專利名稱：4萬噸硬質(zhì)炭黑反應(yīng)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及硬質(zhì)炭黑反應(yīng)爐。
技術(shù)背景炭黑的生產(chǎn)方法有爐法、槽法、熱裂法三種。對(duì)于爐法炭黑生產(chǎn)線，反應(yīng)爐是其核心設(shè)備，其一般工藝是空氣和燃料在反應(yīng)爐中燃燒，原料經(jīng)霧化后噴入燃燒的火焰中，經(jīng)高溫?zé)峤馍商亢?；炭黑懸浮于燃余氣中形成煙氣；煙氣?jīng)急冷后送空氣預(yù)熱器、油預(yù)熱器進(jìn)一步降溫，最后送入袋濾器，分離出的炭黑送到造粒機(jī)中后在干燥機(jī)中干燥。生產(chǎn)不同品種的炭黑需要采用不同結(jié)構(gòu)尺寸的反應(yīng)爐，反應(yīng)爐決定著炭黑產(chǎn)品的質(zhì)量和收率?，F(xiàn)有技術(shù)中大多是年產(chǎn)2萬噸炭黑的反應(yīng)爐，其爐體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是燃燒室的直管段長(zhǎng)度過短，喇叭段長(zhǎng)度過長(zhǎng)，燃燒室總體長(zhǎng)度又稍短；喉管喇叭段錐角小，喉管直管段內(nèi)徑偏小，喉管段整體長(zhǎng)度偏長(zhǎng)；反應(yīng)室為直管式，只是內(nèi)徑較喉管直管段內(nèi)徑突然增大。急冷段為直筒式。 受爐體結(jié)構(gòu)所限，現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)工藝存在的缺點(diǎn)是1、生產(chǎn)成本高燃料使用焦油、蒽油或乙烯油，原料油要求質(zhì)量高。2、噸炭黑消耗較高。3、炭黑產(chǎn)能低。4、產(chǎn)品著色強(qiáng)度低、壓縮吸油值低，品質(zhì)達(dá)不到全鋼子午線輪胎的質(zhì)量要求或勉強(qiáng)達(dá)到
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種單耗低、產(chǎn)能高、產(chǎn)品品質(zhì)好的硬質(zhì)炭黑反應(yīng)爐及其生產(chǎn)工藝。本實(shí)用新型的4萬噸硬質(zhì)炭黑反應(yīng)爐，其爐體包括依次相接的的燃燒室、喉管、反應(yīng)室、急冷段燃燒室包括直管段和喇叭段，直管段占到燃燒室長(zhǎng)度的2/3至3/4，直管段設(shè)有燃料入口 ；喉管包括喇叭段和直管段，所述喇叭段與燃燒室的喇叭段相接，所述喇叭段錐角為9-15度，所述喇叭段開放端口徑是收縮端口徑的1. 7-2. 0倍；所述直管段內(nèi)徑與所述喇叭段收縮端口徑一致，直管段具有兩排原料油噴入口 ；反應(yīng)室呈喇叭狀，其收縮端與喉管直管段相接，開放端與急冷段相接，收縮端與開放端的口徑比為1 1.8-1 2. 3，反應(yīng)室壁上設(shè)有一孔徑為40mm-60mm的孔；急冷段為兩節(jié)式，該兩節(jié)均為直管式，第一節(jié)內(nèi)徑與反應(yīng)室出口端內(nèi)徑一致，第二節(jié)內(nèi)徑與第一節(jié)內(nèi)徑相比是1 2-1 2.5。喉管的直管段，具有兩排原料油噴入口，一排原料油噴入口直徑較大，設(shè)夾套油槍和添加煤氣槍，另一排原料油噴入口直徑較小，設(shè)原料油槍。燃燒室和喉管的內(nèi)壁采用鉻鋯系耐火材料。反應(yīng)室和急冷段的內(nèi)壁采用氧化鉻系耐火材料。本實(shí)用新型，燃燒室的設(shè)計(jì)針對(duì)的燃料是煤氣或天然氣，燃燒室與現(xiàn)有技術(shù)2萬噸炭黑反應(yīng)爐燃燒室相比，長(zhǎng)度增加了 10-15 %，內(nèi)徑增加了約20-25 %，但燃燒室直管段長(zhǎng)度是現(xiàn)有技術(shù)的3-5倍，喇叭段長(zhǎng)度為現(xiàn)有技術(shù)的三分之一到四分之一，該設(shè)計(jì)使燃燒火焰長(zhǎng)度占到燃燒室長(zhǎng)度的三分之二，燃燒室出口處溫度達(dá)到最高，火焰不會(huì)燒到燃燒室壁，溫度場(chǎng)的分布合理。喉管較現(xiàn)有技術(shù)相比，長(zhǎng)度減少了 20-30 %，喇叭段錐角擴(kuò)大了約一倍，所起的作用是減少燃燒溫度場(chǎng)的下降梯度，使喉管直管段的溫度保持在較高水平，對(duì)生產(chǎn)工藝的影響是提高了炭黑的著色強(qiáng)度和壓縮吸油值，喉管直管段的設(shè)計(jì)使該段高溫氣體流速適當(dāng)，原料油在喉管處得到充分汽化及剪切，炭黑的裂解速度提高，有利于形成晶核， 炭黑粒徑適當(dāng)，炭黑生產(chǎn)效率高。反應(yīng)室呈喇叭狀，使炭黑反應(yīng)在平緩的狀態(tài)下進(jìn)行，保證了生成的炭黑聚集體分布很窄，炭黑晶核在單位體積中密度增加，碰撞機(jī)率增高，形成的炭黑聚集體數(shù)量更多，結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，炭黑著色強(qiáng)度高。急冷段第一節(jié)的內(nèi)徑設(shè)計(jì)與反應(yīng)段一致， 考慮了炭黑在反應(yīng)室還沒有反應(yīng)完全，在急冷段第一節(jié)繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)在平緩的條件下發(fā)生，形成的炭黑粒子粒徑大小均勻；第二節(jié)內(nèi)徑突然放大，可以使炭黑生產(chǎn)過程中湍流程度增加，增加炭黑的鏈枝結(jié)構(gòu)，提高炭黑的壓縮吸油值，同時(shí)抑制副反應(yīng)的發(fā)生。綜合以上設(shè)計(jì)要點(diǎn)，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)是1、采用煤氣或天然氣作為炭黑生產(chǎn)的燃料，成本低，并降低了炭黑產(chǎn)品中的雜質(zhì)含量，提升了炭黑的質(zhì)量，同時(shí)排污少，尤其使用焦?fàn)t煤氣時(shí)，減少了煤氣放散對(duì)大氣的污染。2、生產(chǎn)的炭黑著色強(qiáng)度高，NSA、300%定伸應(yīng)力達(dá)到ASTM標(biāo)準(zhǔn)中心值。3、炭黑生產(chǎn)的單耗低。4、產(chǎn)能擴(kuò)大到現(xiàn)有技術(shù)的2倍。5、爐體設(shè)計(jì)使得生產(chǎn)工藝適用的原料油范圍更廣泛。

附圖為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。如附圖所示，4萬噸炭黑反應(yīng)爐包括燃燒室、喉管、反應(yīng)室、急冷段，以上各段依次相接。燃燒室包括直管段1、喇叭段2 ；喉管包括喇叭段3、直管段4 ；反應(yīng)室呈喇叭狀5 ；急冷段包括第一節(jié)6、第二節(jié)7。各段的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下燃燒室燃燒室直管段1的長(zhǎng)度占到燃燒室總長(zhǎng)的約三分之二。這是針對(duì)以煤氣或天然氣為燃料的情況設(shè)計(jì)的。生產(chǎn)中，火焰為燃燒室總長(zhǎng)度的三分之二左右，燃燒室出口處溫度最高，火焰不會(huì)燒到燃燒室壁，溫度場(chǎng)分布合理。喉管喉管的喇叭段3與燃燒室的喇叭段2相接，喉管喇叭段3的錐角是9-15度， 喇叭段3開放端口徑是收縮端口徑的1. 7-2. 0倍；所直管段4內(nèi)徑與喇叭段3收縮端口徑一致，直管段具有原料油噴入口 ；喉管的直管段4，具有兩排原料油噴入口，一排原料油噴入口直徑較大，主要用于插入夾套油槍和添加煤氣槍，另一排原料油噴入口直徑較小，主要是插入原料油槍。由于4 萬噸反應(yīng)爐在喉管內(nèi)徑設(shè)計(jì)上尺寸較大，原料油噴入時(shí)其穿透率不夠，在喉管原料油噴入口的中心位置形成原料油的空隙，因此在喉管前段插入的夾套原料油槍內(nèi)伸，填補(bǔ)此空隙。反應(yīng)室5呈喇叭狀，其收縮端與喉管直管段4相接，開放端與急冷段相接；收縮端與開放端的口徑比為1 1.8-1 2. 3，反應(yīng)室壁上設(shè)有一孔徑為40mm-60mm的孔；[0022]急冷段為兩節(jié)式，均為直管式，第一節(jié)6內(nèi)徑與反應(yīng)室5出口端內(nèi)徑一致，第二節(jié) 7內(nèi)徑與第一節(jié)內(nèi)徑相比是1 2-1 2.5。焦?fàn)t煤氣和經(jīng)過高溫空氣預(yù)熱器的預(yù)熱空氣從燃燒室前端混合后進(jìn)入燃燒室，在燃燒室中燃燒形成高溫燃燒氣流，將喉管處噴入的原料油帶入反應(yīng)室反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成炭黑。
權(quán)利要求1.4萬噸硬質(zhì)炭黑反應(yīng)爐，其爐體包括依次相接的的燃燒室、喉管、反應(yīng)室、急冷段；其特征在于燃燒室包括直管段和喇叭段，直管段占到燃燒室長(zhǎng)度的2/3至3/4，直管段設(shè)有燃料入口 ；喉管包括喇叭段和直管段，所述喇叭段與燃燒室的喇叭段相接，所述喇叭段錐角為 9-15度，所述喇叭段開放端口徑是收縮端口徑的1. 7-2. 0倍；所述直管段內(nèi)徑與所述喇叭段收縮端口徑一致，直管段具有兩排原料油噴入口 ；反應(yīng)室呈喇叭狀，其收縮端與喉管直管段相接，開放端與急冷段相接，收縮端與開放端的口徑比為1 1.8-1 2. 3，反應(yīng)室壁上設(shè)有一孔徑為40mm-60mm的孔；急冷段為兩節(jié)式，該兩節(jié)均為直管式，第一節(jié)內(nèi)徑與反應(yīng)室出口端內(nèi)徑一致，第二節(jié)內(nèi)徑與第一節(jié)內(nèi)徑相比是1 2-1 2.5。
2.如權(quán)利要求1所述的4萬噸硬質(zhì)炭黑反應(yīng)爐，其特征在于所述的兩排原料油噴入口，一排原料油噴入口直徑較大，設(shè)夾套油槍和添加煤氣槍，另一排原料油噴入口直徑較小，設(shè)原料油槍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的4萬噸硬質(zhì)炭黑反應(yīng)爐，其特征在于所述的燃燒室和喉管的內(nèi)壁采用鉻鋯系耐火材料。
4.如權(quán)利要求1或2所述的4萬噸硬質(zhì)炭黑反應(yīng)爐，其特征在于所述的反應(yīng)室和急冷段的內(nèi)壁采用氧化鉻系耐火材料。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種4萬噸硬質(zhì)炭黑反應(yīng)爐，其爐體包括依次相接的的燃燒室、喉管、反應(yīng)室、急冷段；燃燒室包括直管段和喇叭段，直管段占到燃燒室長(zhǎng)度的2/3至3/4，直管段設(shè)有燃料入口；喉管包括喇叭段和直管段，喇叭段錐角為9-15度，喇叭段開放端口徑是收縮端口徑的1.7-2.0倍，直管段內(nèi)徑與喇叭段收縮端口徑一致，直管段具有兩排原料油噴入口；反應(yīng)室呈喇叭狀，其收縮端與喉管直管段相接，開放端與急冷段相接，收縮端與開放端的口徑比為1∶1.8-1∶2.3；急冷段為兩節(jié)式，兩節(jié)內(nèi)徑相比是1∶2-1∶2.5。本實(shí)用新型采用煤氣或天然氣作為燃料，原料油范圍更廣泛，炭黑生產(chǎn)產(chǎn)能高，單耗低，排污少，炭黑品質(zhì)高。
文檔編號(hào)C09C1/50GK202124591SQ20112006267
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者付志德, 付祖福, 李核疆, 楊春生, 江華光, 沈華景, 陳忠斌, 陳文星, 陳新中 申請(qǐng)人:烏海黑貓?zhí)亢谟邢挢?zé)任公司