[实用新型]一种提高单炉产量和收率生产半补强炭黑的设备

说明书

本实用新型公开了一种提高单炉产量和收率生产半补强炭黑的设备，包括燃烧室、管式炉燃烧器、管式炉天然气预热器、管式炉喷燃器和管式炉工艺空气预热器，所述管式炉燃烧器上设有第一天然气入口、助燃尾气入口和第二尾气助燃用空气入口；所述管式炉天然气预热器的顶部设有第二天然气入口和天然气出口，天然气与燃烧尾气以辐射形式换热；所述管式炉工艺空气预热器的侧壁上设有工艺空气入口和工艺空气出口，工艺空气与燃烧尾气以对流形式换热。本实用新型利用低热值炭黑尾气的显热和化学热，通过管式加热炉，对生产炭黑的原料和工艺空气进行预热，使原料进入炭黑反应炉的热量增加，从而达到提高收率和单炉产量的目的。

技术领域

本实用新型涉及炭黑生产领域，特别是涉及一种提高单炉产量和收率生产半补强炭黑的设备。

背景技术

上世纪50年代初，我国科技人员以天然气为原料，发明半补强炭黑生产技术和工艺设备，该技术的发明使我国橡胶工业的发展起到了很大推动作用，但因其产品性质的特殊性(产品粘性大、易架桥堵管)、单位产量产生尾气量大等因素，导致目前单炉产量在1500吨/年，在线空气预热150℃左右，每吨炭黑消耗6000标立天然气，能耗一直很高。

半补强炭黑是以天然气为原料，和工艺空气不完全燃烧得到黑色粉体，反应温度在1050℃-1300℃之间，1050℃用水急冷至800℃以下终止裂解反应，反应机理很复杂，多种反应过程同时存在。但根据反应后的最终产物来分析，主反应由下列反应式构成：

CH₄+2O₂＝CO₂+2H₂O+801.3KJ (1)

CH₄＝C+2H₂-77.748KJ (2)

CH₄+O₂＝CO+H₂+H₂O+277.552KJ (3)

其它次反应也很多如：

C+H₂O＝CO+H₂

CO₂+H₂＝CO+H₂O

反应式(2)是获得炭黑产品主要反应过程，它的占比越大，则炭黑的收率越高，天然气裂解温度生产炭黑的温度是1000℃开始，裂解速度随着温度升高而加快，反应炉温度需控制在1050℃-1300℃之间。

反应式(2)需要的热量以及全部物质加热到1300℃所需热量都由(1)和(3)式反应提供，加热反应物的过程会导致炭黑的生产效率降低，单路产量降低，而且，天然气的消耗量也会增加。

此外，在半补强炭黑生产过程中产生的尾气，温度为160℃-200℃，尾气中含氢气、一氧化碳、氮气等，热值约为2000KJ/Nm3，小厂经燃烧排放，大厂用于作为燃料烧锅炉，导致尾气并没有得到充分利用。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种提高单炉产量和收率生产半补强炭黑的设备，通过对反应原料进行有效的预热，可以提高炭黑生产的单炉产量，同时，减少天然气的消耗量，更加节约成本，半补强炭黑生产过程中产生的尾气也得到了充分的利用。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：