[其他]生产软质炭黑的方法和设备

说明书

炭黑是烃类经部分氧化、裂解而生成的，主要用作橡胶补强剂、填充剂。本发明涉及软质炭黑的改进生产方法及相应的设备。

现有炉法生产软质炭黑，通常是把空气、原料油直接加到反应炉中，在高于1000℃的温度下不完全燃烧，裂解生成炭黑。用此方式生产软质炭黑不仅能耗高，而且炭黑中常夹带硬碳而影响使用性能。或者，用天然气作燃料，在反应炉中加入天然气和空气用以调节所生产炭黑的结构。用此方式生产的炭黑虽具有能耗低和硬碳少的优点，但此方法存在以下一些不易解决的问题：

燃烧炉用气体燃料和用作补充反应炉中烃的气体燃料（或轻质油）不仅来源困难，而且价格昂贵。

燃烧炉、反应炉的热负荷强度一般都比较高，耐火层需用特殊的耐火材料制作，但是这样的耐火材料来源困难，价格高，并且使用寿命短。切向引入反应炉用作补充烃的气体燃料（天然气等）燃烧温度较高，使反应炉内衬耐火材料易于损坏，不仅喉管热负荷强度较高，而且燃烧气对喉管的冲刷特别严重，即使采用特殊耐火材料，也损坏较快。

本发明解决了这些问题，其要点是，采用轴向进气式旋流器和低压载体雾化双流体喷咀组成的喷燃器。此喷燃器不仅可以喷烧各种重质燃料油，如重油、煤焦油等，也可喷烧轻质油和气体燃料，有利于本发明的工业化应用。

本发明反应炉引入的补充燃烧气体不仅可以是天然气，也可以是炭黑生产中分离了炭黑的尾气或其它可燃气体。这不仅使本发明能在所有炭黑厂广泛应用，而且反应炉耐火材料不易损坏。

本发明采用的喉管为改进的水夹套式钢结构，它有结构简单，制造方便，使用寿命长，原料油嘴不易结焦堵塞等优点。

本发明燃烧炉和反应炉内衬采用优质耐火材料如刚玉类制造。原料油嘴为公知的实心柱状喷射流股喷嘴。采用公知的反应炉内顺流冷却炭黑烟气的方法，冷却介质是水，组成急冷器的水喷嘴是常用的机械雾化喷嘴。

参    考    文    献

USP4105750

本发明的一个目的是提供一种生产炭黑的方法，即以重质液体燃料（也可以用轻质液体燃料和气体燃料）和原料油的新工艺路线生产软质新工艺炭黑的方法，向反应炉引入炭黑生产过程尾气（也可以是其它气体燃料和氧化剂），控制、改善、调节炭黑性能。用这个方法生产出的新工艺炭黑质量优异，并且节约大量能源。

本发明又一个目的是提供一种常规软质炭黑改进的生产方法，提高炭黑产品质量和经济效益。

本发明再一个目的是提供一组为使用本发明方法所需要的关键设备。该设备包括燃烧炉和相应的轴向喷燃器，改进的反应炉和补充燃烧气引入段，改进的喉管和公知的原料油喷射器和急冷器。

本发明的另外一个目的是根据发明的观点和采用本发明的关键设备，生产多种炭黑产品。

本发明的其它目的和特征可从以下叙述中了解到。

用本方法可以生产N600、N500、N700系列中的任何一种新工艺炭黑或任何一种相应的常规炭黑。用本方法也可以生产其它系列炭黑产品。

方法综述：

根据本发明，燃料油（或气）在燃烧炉内燃烧生成高温燃烧气流，此高温气体流经缩口加速，在缩口处和高速喷射入的原料油流股混合、雾化，进入反应炉，再和引入反应炉的补充燃烧气混合，裂解成炭黑。

燃料可以是液体燃料，也可以是气体燃料。液体燃料可以是轻质油，也可以是重质油，如乙烯焦油、重油等类似的油品。燃料的低位热值应大于2.93×10⁷J/Kg，最好大于3.56×10⁷J/Kg。用重质油作燃料时，应把燃料油预热到85℃至250℃，最好为90℃至160℃。用轻质燃料油可以不预热。进油压力为19.6×10^-2至58.8×10^-2MP_a，雾化气进气压为24.5×10^-2至78.4×10^-2MP_a，最好为34.3×10^-2至68.6×10^-2MP_a。雾化气可以是压缩空气、蒸汽或其它气体，雾化气和燃料油的重量比为0.2至0.6。燃料油首先被双流体喷嘴雾化，再被来自旋流器的旋转空气雾化，沿燃烧炉轴向进入燃烧炉。