[发明专利]一种苯和乙炔混合制备炭黑的工艺方法及装置

说明书

本发明提供了一种苯和乙炔混合制备炭黑的工艺方法及装置，将乙炔气体和苯气体分别通入到裂解炉进行燃烧反应得到炭黑和尾气，通过循环风机控制裂解炉内压强，并且将尾气再次通入到裂解炉进行截焰冷却，控制反应时间。本发明通过控制苯蒸气的温度、反应温度、反应时间、控制苯和乙炔的通入时间，实现了苯和乙炔混合制备炭黑，利用苯气体和乙炔气体混合反应，降低电石的消耗量，提高炭黑生产的产量，降低生产成本。

技术领域

本发明炭黑制备技术领域，涉及乙炔炭黑的制备方法，具体是一种苯和乙炔混合制备炭黑的工艺方法。

背景技术

传统乙炔炭黑的生产方法是首先利用碳化钙与水反应后生产乙炔，乙炔再经过热解生成炭黑。但是利用电石生产乙炔黑的产率较低，导致利用电石生产炭黑的方法成本较高。

为此中国专利文件(CN109370268A)公开了一种混气扩大乙炔炭黑单线产能的生产工艺，采用乙炔气和气体单环芳香烃作为炭黑制备的原料，尽管该工艺利用气体单环芳香烃替换了一部分乙炔气体实现炭黑的生产，降低了炭黑的生产成本，但由于苯和乙炔气体的比例难以控制，导致该方案生产的炭黑盐酸吸液量低，灰分大，影响了炭黑的品质。另一方面，由于裂解反应速度控制不当，都在裂解过程炭黑结焦，也影响了炭黑的品质和产量，并且由于负压的作用，会导致空气中的氧气进入炉内与高温炭黑发生二次反应，降低了产品质量和产率。

为了解决利用乙炔和气体单环芳香烃制备炭黑时，炭黑产品品质低的问题，有必要提出一种新的苯和乙炔混合制备炭黑的工艺及系统。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提出一种苯和乙炔混合制备炭黑的工艺方法，利用苯气体和乙炔气体混合反应，降低电石的消耗量，提高炭黑生产的产量，降低生产成本。本发明具体如下：

一种苯和乙炔混合制备炭黑的工艺方法，将乙炔气体和苯气体分别通入到裂解炉进行燃烧反应得到炭黑和尾气，通过循环风机将尾气再次通入到裂解炉进行截焰冷却，控制反应时间；由于苯在常温下为液体，因此本发明的苯通过高温蒸发器后，苯变为气体后在将苯和乙炔通入到热解炉中进行热解反应后生成炭黑。

所述通入乙炔气体的压力是4kPa～4.4kPa，流量是5m³/min～6m³/min，通入苯气体的压力是1.12kPa～1.23kPa，所述乙炔气体通过乙炔冷却气柜后通入裂解炉的乙炔的温度是13℃～23℃，所述苯通过高温蒸汽发生器后通入裂解炉苯气体的温度是82℃～92℃；

所述乙炔和苯的体积比是70％～80％:30％～20％。

所述苯气体通过反应气体进气装置的内圈气体进气装置进入炉体内，所述乙炔气体通过反应气体进气装置的外圈气体进气装置进入炉体内，使得乙炔气体早于苯气在裂解系统上发生裂解反应。

所述裂解温度是1580℃～1620℃，所述裂解反应时间是0.2s～0.4s。

所述裂解炉内通过循环风机将裂解反应生成的尾气抽出，并通过循环风机使裂解炉内压力是0.39kPa～0.78kPa。

所述乙炔气体通入反应区域的是时间比苯气体通入反应区的时间早，所述乙炔气体通入反应区域和苯气体通入反应区域的时间差是通过乙炔气体进气装置和苯气气体进气装置喷口在反应区内的深度差实现。

为了控制精确控制乙炔和苯制备炭黑反应过程中的各项参数，保证乙炔和苯裂解制备炭黑过程的安全性，本发明提出了一种苯和乙炔混合制备炭黑的系统，包括裂解炉系统，反应气体进气系统，氢气循环系统、氮气进气装置，冷却气体进气装置；

所述裂解炉系统包括炉体，设置在炉体上方的裂解系统，设置在炉体底部的出料口，设置在炉壁上的炉衬冷却装置；

所述进气系统包括乙炔气体进气管道、苯气进气管道与反应气体进气装置；