NO862033L

NO862033L - SOT MANUFACTURING EQUIPMENT.

Info

Publication number: NO862033L
Application number: NO862033A
Authority: NO
Inventors: Rudolf Walder
Original assignee: Bera Anstalt
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1986-05-22
Publication date: 1986-11-24
Also published as: EP0205903A1; JPS61271358A; ES8703750A1; DD247226A5; FI862148A0; YU83486A; BR8602347A; ZA863856B; DK243386D0; GR861314B; IN167337B; AR247236A1; HU200356B; ES555302A0; HUT48661A; FI862148A; DK243386A; IL78797A0; AU5780686A; CN86103526A

Description

Oppfinnelsen angår et utstyr for fremstilling av sot med en reaktor i hvilkens lokk det er anordnet mateenheter for den doserte tilførsel av luft og hydrokarboner, idet hver mateenhet har et homogeniseringsrom for blanding, omdannelse til gass og fordeling av komponentene. The invention relates to equipment for the production of carbon black with a reactor in the lid of which feed units are arranged for the metered supply of air and hydrocarbons, each feed unit having a homogenisation chamber for mixing, conversion to gas and distribution of the components.

Slikt utstyr for fremstilling av sot er allerede kjent i mange utførelsesformer, hvilke hovedsakelig refere-rer til anordning av forbrenningsdyser for tilveiebringelsen av forbrenningsgassene og dysene for innføringen av de forut-sette hydrokarboner for sotfremstilling. Med et sotfremstil-lingsutstyr er det vanskelig å forutse hvordan forskjellige sotkvaliteter kan fremstilles i større omfang. For tilveie-bringelse av forskjellige sotkvaliteter må det nemlig tas hensyn til forskjellige driftsbetingelser. Særlig må et be-stemt forhold hydrokarboner/luft overholdes, idet den termiske belastning i reaktoren øker sterkt.med fremstilling av sotkvaliteter med høyere finhet. Å nedsette denne termiske belastning er et hovedformål med den foreliggende oppfin-nelse. Særlig skal en termisk overbelastning og dannelse av spenninger i reaktorlokket unngås. Av denne grunn er det viktig at det i reaktorlokket hersker lignende forhold som i selve reaktoren. På kjent måte har man hittil bare anvendt tiltak for kjøling av avgassene som forlater reaktoren og ikke tatt hensyn til beskyttelsen av reaktorlokket. Such equipment for the production of soot is already known in many embodiments, which mainly refer to the arrangement of combustion nozzles for the provision of the combustion gases and nozzles for the introduction of the required hydrocarbons for soot production. With a carbon black production equipment, it is difficult to predict how different carbon black qualities can be produced on a larger scale. For the supply of different soot qualities, account must be taken of different operating conditions. In particular, a certain ratio of hydrocarbons/air must be observed, as the thermal load in the reactor increases greatly with the production of soot qualities with a higher fineness. Reducing this thermal load is a main purpose of the present invention. In particular, a thermal overload and the formation of stresses in the reactor lid must be avoided. For this reason, it is important that similar conditions prevail in the reactor lid as in the reactor itself. In a known manner, measures have so far only been used to cool the exhaust gases leaving the reactor and no consideration has been given to the protection of the reactor lid.

Ifølge oppfinnelsen er det tilstrebet en for-bedring av det kjente utstyr og for dette formål foreslått å innstampe det hulformede deksel med en ildfast masse i et utstyr beskrevet i innledningen, hvor kjøleorganer kan opptas. På denne måte skal den termiske belastning i området ved reaktorlokket nedsettes vesentlig og tilpasses reaktorens belastning. According to the invention, an improvement of the known equipment is sought and for this purpose it is proposed to stamp the hollow cover with a refractory mass into an equipment described in the introduction, where cooling means can be accommodated. In this way, the thermal load in the area of the reactor lid must be reduced significantly and adapted to the reactor's load.

Stampemassen beskytter de metalliske deler i reaktorlokket og ved hjelp av massens kjøling økes betydelig dets holdbarhet. Særlig forhindres det at det opptrer spenninger i reaktorlokket og at deler skades. The tamping mass protects the metallic parts in the reactor lid and, with the help of the mass's cooling, its durability is significantly increased. In particular, it is prevented that voltages occur in the reactor lid and that parts are damaged.

Samtidig kjøles reaksjonsproduktene direkte i reaksjonssonen, slik at den termiske belastning ytterligere nedsettes. At the same time, the reaction products are cooled directly in the reaction zone, so that the thermal load is further reduced.

Ved alle gangbare fremgangsmåter som arbeider med meget høye temperaturer på over 1300°C, begrenser kjøletil-takene seg utelukkende til den utvendige kjøling av reaktorens platemantelflate. Særlig ble det anordnet varmevekslere på reaktorens yttervegg, mens kjølingen av reaktorlokket ikke ble holdt for å være nødvendig. Temperaturbelastningen i reaktorlokket ble antatt å være liten, slik at det oppsto den ulempe at det ved høye reaksjonstemperaturer ikke var noen varmebeskyttelse for reaktorlokket. Dette forhindres ifølge oppfinnelsen med hell, da det for beskyttelse av reaktorlokket eksisterer en stampemasse, som kjøles, slik at de termiske forhold i reaktorlokket er lignende de i reaktoren. Det oppstår derfor ingen varmespenninger i lokket og stampemassen vil følgelig ikke falle av i småbiter. In all viable methods that work with very high temperatures of over 1300°C, the cooling measures are limited exclusively to the external cooling of the plate jacket surface of the reactor. In particular, heat exchangers were arranged on the outer wall of the reactor, while the cooling of the reactor lid was not considered necessary. The temperature load in the reactor lid was assumed to be small, so that the disadvantage arose that at high reaction temperatures there was no heat protection for the reactor lid. According to the invention, this is successfully prevented, as for the protection of the reactor lid there exists a tamping mass, which is cooled, so that the thermal conditions in the reactor lid are similar to those in the reactor. No thermal stresses therefore occur in the lid and the tamping mass will consequently not fall off in small pieces.

I reaktorlokkets flate underside er det anordnet en kjølebuktning tilsluttet et kjølemiddelkretsløp. Dette har grenrør omkring mateenhetene. På denne måte oppnås en god kjøling, slik at den termiske belastning i reaktoren kan økes, og det kan fremstilles sotkvaliteter med større inn-vendig overflate. A cooling bend connected to a coolant circuit is arranged in the flat underside of the reactor lid. This has manifolds around the feed units. In this way, good cooling is achieved, so that the thermal load in the reactor can be increased, and soot qualities with a larger internal surface can be produced.

En særegenhet i det foreslåtte utstyr består enda A peculiarity of the proposed equipment still remains

i at mateenhetene som omstrømmes av kjølemiddel er symmetrisk fordelt i periferiretningen omkring en forbrenner anordnet sentralt i det runde reaktorlokk. Reaktorlokket er samtidig forsynt med en flat underside dannet ved hjelp av stampemassen, i hvilken kjølebuktningen er innbakt, hvor kjølebuktningen da også er ført omkring forbrenneren. in that the feed units through which coolant flows are symmetrically distributed in the peripheral direction around a combustor arranged centrally in the round reactor lid. At the same time, the reactor lid is provided with a flat underside formed with the help of the tamping mass, into which the cooling bend is baked, where the cooling bend is then also guided around the combustor.

Anordningen av tre symmetrisk fordelte mateenheter i tilsvarende homogeniseringsrom er særlig fordelaktig. Varme-problemene som derved opptrer kan lett beherskes med den anordnede kjøling, slik at en overoppheting av reaktorlokket forhindres pålitelig. The arrangement of three symmetrically distributed feed units in corresponding homogenization rooms is particularly advantageous. The heat problems that arise can be easily controlled with the provided cooling, so that overheating of the reactor lid is reliably prevented.

Ytterligere kjennetegn ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige krav, beskrivelsen i det følgende, såvel som av tegningene, som viser et utførelseseksempel av et utstyr ifølge oppfinnelsen. Det gjøres uttrykkelig oppmerksom på Further characteristics of the invention appear from the other claims, the description below, as well as from the drawings, which show an embodiment of a device according to the invention. This is expressly noted

at samtlige i det følgende nevnte eller fremstilte kjennetegn såvel for seg selv som også i forbindelse med andre kjennetegn tilhører oppfinnelsens gjenstand i en hvilken som that all the characteristics mentioned or presented in the following both by themselves and also in connection with other characteristics belong to the object of the invention in which

helst kombinasjon. preferably a combination.

På tegningene viser fig. 1 et vertikalsnitt gjennom et reaktorlokk, og fig. 2 er et riss sett nedenfra. In the drawings, fig. 1 a vertical section through a reactor lid, and fig. 2 is a view from below.

Utstyret for fremstilling av sot er forsynt med en reaktor som vesentlig del, som inngangssidig er lukket ved hjelp av et reaktorlokk 1. Dette danner den øvre be-grensning av det ikke fremstilte vertikalt forløpende reak-torhus, som ifølge utførelseseksemplet er sirkelformet i tverrsnitt og i hvilket sotfremstillingen skjer fra hydrokarboner og luft. De nevnte bestanddeler doseres og til-føres lokket, intimt blandet, delvis i gassform og forbren-nes partielt i reaktorrommet. Røkgassene som derved oppstår og den dannede sot kjøles deretter, filtreres i et filteraggregat og soten avbrennes. The equipment for the production of carbon black is provided with a reactor as an essential part, which is closed on the entrance side by means of a reactor lid 1. This forms the upper limit of the not produced vertically extending reactor housing, which, according to the design example, is circular in cross-section and in which soot production takes place from hydrocarbons and air. The aforementioned components are dosed and supplied to the lid, intimately mixed, partly in gaseous form and partly combusted in the reactor space. The resulting flue gases and the soot formed are then cooled, filtered in a filter unit and the soot is burned.

Som det fremgår av fig. 1 er reaktorlokket 1 dannet hulformet og har en kuppelformet pverdel 2 som er fylt med en stampemasse 11. Den flate underside har hen-visningstall 3. Reaktorlokket 1 er videre forsynt med en rundflens 4, som så er skrudd fast med en tilsvarende flens 15 på reaktorlegemet. Det er også mulig å anordne reaktorlokket svingbart på reaktorlegemet, noe som en egnet ledd-forbindelse 5 tjener til. As can be seen from fig. 1, the reactor lid 1 is formed hollow and has a dome-shaped upper part 2 which is filled with a tamping compound 11. The flat underside has the reference number 3. The reactor lid 1 is also provided with a round flange 4, which is then screwed with a corresponding flange 15 on the reactor body. It is also possible to arrange the reactor lid pivotably on the reactor body, which a suitable joint connection 5 serves for.

For dosert tilførsel av luft og hydrokarboner eksisterer det i lokket 1 et antall mateenheter 6 som er fordelt symmetrisk i periferiretningen i det kuppelformede lokklegeme. En enkel og hensiktsmessig utførelse er gitt ved anvendelse av tre mateenheter 6, som er fordreid overfor hverandre 120°. Dette fremgår særlig av fig. 2. Sentralt i midten er det anordnet en forbrenner 7. For metered supply of air and hydrocarbons, there exists in the lid 1 a number of feed units 6 which are distributed symmetrically in the circumferential direction in the dome-shaped lid body. A simple and appropriate design is provided by the use of three feeding units 6, which are twisted relative to each other by 120°. This is evident in particular from fig. 2. A burner 7 is arranged centrally in the middle.

Hver mateenhet er forsynt med et rørformet hus 8, som er innsatt vertikalt i en tilsvarende utsparing i den kuppelformede overdel 2 forløpende i aksiell retning og munner i en tilsvarende eksisterende åpning 10 i bunnen 3. Each feeding unit is provided with a tubular housing 8, which is inserted vertically into a corresponding recess in the dome-shaped upper part 2 extending in the axial direction and opens into a corresponding existing opening 10 in the bottom 3.

Den nedre del av det rørformede hus 8 er like-ledes fylt med stampemasse 11, slik at det i hvert hus 8 for-blir åpent et homogeniseringskammer 12. Den øvre ende av det rørformede hus 8 som vender bort fra åpningen 10 er forsynt med en tilslutningsflens 9. Tilslutnings flensen 9 tjener til tilslutning av et rørformet holdeorgan som ikke er nærmere fremstilt på tegningen, som bærer sentralt en oljelanse (tysk "Oellanze") som strekker seg nedover frem til homogeniseringskammeret 12 og på siden er forsynt med en tilslutning for dosert tilførsel av luft. The lower part of the tubular housing 8 is likewise filled with tamping material 11, so that a homogenization chamber 12 remains open in each housing 8. The upper end of the tubular housing 8 facing away from the opening 10 is provided with a connection flange 9. The connection flange 9 serves to connect a tubular holding device that is not shown in detail in the drawing, which carries an oil lance (German "Oellanze") in the center, which extends downwards to the homogenization chamber 12 and is provided on the side with a connection for dosed supply of air.

For kjøling av stampemassen 11 i området ved reaktorinngangssiden, dvs. i området ved stampemassens 11 plane underside 3, såvel som for kjøling av homogeniserings-kamrene 12 er det anordnet kjøleorganer i reaktorlokket 1. Disse kjøleorganer har en kjølebuktning 13, som er innbakt For cooling the rammed mass 11 in the area at the reactor inlet side, i.e. in the area at the flat underside 3 of the rammed mass 11, as well as for cooling the homogenization chambers 12, cooling devices are arranged in the reactor lid 1. These cooling devices have a cooling bend 13, which is baked in

i stampemassen 11 i området ved den plane underside 3 og kan f.eks. være dannet av en rørspiral. Kjølebuktningen 13 dek-ker hele undersiden 3 med unntak av utsparingen 10, hvor mateenhetene 6 hhv. forbrenneren 7 munner. For kjøling av sistnevnte del eksisterer det rørformede spiraler 14 som er viklet om den nedre del av det rørformede hus 8 som befinner seg innenfor reaktorlokket. Kjølebuktningen 13 og de rør-formede spiraler 14 kan tilhøre det samme kretsløp, idet tilføringen og bortledningen av det sirkulerende kjølemedium ikke er nærmere fremstilt på tegningen. in the tamping mass 11 in the area of the flat underside 3 and can e.g. be formed by a tube spiral. The cooling bay 13 covers the entire underside 3 with the exception of the recess 10, where the feeding units 6 or the combustor 7 mouths. For cooling the latter part, there are tubular spirals 14 which are wound around the lower part of the tubular housing 8 which is located inside the reactor lid. The cooling bend 13 and the tube-shaped spirals 14 may belong to the same circuit, the supply and discharge of the circulating cooling medium not being shown in detail in the drawing.

Ved det beskrevne utstyr for fremstilling av sot kan det ikke opptre en overoppheting i området ved reaktorlokket og på reaktorens inngangsside. Derfor unngås også spenninger i massen 11 og i lokkets 1 overdel 2. With the described equipment for the production of soot, overheating cannot occur in the area near the reactor lid and on the reactor's inlet side. Therefore, tensions in the mass 11 and in the upper part 2 of the lid 1 are also avoided.

Under drift bringes for fremstilling av sot et hydrokarbonstoff, f.eks. tungolje, i doserte mengder gjennom de ikke fremstilte oljelanser inn i mateenhetenes 6 homogeniseringskammer 12, idet det samtidig også ledes luft som oksygenbærer inn i homogeniseringskammeret 12. Inne i homogeniseringskammeret blandes oksygenbæreren med den innsprøy-tede tungolje, hvoretter blandingen tennes kontinuerlig. During operation, a hydrocarbon substance, e.g. heavy oil, in metered quantities through the unmanufactured oil lances into the homogenization chamber 12 of the feed units 6, while at the same time air carrying oxygen is also led into the homogenization chamber 12. Inside the homogenization chamber, the oxygen carrier is mixed with the injected heavy oil, after which the mixture is continuously ignited.

For igangsetting av forbrenningen tjener forbrenneren 7 med gassdrift. Det skjer en sterk eksoterm reaksjon, idet var-men som blir fri ved reaksjonen, så langt den ikke forbrukes for omvandling av hydrokarboner til sot, bortføres så langt gjennom den beskrevne kjøleinnretning, at det ikke kan opptre noen overopphetning. På denne måte kan det overholdes en forutbestemt temperatur i reaksjonsrommet, slik at det fremstilte produkts kvalitet fordelaktig kan påvirkes. To start the combustion, the combustor 7 serves with gas operation. A strong exothermic reaction takes place, as the heat released by the reaction, as long as it is not consumed for the conversion of hydrocarbons into soot, is carried away so far through the described cooling device that no overheating can occur. In this way, a predetermined temperature can be observed in the reaction room, so that the quality of the manufactured product can be advantageously influenced.

Utførelsen av oppfinnelsen skal ikke utelukkende begrenses til anvendelse av tre symmetrisk fordelt anordnede mateenheter, selv om de gjennomførte forsøk og de teoretiske undersøkelser har vist at det oppnås meget gode resultater med tre mateenheter og det såvel som når det gjelder sot-kvaliteten som når det gjelder beherskelse av de varme-problemer som opptrer. Ut over dette har det vist seg at når det opptrer et avbrudd i en av mateenhetene, dvs. når en brenner faller ut, merkes dette straks ved trykkstigning ved de vedvarende to brennere. Uten avbrudd i driften kan den skadde oljelanse demonteres, rengjøres og ellers settes i stand og igjen settes inn. The implementation of the invention shall not be exclusively limited to the use of three symmetrically distributed feed units, even though the experiments carried out and the theoretical investigations have shown that very good results are achieved with three feed units and that as well when it comes to the soot quality as when it comes to control of the heat problems that occur. In addition to this, it has been shown that when there is an interruption in one of the feed units, i.e. when a burner falls out, this is immediately felt by a pressure rise at the continuous two burners. Without interrupting operations, the damaged oil lance can be dismantled, cleaned and otherwise restored and re-inserted.

Claims

1. Equipment for the production of carbon black with a reactor, in whose lid (1) there are feed units (6) for the dosed supply of air and hydrocarbons, each feed unit (6) being provided with a homogenisation chamber for mixing, conversion to gas and distribution of the components, characterized in that the hollow lid (1 ) is rammed in with a refractory mass (16), in which cooling means (13, 14) are accommodated.

2. Equipment according to claim 1, characterized in that the flat underside (3) of the reactor lid (1) is arranged with a cooling bend (13) connected to a coolant circuit, which cooling bend is provided with branch pipes (14) led around the feed units (6).

3. Equipment according to claims 1 and 2, characterized in that the feed units (6) which are recirculated by coolant and each provided with a homogenization chamber (12) and a replaceable arranged burner unit are distributed symmetrically in the peripheral direction around a combustor (7) centrally arranged in the round reactor lid (1).

4. Equipment according to requirements 1-3, characterized in that three feeding units (6) are grouped around the combustor (7) symmetrically distributed.

5. Equipment according to claims 1-4, characterized in that a branch of the baked-in cooling bend (13) in the flat underside (3) is also led around the combustor (7).