[实用新型]一种多喉管炭黑反应炉

说明书

技术领域

本实用新型属于橡胶用炭黑技术领域，进一步说是轮胎面炭黑制造设备技术领域，尤其涉及生产N100、N200、N300系列炭黑的反应炉。

背景技术

炭黑制造过程中的所有设备，特别是炭黑生产中应用到的炭黑反应炉是炭黑生产装置的核心设备。

炭黑反应炉在化学工业技术领域中，是一种反应温度高、热负荷强度大、反应条件苛刻的反应器之一。几乎炭黑生产技术的每一次重大进步都直接或间接地涉及到炭黑反应器的改进。

炭黑反应器的试验研究和设计开发是以提高炭黑单炉产量和效率、提高反应器热强度，强化炭黑生成反应为终极目标的。

通常的炭黑是采用炉法制造的炭黑，分为胎面炭黑和胎体炭黑，在行业里面又称为：硬质炭黑和软质炭黑，而炉法胎面炭黑制造方法一般有两种。

一种是不分燃料油和原料油，由炭黑反应炉轴向进入。油料在过程（助燃）空气的作用下部分油料燃烧提供剩余部分油料裂解的热动能，生成炭黑和烟气的混合物。

另一种是燃料油（气）在炭黑反应炉燃烧段完全燃烧，提供原料油裂解的热动能，在喉管段径向注入原料油雾化混合，在反应段裂解生成炭黑和烟气的混合物。

上述两种方法，炭黑和烟气的混合物均在急冷段被急冷水终止炭黑反应。

炉法炭黑生产至今，经历了五个阶段：第一代炭黑反应器：单室/双室炭黑反应炉；第二代炭黑反应器：新工艺炭黑反应炉；第三代炭黑反应器：低滞后炭黑的炭黑反应炉；第四代炭黑反应器：大型化新工艺炭黑反应炉；第五代炭黑反应器：纳米结构炭黑/多相炭黑反应炉。

目前使用的炭黑反应炉的主流是第四代炭黑反应器：大型化新工艺炭黑反应炉。它是在第二代炭黑反应炉—新工艺炭黑反应器基础上的改进放大型反应炉。

随着炭黑工业的发展，单炉产量在逐渐提高。单炉产量由年产5kt的炭黑反应炉发展到年产60kt的大型化炭黑反应炉。

随着单炉产量的增加，通常扩大产能的办法是增大反应炉尺寸。反应炉燃烧段尺寸增大，带来热负荷的均匀度提高，提高了有利于原料油裂解的热动能；喉管段尺寸的增大，在喉管中心轴线部位的低浓度油雾区扩大，不利于原料油的雾化和混合；反应段尺寸的增大，引起炭黑生成的热温度场和动力场的不均匀度增加，影响了炭黑的形态的同一性；急冷段尺寸的增大，使惯常采用径向水枪喷射的急冷水不能整个封堵急冷段截面，引起终止反应时间差异，影响到炭黑的形态和质量。

特别是生产按照新国标3778-2011标准中规定的N100、N200、N300系列炭黑的时候，由于工艺和设备的问题，一直不能达到标准中规定的中值要求，其产品的主要质量指标均在标准要求的下限甚至以下，在该标准未实施前勉强达标，新标准实施以后，则基本都判为不合格产品。为了能生产合格的炭黑产品，一般都是采用高质量的蒽油作为原料油，这样成本上升，质量也因为炭黑产品不能达到标准规定的中值而极不稳定。现在国内一般的炭黑生产方法是采用蒽油和煤焦油蒸馏后的塔底油参杂形成炭黑油，来制造橡胶用胎面炭黑，但是质量很难达到标准的要求，特别是采用了新的国标以后，原有的工艺基本没有达到中值的合格产品产出。

而且由于反应炉尺寸增大，带来的产品质量下降的问题无法克服，因此，为了扩大产能一般采用多炉并联。即多个炭黑反应炉在反应炉后或在空气预热器后并联，也有的在进入主袋滤器前并联。这样既增大设备占地面积，又增加了装置投资，降低了经济效益。无论是增加炭黑反应炉的尺寸还是采用并联炭黑反应炉的生产工艺，至今为止，炭黑反应炉的结构一直是一个反应炉一个喉管的单一喉管结构形式。

为了改变这种状态，本实用新型的发明人做了大量的研究和试验，提出了本实用新型的发明目的。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是为了克服上述增加炭黑产量就必须增加炭黑反应炉的尺寸或者并联炭黑反应炉的行业观念，改变炭黑反应炉的结构一直是一个反应炉一个喉管的单一喉管结构形式的传统观念。即提供一种多喉管炭黑反应炉。

本实用新型的技术解决方案是这样实现的，该多喉管炭黑反应炉，具有燃烧段（3），渐缩导流段（4），喉管段（6），反应段（8），急冷段（9），滞留段（10）组成，其特征在于喉管段（6）的喉管（14）的数量为2个或者2个以上。这样的结构即可以顺利生产硬质炭黑，而不需要改变其他装置。