生产炭黑的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了用于将流体物流加入炭黑反应器并用于生产炭黑的方法。按照本发明专利技术，将包含氧化剂、氮气、氢气、烃原料或其混合物的流体物流在轴向上加入流过炭黑反应器的流出物上。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术的领域本专利技术涉及生产炭黑的新方法和装置。背景炭黑可用作颜料、填料、增强剂、以及各种其它用途，并在配混和制备橡胶组合物和塑料组合物时广泛用作填料和增强颜料。炭黑一般根据其性能，包括(但不限于)它们的表面积、表面化学、聚集体尺寸、和粒径来表征。炭黑的性能通过本领域已知的测试进行分析确定，包括碘吸收表面积(I2№)、氮吸收表面积(N2SA)、邻苯二甲酸二丁酯吸收(DBP)、碎炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收(CDBP)、鲸蜡基三甲基溴化铵吸收值(CTAB)和着色值(TINT)。炭黑可在炉型反应器中通过将烃原料用热燃烧气体热解成包含粒状炭黑的燃烧产物而制成。一般采用各种生产炭黑的方法。在一种例如示于美国专利3401020(Kester等人)或美国专利2785964(Pollock)(以下分别称作“Kester”和“Pollock”)的炭黑反应器中，将燃料(优选烃类)和氧化剂(优选空气)注入第一区并反应形成热燃烧气体。另外将气态、蒸气或液体形式的烃原料注入该第一区，在此开始热解该烃原料并因此形成炭黑。这时，热解是指烃的热分解。其中发生热解的所得燃烧气体混合物随后经过一个反应区，在此完成炭黑的形成反应。用于生产炭黑的另一种工艺装置称作组合式或分段反应器。组合式(分段)炉炭黑反应器一般描述于美国专利重新发行№28974和美国专利3922355，在此将其作为参考并入本专利技术。在某些炭黑生产工艺中，将加入该工艺的所有氧化剂的一部分在原料注入点的下游加入。美国专利4105750公开了一种生产对于给定粒径具有较低结构(由较低的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值表示)的炭黑的方法。在所公开的工艺中，将加入该工艺的一部分氧化剂在原料注入点下游的位置上加入。WO93/18094公开了一种生产炭黑的方法，其特征在于，向反应器中加入辅助氧化剂物流，使得该辅助氧化剂物流不会影响炭黑颗粒和聚集体在反应器中的形成。在所公开的实施例中，采用辅助氧化剂物流得到的炭黑的DBP吸收值低于在没有辅助氧化剂物流时采用相同反应条件所得炭黑的DBP吸收值。其它专利如美国专利3607058、3761577和3887690也描述了生产炭黑的方法。炭黑反应器中的温度可以是2400°F(1315℃)-3000°F(1648℃)或更高。通过例如描述于前述专利的方式将附加氧化剂和/或二次空气注入反应物流中，一般可提高反应物流的温度，而且可将空气注入点定域中的反应物流的温度提高至远高于3000°F(1648℃)。该温度极限可能会损坏反应器的耐火衬里和/或缩短反应器耐火衬里的使用期，尤其是在附加氧化剂注入区附近。因此，将附加氧化剂和/或含烃流体物流加入流出物以尽量减少反应器中耐火问题的方法和装置是有利的。还有利地需要一种生产炭黑的方法和装置，其中通过将附加氧化剂和/或含烃流体物流加入流出物中来提高由该方法所得炭黑的结构，表现为该炭黑在给定表面积下具有较高的DBP吸收值。本专利技术的方法和装置可实现前述优点以及其它优点，本领域普通技术人员根据以下描述显然可以看出。尽管已描述了炉炭黑反应器的一般种类和工艺，但应该理解，本专利技术可用于任何其它的其中炭黑通过烃的热解和/或不完全燃烧而制成的炉炭黑反应器或工艺。本专利技术的概述本专利技术提供了特别适用于生产炭黑的方法和装置。本专利技术的一个方面涉及用于覆盖气流的方法和装置。用于覆盖气流的方法可包括将流体物流加入该气流的外周附近。用于覆盖气流的装置可包括中空容器、用于将该流体物流加入该容器内部的入口、以及让该流体物流离开该容器的出口。出口可包括一个环形缝或多个喷嘴。优选的是，该容器是环状的，即，为环状，但其它形状也是可能的。该环形缝或出口喷嘴可位于容器的圆周附近。另一方面，本专利技术提供了一种生产炭黑的方法，包括，用流体物流覆盖流过反应器的气流。反应器中的气流可包括燃烧气流和/或流出物流，其通过将生产炭黑的原料加入燃烧气流中而形成。覆盖优选在将原料加入燃烧气流之后进行。流体物流优选包围燃烧气流和/或流出物的外周，该流体物流位于燃烧气流和/或流出物与反应器壁之间。另一方面，本专利技术提供了生产炭黑的方法。按照本专利技术，一种生产炭黑的方法包括将流体物流在原料注入点之后轴向加入反应器中。流体物流可以上述方式加入。另一方面，本专利技术提供了一种生产炭黑的方法，其中将流体物流在原料注入点之后加入炭黑反应器中，该方法包括在轴向上加入该流体物流。在本专利技术的方法中，流体物流可在轴向上由环形缝或多个喷嘴加入。该环形缝是同心的以将流体物流加入工艺流的外周附近。多个喷嘴可位于环或多个环中。轴向是指平行于燃烧气体流过反应器的方向的方向。对于圆柱状反应器，轴向一般平行于圆柱体的轴。在工艺意义上所用的“射流”是指由孔或喷嘴流出的流体的强束缚(well-defined)物流。本专利技术的这些方面以及以下讨论的特点提供了一种覆盖燃烧气流和离开组合式炭黑反应器第二段的炭黑原料混合物(流出物)的方法。在本专利技术的一个优选实施方案中，一般优选的是，把流体物流加入反应器的环形缝或喷嘴定位以包围流出物流。从附图可以看出，流出物流可通过将流体物流加入到离开反应器第二段的气流外周附近而被包围。加入反应器的流体物流可用于至少部分转移由反应器壁离开第二段的流出气流。这样，可尽量减少对该反应器段的耐火衬里的热损坏。尤其是，流体物流的一个作用是抵消随着流出物行进到反应器下方时流出物流向反应器壁的切向外扩散。因此，加入反应器的流体物流的一个作用是包含或覆盖或改向该流出物流，这样可降低反应器壁所暴露的温度。此外，以本专利技术方式加入流体物流可得到比其它方法更均匀的混合，从而尽量减少局部高温。另一方面，本专利技术提供了一种用于将流体物流加入炭黑反应器的装置。本专利技术用于将流体物流加入炭黑反应器的装置包括中空容器、用于将流体物流加入反应器内部的入口、以及流体物流用于离开该容器的出口。合适的出口包括环形缝、喷嘴、多个喷嘴、或其混合形式。优选的是，采用环形缝或多个喷嘴作为出口以使流体物流离开容器进入反应器。该容器一般可以是环状(环的形状)或其它形状。该环形缝可与环的内径和外径同心放置，和/或出口喷嘴可放置在环的外周附近。在另一可能的实施方案中，出口喷嘴可位于从容器的内部至外周的同心圆中。流体物流的入口可与该出口(环形缝或喷嘴)轴向或基本上平行放置以得到没有明显漩涡的离开的流体物流。另外，流体物流的入口可与出口(环形缝或喷嘴)切向或基本上切向放置，以使离开的流体物流包括一种足以产生流体漩涡的切向速度成分。本专利技术的方法可用本专利技术装置、或本领域已知或本领域普通技术人员可根据本专利技术公开内容派生出的其它装置来进行。另一方面，本专利技术包括一种用于生产炭黑的装置，包括本专利技术用于加入流体物流的装置。一种优选的装置是组合式反应器，包括第一或燃烧段，其中在足以热解能产生炭黑的原料的温度下将氧化剂接触燃料，产生一种燃烧气体的气流；第二或原料加入段，其中将能产生炭黑的原料加入燃烧气体中；和第三或反应段，其中将燃烧气体和原料的混合物反应得到炭黑，所述反应器还包括一种在原料注入点之后将流体物流加入反应器的第二或第三段的装置。本专利技术的优点在于，加入流体物流的方法可最大程度地减少一般与辅助流体物流加入反应器有关的耐火衬里耗损。本专利技术的另一优点在于，本专利技术生产炭黑的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产炭黑的方法，包括：在将原料加入工艺流之后，加入流体物流以覆盖该工艺流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁C格林，
申请(专利权)人：卡伯特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]