一种5万吨/年天然气硬质炭黑反应炉制造技术

一种5万吨/年天然气硬质炭黑反应炉，空气导筒的一端连接反应炉面板，空气导筒的另一端与燃烧段相连，空气导筒与燃烧段的连接处预留有通风口形成旁通风，所述空气分配器的中段设有预热空气进气管一，预热空气进气管一的预热空气与空气导筒和通风口分别形成通风风路。本发明专利技术的技术效果是：根据对空气分配器进行设计改进，与燃烧直段对接形成旁通风，保护炉膛内壁，在有效保护反应炉的前提下，提高风温、提高炉温，并在空气导筒的端部设有两个切向风入口，在空气导筒内形成旋流，增加预热空气湍流程度，从而促进燃烧，提高原料油的反应温度，同时还能够降低空气过剩系数，降低燃烧产生都烟气中的过剩氧含量，减少原料油消耗。

A 50,000 t/a hard carbon black reactor for natural gas

A 50,000-ton/year natural gas hard carbon black reactor is provided. One end of the air guide tube is connected with the panel of the reactor, the other end of the air guide tube is connected with the combustion section, and a vent is reserved at the connection between the air guide tube and the combustion section to form side ventilation. The middle section of the air distributor is provided with a preheated air intake pipe, and the preheated air intake pipe is separated from the air guide pipe and the vent port. Form ventilation air path. The technical effect of the invention is as follows: according to the design improvement of the air distributor, side ventilation is formed by butting with the combustion straight section to protect the inner wall of the furnace, under the premise of effectively protecting the reaction furnace, the air temperature is increased and the furnace temperature is raised, and two tangential air inlets are arranged at the end of the air guide tube, which forms swirl flow in the air guide tube, increases the turbulence degree of preheated air, and thus promotes combustion. Increasing the reaction temperature of feed oil can also reduce the excess air coefficient, reduce the excess oxygen content in the flue gas generated by combustion, and reduce the consumption of feed oil.

【技术实现步骤摘要】
一种5万吨/年天然气硬质炭黑反应炉
本专利技术涉及一种炭黑反应炉，尤其涉及一种5万吨/年天然气硬质炭黑反应炉。
技术介绍
我国地域辽阔，能源分布不均，为了节省运输和运营成本，炭黑生产企业建厂优先考虑靠近原料油生产地，因地理区域的关系，若当地油品采购质量不佳，沥青含量高，喹啉不溶物高，将在一定程度上影响着煤焦油的收率、炭黑的质量，导致原料油消耗较高，炭黑生产装置产能降低，并且由于现有炭黑反应炉结构不尽合理，反应炉中心高温区温度不易控制，造成炭黑生成反应不稳定，产品质量控制不理想。同时，因燃烧产生的高温高速气流对炉体冲刷损伤很大，缩短了反应炉的使用寿命，导致生产成本上升、炭黑企业的经济效益降低。目前，制约炭黑企业的产品质量、生产成本、装置产能的主要技术瓶颈之一是炭黑反应炉设计是否先进可靠。现有技术专利公开号为CN206457453U公开的一种新型反应炉喉管及硬质炭黑反应炉，该反应炉通过耐火材料减少原料油枪的使用，从而降低成本，但该设计对炭黑质量和产率作用不明显，并且该设计容易增加炭黑杂质；公开号为CN102286221A公开了一种硬质炭黑反应炉，该反应炉通过空气导流装置和增加原料油枪从而增加炭黑产率，该反应炉单方面提高氧气和原料油的供给，虽单位时间产量提高，但产率提高不明显，并且由于中心温度不能达到设计要求，其炭黑质量不理想，同时炉内高温气流流速高，长时间对炉膛内壁强力冲刷，致使炉内壁耐火材料脱落，增加了炭黑杂质，缩短反应炉使用年限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种5万吨/年硬质炭黑反应炉，解决了下列技术问题：1、炉温不能设定太高，炉温高容易造成炉膛内壁不耐冲刷烧坏反应炉；2、空气预热温度不能设定太高，在反应炉不能耐受较高炉温时，须提高空气过剩系数控制炉温，造成产生大量过剩氧，影响炭黑产品收率；3、目前反应炉采取的燃烧模式，反应炉内靠炉壁区域温度较设计偏高，炉内中心区域温度比预期温度偏低，原料油处理量提不上去，影响炭黑装置产能的发挥，同时影响炭黑产品质量及单位炭黑产品油耗。本专利技术的是这样实现的，它包括空气分配器、燃烧段、喉口直段和反应段，空气分配器、燃烧段、喉口直段和反应段依次同轴连接形成炭黑反应炉。所述空气分配器空腔内同轴心设置空气导筒，空气导筒的一端连接反应炉面板，空气导筒的另一端与燃烧段相连，空气导筒与燃烧段的连接处预留有通风口形成空气旁路通道。所述空气分配器的中段设有预热空气进气管一，预热空气进气管一连接空气分配器外壳与空气导筒之间的夹层并连通空气导筒与燃烧段连接处的空气旁路通道；所述靠近面板一端的空气导筒上、下侧分别切向连接预热空气进气管二。通过面板中心位置沿轴向将天然气喷枪设置在空气导筒内，所述喉口直段内设有前后两段原料油枪，前段均匀分别有8根原料油枪，其中4根间隔的原料油枪伸进喉口50mm，后段均匀分别有8根原料油枪，其中4根间隔的原料油枪伸进喉口50mm，所述前段和后后段伸进喉口的原料油枪错位布置。所述燃烧段与轴线成60度角设有若干根天然气枪，若干根天然气枪的中心轴延伸直线汇集点在反应炉轴线上。所述燃烧炉锥段的锥度角为16°。所述轴向设置的天然气枪外壁设有水套保护。本专利技术的技术效果是：1、根据对空气分配器进行设计改进，与燃烧直段对接形成空气旁路通道，保护炉膛内壁，在有效保护反应炉的前提下，提高风温、提高炉温，并在空气导筒的端部设有两个切向风入口，在空气导筒内形成旋流，增加预热空气湍流程度，从而促进燃烧，提高原料油的反应温度，同时还能够降低空气过剩系数，降低燃烧产生都烟气中的过剩氧含量，减少原料油消耗；2、取消燃气分配器，从空气分配器炉面板安装轴向天然气喷枪，通过改变燃烧模式，提高反应炉中心区域温度，从而提高原料油处理量，达到提高炭黑产能降低油耗的效果，3、靠近炉壁的空气“旁通风”起到保护反应炉膛内壁的作用；燃烧炉锥段的锥度角设置为16°，有助于稳定气流；4、为保证预热空气进入反应器燃烧室的分配效果，我们设计了新型的空气分配器，改善了燃烧效果，在使用旁通风有效保护反应炉膛内壁的前提下，让天然气更加充分燃烧，提高燃烧效果，也提高反应炉温度，改变温度场的分布，提高单位容积的热负荷量及反应中心区域的温度。附图说明图1为本专利技术炭黑反应炉的结构示意图；图2为本专利技术空气导筒的切面图；图3为本专利技术喉口直段的前段切面图；图4为本专利技术喉口直段的后段切面图。具体实施方式如图1、2、3、4所示，本专利技术的是这样实现的，空气分配器1、燃烧段2、喉口直段3和反应段4依次同轴连接形成炭黑反应炉。所述空气分配器1空腔内同轴心设置空气导筒5，空气导筒5的一端连接反应炉面板，空气导筒5的另一端与燃烧段2相连，空气导筒5与燃烧段2的连接处预留有通风口6形成空气旁路通道，旁路空气靠近燃烧段2炉膛壁内表面，可以防止炉膛壁温过高，从而可以保护反应炉，延长反应炉的使用年限，还可减少炭黑产品的杂质。所述空气分配器1的中段设有预热空气进气管一7，预热空气进气管一7连接空气分配器1外壳与空气导筒5之间的夹层并连通空气导筒5与燃烧段连接处的空气旁路通道6；所述靠近面板一端的空气导筒5上、下侧分别切向连接预热空气进气管8，通过预热空气进气管一7和预热空气进气管二8同时进空气，空气经过进气管二8切向进入空气导筒5产生旋流，有效增加气流的湍流程度，提高高温气流流速和气流剪切力，从而使得原料油裂解效率大大增加，提高炭黑产率和质量。通过面板中心位置沿轴向将天然气喷枪9设置在空气导筒内，天然气喷枪9轴向设置在反应炉轴线中心上，使得反应炉(轴线)中心区域温度高，反应炉内温度场布置合理，有时为了提高产率，燃烧段2与轴线成60度角设有若干根天然气喷枪9，若干根天然气喷枪的中心直线汇集点在反应炉轴线上，在加上燃烧炉锥段的锥度角为16°，更进一步提高高温气流流速和中心温度，所述喉口直段内设有前后两段原料油枪，前段均匀分布有8根原料油枪，其中4根间隔的原料油枪10伸进喉口50mm，后段均匀分布有8根原料油枪，其中4根间隔的原料油枪10伸进喉口50mm，所述前段和后段伸进喉口的原料油枪错位布置，由于炭黑反应炉安装投入运行后，其反应炉直径大小和原料油喷人位置都已固定，生产工艺参数也不易改动，通过合理布置原料油枪可增加工艺参数调控手段，可有效提高单位时间内炭黑产出量，原料油枪错开布置、同时原料油枪伸进50mm是为了使得原料油雾化分布更加均匀，使炭黑生成反应温度更加均匀，使得炭黑产品质量更加稳定。下表为炭黑反应炉改进前后主要工艺数据对比；通过以上工艺参数及主要品质指标的对比，本专利技术通过对硬质反应炉型工装进行设计改造，设置有空气旁路通道的反应炉型，根据反应炉内燃烧情况及火焰温度情况，炉温对比之前有所提高，原料油处理量对比之前有所上升，油风比从0.5提高到0.53，吨炭黑油耗对比下降0.08，装置完全可以达到5万吨/年炭黑产能的效果，同时内在品质如着色指标对比也有所提升。这一设计成果，不但可以最大程度减少反应炉的冲刷损毁情况，降低材料成本费用，同时可以提高产品产能和品质要求，满足炭黑市场需求，加快主营产品品质的升级，提升公司盈利点及能力要求，在油风比、产能方面体现出了5万吨/年旁通风炉型的优势，在能耗及油耗方面皆有优势，这是我们对于5万吨/年硬质旁通风反应炉型工装设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种5万吨/年天然气硬质炭黑反应炉，它包括空气分配器、燃烧段、喉口直段和反应段，空气分配器、燃烧段、喉口直段和反应段依次同轴连接形成炭黑反应炉，所述空气分配器空腔内同轴心设置空气导筒，空气导筒的一端连接反应炉面板，空气导筒的另一端与燃烧段相连，空气导筒与燃烧段的连接处预留有通风口形成空气旁路通道，所述空气分配器的中段设有预热空气进气管一，预热空气进气管一连接空气分配器外壳与空气导筒之间的夹层并连通空气导筒与燃烧段连接处的空气旁路通道；所述靠近面板一端的空气导筒上、下侧分别切向连接预热空气进气管二，通过面板中心位置沿轴向将天然气喷枪设置在空气导筒内，所述喉口直段内设有前后两段原料油枪，前段均匀分别有8根原料油枪，其中4根间隔的原料油枪伸进喉口50mm，后段均匀分别有8根原料油枪，其中4根间隔的原料油枪伸进喉口50mm，所述前段和后后段伸进喉口的原料油枪错位布置。

【技术特征摘要】
1.一种5万吨/年天然气硬质炭黑反应炉，它包括空气分配器、燃烧段、喉口直段和反应段，空气分配器、燃烧段、喉口直段和反应段依次同轴连接形成炭黑反应炉，所述空气分配器空腔内同轴心设置空气导筒，空气导筒的一端连接反应炉面板，空气导筒的另一端与燃烧段相连，空气导筒与燃烧段的连接处预留有通风口形成空气旁路通道，所述空气分配器的中段设有预热空气进气管一，预热空气进气管一连接空气分配器外壳与空气导筒之间的夹层并连通空气导筒与燃烧段连接处的空气旁路通道；所述靠近面板一端的空气导筒上、下侧分别切向连接预热空气进气管二，通过面板中心位置沿轴向将天然气喷枪设置在空气导筒内，所述喉口直段内设有前后两段原料油枪，前段均匀分别有8根原料油枪，其中4...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁智彪，程文辉，陈忠斌，胡陈，潘世超，聂绪建，吴庆军，曹迎峰，
申请(专利权)人：济宁黑猫炭黑有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东,37