[发明专利]一种气冷式高温合金炭黑反应炉及炭黑制备方法

权利要求书

1.一种气冷式高温合金炭黑反应炉，包括机匣(10)、位于机匣(10)上的空气进气组件(1)、气体燃料进气组件(2)，以及设置在机匣(10)内的燃烧室，所述燃烧室具有喉管段(12)，所述喉管段(12)上设置原料油喷嘴(11)，其特征在于，所述燃烧室包括火焰筒(9)，所述火焰筒(9)上设置若干冷却孔(13)，所述冷却孔(13)的轴线由外至内向下游方向倾斜。

2.根据权利要求1所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其特征在于，所述气体燃料进气组件(2)连通至第一集气腔(14)，所述空气进气组件(1)连通至第二集气腔(15)；气体燃料经第一集气腔(14)进入火焰筒(9)，空气经冷却孔(13)和第二集气腔(15)进入火焰筒(9)。

3.根据权利要求2所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其特征在于，所述火焰筒(9)通过机匣法兰(16)连接在机匣(10)内部，空气能够经过机匣法兰(16)进入所述第二集气腔(15)；所述第二集气腔(15)位于火焰筒(9)与第一集气腔(14)之间。

4.根据权利要求2所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其特征在于，所述火焰筒(9)的头部连接转接板(7)，转接板(7)背离火焰筒(9)的一侧为第二集气腔(15)；所述转接板(7)上开设若干通孔，每个通孔均对应安装旋流器(6)，每个旋流器(6)内均插入气体燃料喷嘴(5)；所述旋流器(6)的入口端位于第二集气腔(15)内，所述气体燃料喷嘴(5)的入口端位于第一集气腔(14)内。

5.根据权利要求4所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其特征在于，所述转接板(7)上沿径向分布N圈通孔组，每圈通孔组包括若干环形均布的通孔；任意两圈通孔组内的通孔孔径不同，其中N≥2。

6.根据权利要求1所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其特征在于，所述原料油喷嘴(11)包括壳体(30)、位于壳体(30)内的套筒(17)、位于套筒(17)内的旋流芯(18)，壳体(30)穿过机匣(10)上的喷嘴安装座(29)插入至火焰筒(9)上的套筒组件(19)内，原料油喷嘴(11)的进油嘴(20)位于机匣(10)外侧。

7.根据权利要求6所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其特征在于，所述套筒组件(19)包括环形凸起(21)，环形凸起(21)上设置环形凹槽(22)，所述环形凹槽(22)内设置浮动环(23)，所述浮动环(23)的厚度小于环形凹槽(22)的宽度，所述浮动环(23)套设在壳体(30)外；所述壳体(30)外壁与套筒组件(19)内壁之间具有间隙，所述套筒组件(19)上还开设若干进气孔(24)，所述进气孔(24)与所述间隙连通，且进气孔(24)位于环形凸起(21)与火焰筒(9)之间。

8.根据权利要求1所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其特征在于，所述喉管段(12)的下游为反应段(25)，所述反应段(25)与喉管段(12)同轴、且反应段(25)的内径大于喉管段(12)的内径；反应段(25)与喉管段(12)之间具有耐火挡板(26)，喉管段(12)与耐火挡板(26)之间通过弹性舌片(27)配合接触。

9.基于权利要求1～8任一所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉的炭黑制备方法，其特征在于，

气体燃料自气体燃料进气组件(2)进入第一集气腔(14)，再经过气体燃料喷嘴(5)向火焰筒(9)内喷射，所述气体燃料喷嘴(5)外套设旋流器(6)；

空气自空气进气组件(1)进入机匣(10)与火焰筒(9)之间的环空，之后部分空气自冷却孔(13)进入火焰筒(9)，在火焰筒(9)内壁形成一层向下游流动的气膜，其余空气进入第二集气腔(15)，再经过所述旋流器(6)向火焰筒(9)内喷射；

空气与气体燃料在旋流器(6)内混合，在火焰筒(9)头部形成回流区；

原料油在喉管段(12)从原料油喷嘴(11)喷出。

10.根据权利要求9所述的炭黑制备方法，其特征在于，若干旋流器(6)在火焰筒(9)头部阵列分布，形成阵列式的回流区。