炭黑反应炉制造技术

本发明专利技术公开一种用于制造炭黑的反应炉(100)，所述反应炉(100)包含流动引导装置(110)，该装置位于燃料炉头(106)和进气口(108)之间，用于改变进入进气口(108)的燃烧空气流动路线以实现燃料和燃烧空气之间的更好混合，从而提高反应室(104)后续接纳的用于与碳基原料反应以产生炭黑的高温燃烧气体温度。本发明专利技术的反应炉(100)可提高炭黑产量5-20％。此外，流动引导装置(110)的加入可稳定燃料炉头(106)的火焰以保持在反应炉轴线上，从而延长耐火衬里(114)的寿命。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】炭黑反应炉
本专利技术与制造炭黑的反应炉有关。具体来说，本专利技术涉及一种可在制造炭黑时更好地混合碳基原料和燃烧空气的反应炉。
技术介绍
制造炭黑的工艺通常包括部分热解碳基原料，其中，原料可以是气体或液体形态。虽然有多种用于获取炭黑的工艺，但最常用的是炉黑工艺，该工艺利用不完全燃烧的FCC焦油、煤焦油和乙烯裂解焦油等重质石油产物组成的液体原料来产生炭黑。在炉黑工艺中，通常采用以空气流形式供应的过量氧气或具有耐火材料衬里的空间内的含氧气体燃烧碳氢燃料(如天然气或燃油)以产生高温燃烧气体。将要热解和脱氢的液体原料喷洒至高温燃烧气体中以获得悬浮在气体内的炭黑颗粒。从气体中分离并收集蓬松粉末形态的炭黑颗粒。然后通过传统制粒方法对收集的颗粒进行制粒。炭黑用于制造汽车和飞机的气胎，用作人造橡胶的加固填充剂，用作塑料、油漆和印刷油墨的色素或着色剂。用于炉黑工艺的反应炉通常包括一个燃烧室、一个混合室和一个反应室，它们沿反应炉轴线布置以形成从燃烧室经由混合室到反应室的反应介质流动路线。液体原料通常喷洒在混合室中以实现液体原料与高温燃烧气体的高密度混合。然后混合物进入反应室，发生实际炭黑形成过程。最后，下游喷水停止反应。影响炭黑形成的因素包括：高温燃烧气体中的空气/氧气过量，燃料的燃烧效率，以及从原料在高温燃烧气体中混合到完成反应的反应或驻留时间。燃料的燃烧效率很大程度上取决于燃料与燃烧空气/氧气的混合程度。通常，燃烧空气在燃烧室内预热至800℃左右的温度，然后与燃料混合，以获得高温燃烧气体。改进燃烧空气与燃料之间的混合可以提高燃烧效率，从而提高高温燃烧气体的温度。通常，高温燃烧气体的温度越高，形成的炭黑颗粒越小。过去曾多次提供改进炉黑工艺的炭黑反应炉，以提高效率，改进工艺控制，并生产不同精度的炭黑等级。一些公开的先前技术如下所示：美国专利号7625527公开一种炭黑反应炉，通过增加高温燃烧气体和原料之间的接触效率来提高原料到炭黑的转化率。炭黑反应炉的组成包括：用于产生高温燃烧气体的燃烧区域；具有两个或更多引入原料点的反应区域，通过使燃烧气体与多条采用分割流动引入的原料接触来生产炭黑；通过注入冷却剂以停止反应的急冷区域，三个区域按顺序横向排列。炭黑反应炉获得的炭黑具有均匀的特性，尤其是聚合物大小分布方面。中国专利号2341708公开一种炭黑反应炉-表面氧化和流化床。反应炉的组成包括：反应炉主体，炉黑入口，炉黑出口，化合物分配板，空气室，空气入口以及空气出口，反应炉中布置3至7块隔板形成4至8个流化室以获得多阶段混合流。该反应炉的制造简单，成本低，生产用于各行业着色的炭黑。美国专利号4590040公开一种炭黑反应炉，经过改良可减少因预燃烧区域过多湍流造成的压力降。炭黑反应炉的组成包括：带圆柱形侧壁、上游端和下游端的预燃烧区域；多条用于输送燃烧气体的通道，通道开口沿预燃烧区域切线方向通过侧壁；预燃烧区域内的多个半圆坡面，它们决定上游端以引导沿切线方向引入的燃烧气体蒸汽流动。装置避免其他沿切线方向引入的气体蒸汽之间的湍流影响以减小造成的压力降。美国专利号4347218公开的一种装置可用于生产不同精度的炭黑等级，同时，尤其避免反应炉在碳氢化合物和空气进入区域的热超载。装置组成包括：反应炉，包含用于形成炭黑的反应室；多个无罩进给装置，用于向反应室提供空气和向排出端附近的空气喷洒碳氢化合物；热交换器，用于控制反应炉输出空气和产生的炭黑的温度。美国专利号2004213728公开一种在具有流动轴的炉黑反应炉中生产炉黑的工艺。工艺组成包括：将燃料和燃烧空气引入气体炉头，通过气体炉头沿轴向注入蒸汽，从而在燃烧室内产生高温燃烧气体流；将高温燃烧气体沿流动轴从燃烧室通过窄点送入反应区域，将炭黑原材料混入高温燃烧气体的窄点上游、中游或下游；喷水以停止反应区域的反应下游。工艺在反应炉中产生深色炉黑。对以上列出的现有技术公开的炭黑反应炉进行改装以提高工艺效率、增强工艺控制或提供不同精度的炭黑等级。本专利技术即介绍此类炭黑反应炉，主要改进用于增强燃烧空气/氧气和燃料之间的混合，提高燃烧效率并提供更高温度的高温燃烧气体。此外，本专利技术还提供炭黑反应炉组成装置，可提高通过反应炉的原料流速，同时保持炭黑的质量参数。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供用于制造炭黑的反应炉。本专利技术的另一个目的是提供改善炭黑制造过程中燃烧室内燃烧空气和燃料混合的反应炉。本专利技术还有一个目的是提供可提高通过反应炉的原料流速而不损失任何质量的反应炉组成装置。本专利技术的最后一个目的是提供可改进工艺生产效率并提高产品质量的用于制造炭黑的反应炉。本专利技术公开一种使用炉黑工艺制造炭黑的反应炉，所述的反应炉包括：■用于产生高温燃烧气体的燃烧室，所述燃烧室由以下设备组成：●位于所述反应炉有效运转纵轴上的燃料炉头；●与所述燃料炉头垂直的进气口，用于接纳燃烧空气；●位于所述反应炉有效运转纵轴上的流动导向装置，靠近所述燃料炉头并位于燃料炉和进气口中间，因此处于燃烧空气流动路线中以改变流动路线；■位于所述反应炉有效运转纵轴上、燃烧室之后的反应室，反应室经过改装可接纳来自燃烧室的高温燃烧气体和碳基原料以形成炭黑。根据本专利技术，流动引导装置通常是一组环形缸。根据本专利技术，流动引导装置也可以是一组渐缩环形缸。根据本专利技术，流动引导装置最好从一致环形缸、渐缩环形缸、隔板、叶片、翼片和类似装置组合中选择至少一种。或者，根据本专利技术，流动引导装置也可以是一组环形缸，并从隔板、叶片、翼片中选择至少一种装置，沿缸有效运转长度布置。本专利技术公开一种用于制造炭黑的流程，包括以下步骤：■在位于反应炉有效运转纵轴上的燃料炉头中燃烧燃料以制造炭黑；■通过与所述燃料炉头垂直的进气口接纳燃烧空气；■通过所述反应炉有效运转纵轴上、燃料炉和进气口之间、燃料炉头附近的流动导向装置，改变燃烧空气的流动路线；■在燃烧室内形成燃烧空气和燃料之间的高效混合，从而产生温度介于1000-2200℃之间的高温燃烧气体；■在所述反应炉有效运转纵轴上、燃烧室之后的反应室内接纳高温燃烧气体，并送入碳基原料以制造炭黑。根据本专利技术，工艺通常包括制造从硬黑到软黑等级组选择的炭黑等级。附图说明现在将借助随附图纸介绍专利技术，其中：图1介绍炭黑反应炉示意图，显示本专利技术的流动引导装置；图2介绍本专利技术炭黑反应炉替代流动引导装置示意图。具体实施方式现在将借助不限制专利技术范围的随附图纸介绍专利技术。所提供的说明完全通过示例和示意图方式进行。本专利技术设计了一种用于制造炭黑的反应炉以及其蕴含的炉黑工艺。本专利技术的反应炉经过改装以增强燃烧室中的燃烧空气和燃料混合，从而提高燃料燃烧效率并产生温度范围为1000-2200℃的高温燃烧气体。接下来，这些高温燃烧气体在反应室内与碳氢原料反应以获得炭黑。本专利技术可提高炭黑产量高达20％。参考图1，这里图示本专利技术的炭黑反应炉，反应炉在图1中通常用数字100表示。反应炉100组成包括：燃烧室102，具有燃料炉头106，进气口108和流动引导装置110；反应室104，沿反应炉100纵向流动轴方向，在燃烧室102之后。在燃烧室102中，燃油或天然气等碳氢燃料在存在过量氧气的情况下燃烧以产生高温燃烧气体，氧气通常以空气流提供，此处称燃烧气体。在燃烧室102中，燃料炉头106位于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.27 IN 1344/MUM/20101.使用炉黑工艺制造炭黑的反应炉，所述反应炉包括：■用于产生高温燃烧气体的燃烧室，所述燃烧室由以下设备组成：·位于所述反应炉有效运转纵轴上的燃料炉头；·与所述燃料炉头垂直的进气口，用于接纳燃烧空气；·位于所述反应炉有效运转纵轴上的流动导向装置，靠近所述燃料炉头并位于燃料炉头和进气口中间，因此处于燃烧空气流动路线中以改变流动路线，其中所述流动导向装置包括一组渐缩环形缸；■位于所述反应炉有效运转纵轴上、燃烧室之后的反应室，反应室适合于接纳来自燃烧室的高温燃烧气体和碳基原料以形成炭黑。2.权利要求1所述的反应炉，其中流动导向装置是...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡安·罗德里格斯，比普尔·辛哈，维韦克·维坦卡，
申请(专利权)人：埃迪亚贝拉努沃有限公司，埃迪亚贝拉科技有限公司，
类型：
国别省市：