksikköjä 12. Syöttöyksiköt 12 johtavat hiilivedyn ja reaktioilman reaktiotilaan 3. Kuvion 1 mukaisessa mallissa on jokaiseen syöttöyksikköön 12 järjestetty putkilii-tos 13, joka yltää sekoitustilaan 22 ja esim. voi olla rakenteeltaan kartio. Syöttöyksiköt 12 ja putkiliitokset 13 kulkevat reaktorin 1 pitkittäisakselin suuntaan. Kanteen 2 on muodostettu pääasiassa poikittain reaktorin 1 pitkittäisakselin suhteen kulkeva kanava 14, joka on varustettu tuloistukalla 15 ja poistoistukalla 16. Kanava 14 ympäröi sekoitustilan 22 ja rajoittaa sen seinillä 10, 11 (kuviot 1 ja 2). Kanava 14 ei ympäröi syöttöyksikköjä 12, koska ne on asennettu kannen 2 ulkopuolelle sen yläsivulle 8. Mutta on myös mahdollista antaa putkiliitosten 13 ja/tai syöttöyksikköjen 12 ulottua kanavaan 14. Joka tapauksessa sekoitustila 22 ja mahdollisesti put— kiliitokset 13 ja/tai muut syöttöyksikköjen 12 osat ovat kanavassa 14 ja ne voidaan kanavan läpi virtaavalla nesteellä joko jäähdyttää tai lämmittää, jotta voitaisiin siten pitää koko käyttöajan aikana sopivaa lämpötilaa yllä.The reactor lid 2, which may conveniently be made of steel, e.g. stainless steel, is essentially a hollow structure with various internal and superstructures. A number of supply units 12 are mounted on the upper side 8 of the lid 2. The supply units 12 lead to a hydrocarbon and reaction air reaction space 3. The model according to Figure 1 has a pipe connection 13 arranged in each supply unit 12, which reaches the mixing space 22 and can be conical. The feed units 12 and the pipe connections 13 run in the direction of the longitudinal axis of the reactor 1. The cover 2 is formed by a channel 14 running substantially transversely to the longitudinal axis of the reactor 1, provided with an inlet 15 and an outlet 16. The channel 14 surrounds the mixing space 22 and delimits it by walls 10, 11 (Figures 1 and 2). The channel 14 does not surround the supply units 12 because they are mounted outside the cover 2 on its upper side 8. However, it is also possible to allow the pipe connections 13 and / or supply units 12 to extend into the channel 14. In any case, the mixing space 22 and possibly the pipe connections 13 and / or other supply units 12 the parts are in the duct 14 and can be either cooled or heated by the liquid flowing through the duct in order to maintain a suitable temperature throughout the period of use.

Kuten kuvioista 1, 2, 3 ja 4 nähdään, voivat syöttöyksiköt 12 olla keskenään putkilla 18, 19 yhdistettyjä ja päätyä sekoitustilaan 22, joka on - reaktorin läpikulkusuuntaan katsottuna - reaktiotilan 3 edessä. Kuviossa 2 syöttöyksiköillä 12 ei ole putkiliitosta ja ne päättyvät suoraan sekoitustilaan 22.As can be seen from Figures 1, 2, 3 and 4, the feed units 12 can be connected to each other by pipes 18, 19 and end up in a mixing space 22 which is - viewed in the direction of the reactor passage - in front of the reaction space 3. In Figure 2, the supply units 12 have no pipe connection and terminate directly in the mixing space 22.

Reaktiotilassa 3 voi olla mikä tahansa läpimitta ja se voi olla esim. ympyrän tai suorakulmion muotoinen. Reaktorille 1 on oletettu reaktiotilan 3 suorakulmainen läpileikkausmuoto varustettu kahdella rivillä syöttöyksiköitä 12 (kuvio 3). Sekoitustilan 22 poikkileikkaus vastaa suunnilleen reaktiotilan 3 poikkileikkausta.The reaction space 3 can be of any diameter and can be, for example, circular or rectangular. The reactor 1 is assumed to have a rectangular cross-sectional shape of the reaction space 3 provided with two rows of feed units 12 (Fig. 3). The cross section of the mixing space 22 corresponds approximately to the cross section of the reaction space 3.

Il 5 70242Il 5 70242

Sekoitustila 22 voi mahdollisesti olla jaettu kanavan 14 suuntaan olevilla osakanavilla 11' (kuvio 5). Tällöin syöttöyksiköt 12 on asennettu kannen 2 yläsivulle 8 riveissä tai samankeskisesti. Se-koitustilan 22 jako osakanavilla 11' tapahtuu vain siinä määrin, kuin tämä on tarpeellista suotuisten olosuhteiden ylläpitämiseksi komponenttien sekoituksessa.The mixing space 22 may optionally be divided by subchannels 11 'in the direction of the channel 14 (Fig. 5). In this case, the supply units 12 are mounted on the upper side 8 of the cover 2 in rows or concentrically. The division of the mixing space 22 in the subchannels 11 'takes place only to the extent necessary to maintain favorable conditions in the mixing of the components.

Lämmönvaihdin 4 muodostuu yksittäisistä, toisistaan riippumattomista lämmönvaihdinosista, joita ei ole lähemmin kuvattu eikä selvitetty. Lämmönvaihdin 4 on asennettu reaktiotilan '3 jälkeen, ja sen läpi virtaavat reaktiotuotteet, so. tuotettu noki ja polttokaasut, jolloin niiden lämpötilaa lasketaan. Lämmönvaihtimen 4 läpivirtauksen jälkeen joutuvat reaktiotuotteet johtoon 24 ja tuolta ei-kuvattuun suodatinlaitteeseen. Lämmönvaihtimen 4 syvimmässä kohdassa on noen-poistoaukko 25 jo tässä kohdassa erotetun noen poistamista varten.The heat exchanger 4 consists of individual, independent heat exchanger parts, which have not been described in more detail or explained. The heat exchanger 4 is installed after the reaction space '3, and the reaction products, i.e. produced soot and fuel gases, in which case their temperature is lowered. After the flow through the heat exchanger 4, the reaction products enter the line 24 and from there to the filter device (not described). At the deepest point of the heat exchanger 4 there is a soot outlet 25 for removing soot already separated at this point.

On tarkoituksenmukaista yhdistää kanavan 14 tuloistukka 15 nesteen syöttöjohtona toimivan johdon 26 kautta lamnönvaihtimeen 4. Siten voidaan mahdollisesti syöstää poikittaisvirtauskanava 14 lämmitetyllä ilmalla ja pitää sekoitustila 22 lähes vakiolämpötilassa, joka on n. 500-700°C, lähinnä n. 600°C. Jotta myös sekoitustilan 22 jäähdytys voi tapahtua, on johtoon 26 asennettu kylmäilmaliitos (ei kuvattu).It is expedient to connect the inlet 15 of the duct 14 via the liquid supply line 26 to the heat exchanger 4. Thus, the transverse flow duct 14 can possibly be fed with heated air and the mixing space 22 kept at a nearly constant temperature of about 500-700 ° C, mainly about 600 ° C. In order for the mixing space 22 to also cool down, a cold air connection (not shown) is installed in the line 26.

Kuviossa 3 on esitetty syöttöyksikköjen 12 syöttö reaktioilmalla. Reaktiokannalle 2 ovat syöttöyksiköt 12 kahdessa rinnakkain kanavan 14 kanssa järjestetyssä rivissä. Sekoitustila 22 on esitetty katkoviivoin pitkänomaisena tilana, jossa on pyöristetyt kulmat, jota ympäröi kanva 14 ja joka voi vielä olla jaettu osakanavilla 11’.Figure 3 shows the supply of the supply units 12 with reaction air. For the reaction base 2, the feed units 12 are in two rows arranged parallel to the channel 14. The mixing space 22 is shown in broken lines as an elongated space with rounded corners surrounded by a canvas 14 and which may further be divided by subchannels 11 '.

Reaktioilma syöttöyksikköjä 12 varten toimitetaan symbolisesti esitetystä kuljetuslaitteesta 28, joka kuljettaa imemänsä ilman johdon 29 ja lämmönvaihtimen 4 ei-kuvatun osan kautta jakokammioon 30, joka on reaktorin 1 ulkopuolella. Jakokammiossa 30 olevan mittalaitteen 31 avulla voidaan mitata kuljetuslaitteen 28 tuottama paine.The reaction air for the supply units 12 is supplied from a symbolically shown conveying device 28 which conveys the suction air through a line 29 and a non-described part of the heat exchanger 4 to a distribution chamber 30 outside the reactor 1. By means of the measuring device 31 in the distribution chamber 30, the pressure produced by the conveying device 28 can be measured.

Jakokammiosta 30 johtavat liitosjohdot 32 syöttöyksikköihin 12. Jokaisessa liitosjohdossa 32 on asennettuna sulkuelin 33, jolla johdot 32 voidaan sulkea tai myös kuristaa. Syöttöyksikköjen 12 syöttämiseksi tasaisesti voi johdoissa 32 olla asennettuna kuristimia (ei kuvattu). Siten on mahdollista luopua mahdollisesti myös joh- 6 70242 doista 18 ja/tai 19, kun samanaikaisesti huolehditaan siitä, että myös toinen komponentti, so. hi kivety, annostellaan samoin tarkoin jokaista syöttöyksikköä 12 varten, esim. annostelupumpuilla tai an-nosteluyksiköillä, jotka on yhdistetty toisiinsa pakkoliikkeessä ja siten johtavat jokaiseen syöttöyksikköön 12 saman määrän hiilivetyä.From the distribution chamber 30, the connecting lines 32 lead to the supply units 12. Each connecting line 32 is provided with a closing member 33 by means of which the lines 32 can be closed or also strangled. Chokes 32 (not shown) may be installed in the lines 32 to feed the supply units 12 evenly. Thus, it is possible to dispense with the leads 18 and / or 19 as well, while at the same time ensuring that the second component, i.e. hi petrified, is similarly metered for each feed unit 12, e.g. by metering pumps or metering units which are connected to each other in a forced motion and thus deliver the same amount of hydrocarbon to each feed unit 12.

Kuvioissa 4 ja 5 on esitetty leikkaus kannen 2 läpi, jossa on kaksi syöttöyksikköä 12; kuviossa 4 on jokaiseen syöttöyksikköön 12 järjestetty putkiliitos, kun taas kuviossa 5 syöttöyksiköt 12 on asennettu osakanavilla 11' jaettuun sekoitustilaan 22. Kansi 2 tai myös kanava 14 on pohjalla 9 suljettu reaktiotilasta 3. Siten on mahdollista muodostaa olosuhteet sekoitustilassa 22 siten, että se käytännöllisesti katsoen toimii vain hiilivedystä ja reaktioilmasta muodostetun homogeenisen seoksen tuottamista varten. Tämä taataan kanavan 14 kautta johdetulla nestevirralla, esim. ilma tai neste.Figures 4 and 5 show a section through a lid 2 with two feed units 12; Fig. 4 shows a pipe connection to each supply unit 12, while in Fig. 5 the supply units 12 are mounted in a mixing space 22 divided by subchannels 11 '. The lid 2 or also the channel 14 is closed at the bottom 9 from the reaction space 3. Thus it is possible to create conditions in the mixing space 22 works only to produce a homogeneous mixture of hydrocarbon and reaction air. This is ensured by the flow of liquid through the duct 14, e.g. air or liquid.

Kuvio 3 näyttää parhaiten johtojen 18 ja 19 järjestyksen. Kanteen 2 kahteen riviin järjestetyissä syöttöyksiköissä 12 ovat nämä järjestetty vuorotellusti, mikä yksinkertaistaa putkioh jausta. Syöttöyksikköjer määrä voidaan valita erilaisesti. Jos käytetään vain muutamia kuitenkin vastaavan kokoisia syöttcyksikköjä 12, niin näiden rakenne ja ylläpito on kallista kun taas toisaalta pienten sycttövksikköjen suuri määrä on kustannusnielessä epäedullista. Valitaan siis tämän mukaan syöttöyksikköjen 12 lukumäärä taloudellisin perustein. Jos sekoitustila 22 pidetään vapaana palamis-tapahtumista, niin voidaan saada aikaan myös suhteellisen pienellä syöttoyksikköjen 12 määrällä molempien komponenttien homogeeninen sekoitus, mikä on edellytys reaktiotilassa 3 tapahtuvalle täydelliselle hapen sitomiselle.Figure 3 best shows the order of wires 18 and 19. In the feed units 12 arranged in two rows on the cover 2, these are arranged alternately, which simplifies the pipe control. The number of feed units can be selected differently. However, if only a few feed units 12 of similar size are used, then their construction and maintenance are expensive, while on the other hand the large number of small feed units is disadvantageous in terms of cost. Thus, according to this, the number of feed units 12 is selected on economic grounds. If the mixing space 22 is kept free of combustion events, then a homogeneous mixing of both components can also be achieved with a relatively small number of feed units 12, which is a prerequisite for complete oxygen scavenging in the reaction space 3.

Jokaisessa syöttöyksikössä 12 (kuvio 6) on ilmasäiliö 40 sylinteri-mäisellä poikkileikkauksella, jonka pituusakselilla 39 on syöttöputki 41 nestemäistä hiilivetyä varten. Syöttöputken 41 päässä on suihku-tussuutin 42. Syöttöputki 41 on kiinnitetty ilmasäiliön 40 yläsi-vulla olevaan kanteen 43. Reaktioilman syöttöä varten on varattu syöttöjohdot 32 (kuvio 3), jotka on päistään yhdistetty ilmasäiliön 40 sivuseinällä olevaan ilmaputkeen 44.Each supply unit 12 (Fig. 6) has an air tank 40 with a cylindrical cross-section, the longitudinal axis 39 of which has a supply pipe 41 for liquid hydrocarbon. At the end of the supply pipe 41 there is a spray nozzle 42. The supply pipe 41 is attached to the cover 43 on the upper side of the air tank 40. Supply lines 32 (Fig. 3) are provided for supplying reaction air, connected at their ends to the air pipe 44 on the side wall of the air tank 40.

Ilmasäiliössä 40 on ilmaputken 44 lisäksi kansiputki 45, johon on kansi 43 kiinnitetty siipimutterein varustetuilla kääntöruuveilla 70242 46, jotka mahdollistavat kannen 43 nopean irrottamisen. Kanteen 43 on kiinnitetty syöttöputki 41 k j.r istysruuvilla 48 säädettävästi. Kiristysruuvi 48 on kanteen 43 yhdistetyssä navassa 50, jossa on lisäksi tiiviste 51 syöttöputken 41 ja navassa 50 olevan aukon 52 välissä olevan raon tiivistämiseksi. Kansiputken 45 ja kannen 43 välissä on samoin ei-kuvattu tiivistys.In addition to the air tube 44, the air tank 40 has a cover tube 45 to which the cover 43 is fastened with swivel screws 70242 46 provided with wing nuts, which allow the cover 43 to be quickly removed. The supply pipe 41 is adjustably secured to the cover 43 by a set screw 48. The clamping screw 48 is in a hub 50 connected to the cover 43, which further has a seal 51 for sealing the gap between the supply pipe 41 and the opening 52 in the hub 50. There is also a seal not shown between the lid tube 45 and the lid 43.

Ilmasäiliössä 40 on pohjasivulla kartioputki 53, joka muuttuu sylin-terimäiseksi johtoputkeksi 54, jossa on pienempi läpimitta kuin ilma-säiliön 40 johtoputkessa. Johtoputken 54 vapaassa päässä on sisään ulottuva vaste 56, kun taas ulkokehällä on kiinnityslaippa 57, jolla on kiinnitetty syöttöyksikkö 12 kanteen 2, esim. sen yläsivulle 8, kiinnityslaipalle 35 ruuvien ja sopivien tiivisteaineiden avulla.The air tank 40 has a conical tube 53 on the bottom side, which turns into a cylindrical conduit 54 having a smaller diameter than the conduit of the air tank 40. The free end of the conduit 54 has an inwardly extending abutment 56, while the outer circumference has a mounting flange 57 which secures the supply unit 12 to the cover 2, e.g. its upper side 8, to the mounting flange 35 by means of screws and suitable sealants.

Jos syöttöyksikköön 12 rakennetaan johtoputki 54 kanteen 2, niin voidaan tätä varten asentaa ilmasäiliön 40 ja kartioputken 53 välissä olevaan ylimenokohtaan kiinnityslaipat 36, 37. Tässä tapauksessa syöttöyksikön 12 putkista 53, 54 muodostuvan alemman osan ympäri virtaa samoin kanavan 14 nestevirta.If a conduit 54 is built in the supply unit 12 on the cover 2, mounting flanges 36, 37 can be installed at the transition point between the air tank 40 and the conical tube 53. In this case, the liquid flow of the duct 14 also flows around the lower part of the supply unit 12.

Vasteella 56 on tuettu ilmapatolaatikko 60, joka muuttuu ulosmeno-putkeksi 61. Ilmapatolaatikossa 60 on säteittäisesti asennetut portaat 62, joissa on napa 63, jonka aukossa 64 pidetään syöttöputkea 41 varustettuna suihkutussuuttimella 42 asetusruuvin 65 avulla.The abutment 56 supports an air damper box 60 which transforms into an outlet pipe 61. The air damper box 60 has radially mounted steps 62 with a hub 63 in the opening 64 of which a supply pipe 41 is provided with a spray nozzle 42 by means of a set screw 65.

Navan yläpuolella 63 syöttöpatkessa 41 on toinen aseturuuvilla 67 varustettu napa 68, johon on kiinnitetty pyörrekappale 70. Pyörre-kappale 70 voi olla muodostettu rei'itetyksi levyksi, kts. kuvio 6,tai myös ohjainkappaleeksi vinoon asetetuin portain.Above the hub 63, the feed rod 41 has a second hub 68 provided with a set screw 67, to which a vortex body 70 is attached.

Olennaista on, että tällä järjestyksellä syöttöputki 41 yhdessä ilma-patolaatikon 60 ja pyörrekappaleen 70 kanssa voidaan helposti vaihtaa irrottamalla kansi 43. Riippuen valmistettavan noen laadusta asennetaan vastaavat suihkutussuutin 42 ja ilmapatolaatikko 60 sekä pyörrekappale 70, jonka jälkeen syöttöputki 41 asennetaan syöttöyksikköön 12, kansi 43 kiinnitetään jälleen ja kiristysruuvia 48 kiristetään. Nopeampi vaihto saadaan aikaan, kun on valmiina täydellinen varustesarja muodostuen syöttöputkesta 41, kannesta 43, pyörre-kappaleesta 70 ja ilmanpatolaatikosta 60. Täten on mahdollista muuntaa tuotantoa erittäin nopeasti toisesta toiseen nokilaatuun.It is essential that in this order the supply pipe 41 together with the air damper box 60 and the vortex body 70 can be easily replaced by removing the cover 43. Depending on the quality of the soot to be produced, the respective spray nozzle 42 and air damper box 60 and vortex body 70 are installed, after which the supply pipe 41 is mounted on the feed unit 12 again and tighten the tightening screw 48. Faster replacement is achieved when a complete set of equipment is ready, consisting of a supply pipe 41, a cover 43, a vortex body 70 and an air dam box 60. Thus, it is possible to convert production very quickly from one soot to another.

8 702428 70242

Syöttöyksikkö 12 voidaan tarkoituksenmukaisesti valmistaa teräslevystä, siten että yksittäiset osat voidaan yhdistää hitsaamalla johtoihin 18, 19.The supply unit 12 can be conveniently made of steel plate, so that the individual parts can be connected by welding to the wires 18, 19.

Kuvatun noenvalmistuslaitteen taloudellista toteutttamista varten on edullista, että voidaan käyttää hyväksi reaktio-tilassa 3 syntyvien poistokaasujen lämpöä syöttöyksiköihin 12 syötetyn reaktioilman ja kanavan 14 läpivirtausta varten käytetyn nesteen lämmittämiseksi, jota varten on asennettu läm-mönvaihdin 4, kuten kuvio 1 näyttää. Lämmönvaihtimen 4 täytyy yleensä kyetä jäähdyttämään reaktiotilasta 3 virtaavat poisto-kaasut niin pitkälle, että niiden johtaminen suodatinlaittee-seen on mahdollista suodatinta vahingoittamatta.For the economical implementation of the soot making apparatus described, it is advantageous to be able to utilize the heat of the exhaust gases generated in the reaction space 3 to heat the reaction air supplied to the supply units 12 and the liquid used to flow through the duct 14, for which a heat exchanger 4 is installed. The heat exchanger 4 must generally be able to cool the exhaust gases flowing from the reaction space 3 to such an extent that it is possible to pass them to the filter device without damaging the filter.

Kuviossa 1 liittyy välittömästi reaktiotilaan 3 lämmönvaihdin 4. Voidaan ajatella myöskin lämmönvaihtimen 4 ja sen osien muuta järjestystä. Tarkoituksenmukaisesti sijoitetaan lämmön-vaihdinosat laitteen pystysuoraan osaan, jotta ei voisi syntyä mahdollisesti mitään nokikerrostumien johdosta aiheutuneita tukkeumia.In Fig. 1, a heat exchanger 4 is directly connected to the reaction space 3. It is also possible to consider a different order of the heat exchanger 4 and its parts. Suitably, the heat exchanger parts are placed in the vertical part of the device in order to avoid any blockages caused by soot deposits.

Kuvattua laitetta käytetään seuraavasti:The device described is used as follows:

Esilämmityspolttimen 7 käynnistyksen jälkeen myös ilmanlämmitys-laite ja hiilivedyn rikastuslaite käynnnistetään. Tapahtuneen kuumennuksen jälkeen rikastettu, nestemäinen hiilivety ja esi-lämmitetty reaktioilma syötetään syöttöyksikköjen 12 kautta sekoitustilaan 22, jossa tapahtuu hiilivedyn sisäinen sekoittuminen ja kaasuuntuminen, ei kuitenkaan sen palaminen. Näin homogenoitu sekoite saapuu reaktiotilaan 3, missä osassa osa hiilivetyä poltetaan reaktiolämmön tuottamiseksi ja osa muuttuu noeksi. Syntyneet poistokaasut ja noki johdetaan lämmönvaihtimen 4 läpi ja edelleen lämpötilassa n. 250°C suodatin-laitteeseen, jossa noki erotetaan, kerätään ja pakataan.After starting the preheating burner 7, the air heater and the hydrocarbon enrichment device are also started. After the heating has taken place, the enriched liquid hydrocarbon and the preheated reaction air are fed through the feed units 12 to the mixing space 22, where the internal mixing and gasification of the hydrocarbon takes place, but not its combustion. The mixture thus homogenized enters reaction space 3, in which part of the hydrocarbon is burned to produce heat of reaction and part is converted to soot. The resulting exhaust gases and soot are passed through a heat exchanger 4 and further at a temperature of about 250 ° C to a filter device where the soot is separated, collected and packed.

Il 9 70242Il 9 70242

Kuvatulla laitteella saavutetaan se, että lämpötilaolosuhteet hallitaan moitteettomasti sillä alueella, jolla komponenttien ilman ja vedyn sekoittaminen tapahtuu. Näin voidaan laajentaa valmistettavien nokilaatujen aluetta, ilman että syntyy häiriöitä käytössä. Tätä varten tarvittava lisäpanos kannessa 2 olevan kanavan 14 muodossa on pieni verrattuna saatuihin etuihin nähden. Kanava 14 vaikuttaa suotuisasti syöttöyksikköjen 12, etenkin niiden herkkien osien, esim. suihkutussuuttimien 42 kestoikään. Sen käyttö takaa yksistään laitteen kestokäytön.The described device achieves that the temperature conditions are properly controlled in the area where the mixing of air and hydrogen of the components takes place. This makes it possible to expand the range of soot grades to be manufactured without interfering with operation. The additional input required for this in the form of a channel 14 in the cover 2 is small compared to the advantages obtained. The channel 14 has a favorable effect on the service life of the supply units 12, in particular their sensitive parts, e.g. the spray nozzles 42. Its use alone guarantees the continuous use of the device.

Mikäli suodatinlaitteesta tulevia poistokaasuja, jotka ovat palavia, on käsiteltävä edelleen, esim. puhdistettava, voidaan tähän tarkoitukseen käyttää tulisijoissa tunnettuja laitteita.If flue gases from the filter device, which are flammable, need to be further treated, eg cleaned, equipment known in fireplaces can be used for this purpose.

Claims

70242

A soot making plant with a circular or rectangular reactor (1) provided with a reaction space (3) for soot formation, the lid (2) of which is formed by a mixing space (22) connected to feed units (12) for air from an air heater and a concentrator for a metered feed, a heat exchanger (4) is arranged on the outlet side of the reactor for lowering the temperature of the exhaust gases from the reactor and the soot produced, and a filter device for separating the soot from the exhaust gases is installed after the heat exchanger, characterized in that the feed unit (12) has an air tank associated with a smaller diameter guide seat (54) terminating in a feed tube (41) with a spray nozzle (42) for supplying liquid hydrocarbon, to which a swirl body (70) and an air dam sleeve (60) with an outlet seat (61) are attached, which are replaceable.

Device according to Claim 1, characterized in that the air tank (40) has a lid seat (45) on its upper side, which is closed by a lid (43) which can be connected to the supply pipe (41).

Device according to Claim 1, characterized in that the supply units (12) are connected to one another by connecting channels (19) which are arranged between the vortex body (70) and the outlet seat (61).

Device according to Claim 1, characterized in that the free cross-section of the outlet seat (61) corresponds to the free cross-section of the vortex body (70).