[发明专利]硬质炭黑反应炉

说明书

一种硬质炭黑反应炉，包括依次相接的喷燃器、燃烧室、喉管段、反应段、反应终止急冷段、炭黑烟气停留段；燃烧室第一直管段长度的合理设计，使得燃料充分燃烧，从而节省了燃料；喉管段设计双排原料油枪，使得原料喷入反应炉雾化更好；反应段采用斜面变径，使得反应的炭黑烟气流再次增速，增加剪切力和裂解程度，使得反应均匀剧烈，生产出的炭黑粒子更均匀；反应终止急冷段采用与反应段结合再次扩张，使得炭黑在反应终止前的结构度更高，晶核碰撞更剧烈，且提供足够的水蒸气与炭黑烟气混合空间，能够迅速终止反应。本发明具有生产加工炭黑系列种类多、产能高、质量稳定、消耗低、操作简单高效等优点，炭黑生产能力可达6W吨/年。

技术领域

本发明涉及一种炭黑反应炉，尤其涉及一种硬质炭黑反应炉。

背景技术

随着现代化工业的不断进步发展，国内炭黑行业不断壮大，为了满足国内不断增长的橡胶、轮胎的需求，炭黑产能大幅增加。虽然有多种用于获取炭黑的工艺，但最常用的是炉法炭黑生产工艺，而炉法炭黑生产工艺中炭黑反应炉的设计是炭黑生产的核心。目前，国内普遍使用的是年产4万吨硬质炭黑反应炉，其存在的缺点是：燃烧室的完全燃烧状况不理想导致生产消耗高，生产的炭黑粒子不均匀，生产炭黑的生产能力不高且生产炭黑的种类单一。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于，提供一种生产消耗低、产能高、产品品质好的硬质炭黑反应炉，旨在克服现有硬质炭黑生产中存在的生产的炭黑粒子不均匀，生产炭黑的种类单一，产能低、生产成本高以及生产消耗高等缺陷。

为了达到上述发明目的，进而采取的技术方案如下：

一种硬质炭黑反应炉，包括依次相接的喷燃器、燃烧室、喉管段、反应段、反应终止急冷段、炭黑烟气停留段；

所述喷燃器径向设有进气口，所述喷燃器内设有导流装置，所述导流装置包括导流板，所述导流板上设有导流孔，所述导流板能够使径向进入反应炉的预热空气导流后轴向进入燃烧室；

所述燃烧室包括依次连接的第一直管段和第一喇叭段，所述第一直管段和第一喇叭段的长度比例为0.7：1，第一直管段设计比较长，增加燃烧的空间，使得燃烧更加的充分，所述第一喇叭段的锥度为6.0-7.0°，所述燃烧室第一直管段与喷燃器的连接处设有燃料煤气入口；

所述喉管段包括依次连接的第二喇叭段和第二直管段，所述第二喇叭段与燃料室的第一喇叭段连接，自燃烧室的第一直管段到喉管段的第二直管段，燃烧的流体沿着第一喇叭段、第二喇叭段不断的加速，根据拉瓦尔喷管的原理，所述第二直管段横截面积与第一直管段横截面积的收缩比为1：7-9，所述第二喇叭段设有前排原料油枪，所述第二直管段设有后排原料油枪，所述前排原料油枪设有6个，所述后排原料油枪设有10个；

所述反应段包括依次连接的斜面变径段与第三直管段，所述斜面变径段的收缩端口径与喉管段的第二直管段内径一致，所述斜面变径段的变径角度为15-20°，所述第三直管段横截面积与第二直管段横截面积的扩张比为3-5：1，进入反应段后，经过斜面变径段，使得炭黑烟气再次加速裂解，增加剪切力和反应剧烈度；

所述反应终止急冷段为四节式，该四节均为直管式，反应终止急冷段的横截面积对比第三直管段的横截面积再次扩大，炭黑烟气的大量生成，所述反应终止急冷段横截面积与第三直管段横截面积的扩张比为1.5-1.6：1，使得炭黑在反应终止前的结构度更高，晶核碰撞更剧烈，且提供足够的水蒸气与炭黑烟气混合空间，能够迅速终止反应；

所述炭黑烟气停留段为五节式，该五节均为直管式，炭黑烟气停留段的截面积对比反应终止急冷段的横截面积再次扩张，所述炭黑烟气停留段横截面积与反应终止急冷段横截面积的扩张比为2.0-2.3：1，能够提供足够的气化停留空间。

较佳的，所述硬质炭黑反应炉的炉壳采用碳钢卷制焊接而成，其内部从内到外依次设有高铬刚玉材质的耐火层、白刚玉材质的绝热层和高铝材质的保温层。

本发明的有益效果是：