[实用新型]4万吨硬质炭黑反应炉

说明书

技术领域：

本实用新型涉及硬质炭黑反应炉。

背景技术：

炭黑的生产方法有炉法、槽法、热裂法三种。对于炉法炭黑生产线，反应炉是其核心设备，其一般工艺是：空气和燃料在反应炉中燃烧，原料经雾化后喷入燃烧的火焰中，经高温热解生成炭黑；炭黑悬浮于燃余气中形成烟气；烟气经急冷后送空气预热器、油预热器进一步降温，最后送入袋滤器，分离出的炭黑送到造粒机中后在干燥机中干燥。生产不同品种的炭黑需要采用不同结构尺寸的反应炉，反应炉决定着炭黑产品的质量和收率。现有技术中大多是年产2万吨炭黑的反应炉，其炉体结构特点是：燃烧室的直管段长度过短，喇叭段长度过长，燃烧室总体长度又稍短；喉管喇叭段锥角小，喉管直管段内径偏小，喉管段整体长度偏长；反应室为直管式，只是内径较喉管直管段内径突然增大。急冷段为直筒式。受炉体结构所限，现有技术生产工艺存在的缺点是：1、生产成本高：燃料使用焦油、蒽油或乙烯油，原料油要求质量高。2、吨炭黑消耗较高。3、炭黑产能低。4、产品着色强度低、压缩吸油值低，品质达不到全钢子午线轮胎的质量要求或勉强达到。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种单耗低、产能高、产品品质好的硬质炭黑反应炉及其生产工艺。

本实用新型的4万吨硬质炭黑反应炉，其炉体包括依次相接的的燃烧室、喉管、反应室、急冷段：

燃烧室：包括直管段和喇叭段，直管段占到燃烧室长度的2/3至3/4，直管段设有燃料入口；

喉管：包括喇叭段和直管段，所述喇叭段与燃烧室的喇叭段相接，所述喇叭段锥角为9-15度，所述喇叭段开放端口径是收缩端口径的1.7-2.0倍；所述直管段内径与所述喇叭段收缩端口径一致，直管段具有两排原料油喷入口；

反应室：呈喇叭状，其收缩端与喉管直管段相接，开放端与急冷段相接，收缩端与开放端的口径比为1∶1.8-1∶2.3，反应室壁上设有一孔径为40mm-60mm的孔；

急冷段：为两节式，该两节均为直管式，第一节内径与反应室出口端内径一致，第二节内径与第一节内径相比是1∶2-1∶2.5。

喉管的直管段，具有两排原料油喷入口，一排原料油喷入口直径较大，设夹套油枪和添加煤气枪，另一排原料油喷入口直径较小，设原料油枪。

燃烧室和喉管的内壁采用铬锆系耐火材料。

反应室和急冷段的内壁采用氧化铬系耐火材料。

本实用新型，燃烧室的设计针对的燃料是煤气或天然气，燃烧室与现有技术2万吨炭黑反应炉燃烧室相比，长度增加了10-15％，内径增加了约20-25％，但燃烧室直管段长度是现有技术的3-5倍，喇叭段长度为现有技术的三分之一到四分之一，该设计使燃烧火焰长度占到燃烧室长度的三分之二，燃烧室出口处温度达到最高，火焰不会烧到燃烧室壁，温度场的分布合理。喉管较现有技术相比，长度减少了20-30％，喇叭段锥角扩大了约一倍，所起的作用是减少燃烧温度场的下降梯度，使喉管直管段的温度保持在较高水平，对生产工艺的影响是提高了炭黑的着色强度和压缩吸油值，喉管直管段的设计使该段高温气体流速适当，原料油在喉管处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，炭黑粒径适当，炭黑生产效率高。反应室呈喇叭状，使炭黑反应在平缓的状态下进行，保证了生成的炭黑聚集体分布很窄，炭黑晶核在单位体积中密度增加，碰撞机率增高，形成的炭黑聚集体数量更多，结构发达，炭黑着色强度高。急冷段第一节的内径设计与反应段一致，考虑了炭黑在反应室还没有反应完全，在急冷段第一节继续反应，反应时在平缓的条件下发生，形成的炭黑粒子粒径大小均匀；第二节内径突然放大，可以使炭黑生产过程中湍流程度增加，增加炭黑的链枝结构，提高炭黑的压缩吸油值，同时抑制副反应的发生。

综合以上设计要点，本实用新型与现有技术相比所具有的优点是：1、采用煤气或天然气作为炭黑生产的燃料，成本低，并降低了炭黑产品中的杂质含量，提升了炭黑的质量，同时排污少，尤其使用焦炉煤气时，减少了煤气放散对大气的污染。2、生产的炭黑着色强度高，NSA、300％定伸应力达到ASTM标准中心值。3、炭黑生产的单耗低。4、产能扩大到现有技术的2倍。5、炉体设计使得生产工艺适用的原料油范围更广泛。

附图说明：

附图为本实用新型结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。