专利名称：一种多喉管炭黑反应炉的制作方法
技术领域：
本发明属于橡胶用炭黑技术领域，进ー步说是轮胎面炭黑制造设备技术领域，尤其涉及生产N100、N200、N300系列炭黑的反应炉。
背景技术：
炭黑制造过程中的所有设备，特别是炭黑生产中应用到的炭黑反应炉是炭黑生产装置的核心设备。炭黑反应炉在化学エ业技术领域中，是ー种反应温度高、热负荷强度大、反应条件苛刻的反应器之一。几乎炭黑生产技术的每一次重大进步都直接或间接地涉及到炭黑反应器的改进。炭黑反应器的试验研究和设计开发是以提高炭黑单炉产量和效率、提高反应器热強度，強化炭黑生成反应为终极目标的。通常的炭黑是采用炉法制造的炭黑，分为胎面炭黑和胎体炭黑，在行业里面又称为:硬质炭黑和软质炭黑，而炉法胎面炭黑制造方法一般有两种。一种是不分燃料油和原料油，由炭黑反应炉轴向进入。油料在过程(助燃)空气的作用下部分油料燃烧提供剰余部分油料裂解的热动能，生成炭黑和烟气的混合物。另ー种是燃料油(气)在炭黑反应炉燃烧段完全燃烧，提供原料油裂解的热动能，在喉管段径向注入原料油雾化混合，在反应段裂解生成炭黑和烟气的混合物。上述两种方法，炭黑和烟气的混合物均在急冷段被急冷水終止炭黑反应。炉法炭黑生产至今，经历了五个阶段:第一代炭黑反应器:单室/双室炭黑反应炉；第二代炭黑反应器:新エ艺炭黑反应炉；第三代炭黑反应器:低滞后炭黑的炭黑反应炉；第四代炭黑反应器:大型化新エ艺炭黑反应炉；第五代炭黑反应器:纳米结构炭黑/多相炭黑反应炉。目前使用的炭黑反应炉的主流是第四代炭黑反应器:大型化新エ艺炭黑反应炉。它是在第二代炭黑反应炉一新エ艺炭黑反应器基础上的改进放大型反应炉。随着炭黑エ业的发展，单炉产量在逐渐提高。单炉产量由年产5kt的炭黑反应炉发展到年产60kt的大型化炭黑反应炉。随着单炉产量的増加，通常扩大产能的办法是増大反应炉尺寸。反应炉燃烧段尺寸增大，带来热负荷的均匀度提高，提高了有利于原料油裂解的热动能；喉管段尺寸的增大，在喉管中心轴线部位的低浓度油雾区扩大，不利于原料油的雾化和混合；反应段尺寸的増大，引起炭黑生成的热温度场和动力场的不均匀度增加，影响了炭黑的形态的同一性；急冷段尺寸的増大，使惯常采用径向水枪喷射的急冷水不能整个封堵急冷段截面，引起終止反应时间差异，影响到炭黑的形态和质量。 特别是生产按照新国标3778-2011标准中规定的N100、N200、N300系列炭黑的时候，由于エ艺和设备的问题，一直不能达到标准中规定的中值要求，其产品的主要质量指标均在标准要求的下限甚至以下，在该标准未实施前勉強达标，新标准实施以后，则基本都判为不合格产品。为了能生产合格的炭黑产品，一般都是采用高质量的蒽油作为原料油，这样成本上升，质量也因为炭黑产品不能达到标准规定的中值而极不稳定。现在国内一般的炭黑生产方法是采用蒽油和煤焦油蒸馏后的塔底油參杂形成炭黑油，来制造橡胶用胎面炭黒，但是质量很难达到标准的要求，特别是采用了新的国标以后，原有的エ艺基本没有达到中值的合格产品产出。而且由于反应炉尺寸増大，带来的产品质量下降的问题无法克服，因此，为了扩大产能一般采用多炉并联。即多个炭黑反应炉在反应炉后或在空气预热器后并联，也有的在进入主袋滤器前并联。这样既増大设备占地面积，又増加了装置投资，降低了经济效益。无论是增加炭黑反应炉的尺寸还是采用并联炭黑反应炉的生产エ艺，至今为止，炭黑反应炉的结构一直是ー个反应炉ー个喉管的单ー喉管结构形式。为了改变这种状态，本发明的发明人做了大量的研究和试验，提出了本发明的发明目的。
发明内容
本发明的发明目的是为了克服上述増加炭黑产量就必须增加炭黑反应炉的尺寸或者并联炭黑反应炉的行业观念，改变炭黑反应炉的结构一直是ー个反应炉ー个喉管的单一喉管结构形式的传统观念。即提供一种多喉管炭黑反应炉。本发明的技术解决方案是这样实现的，该多喉管炭黑反应炉，具有燃烧段(3)，渐缩导流段(4)，喉管段(6)，反应段(8)，急冷段(9)，滞留段(10)组成，其特征在于喉管段
(6)的喉管(14)的数量为2个或者2个以上。这样的结构即可以顺利生产硬质炭黑，而不需要改变其他装置。本发明的有益的技术效果是:炭黑反应炉喉管段由一孔改变成多孔，多孔反应段与多喉管段相对应，原料油分别进入每ー个喉管。改变了传统的一个炭黑反应炉只能ー个喉管的反应炉模式；改善了大直径喉管原料油雾化混合不均匀造成的产品质量缺欠问题；可使用较低质量的炭黑原料油料生产高档炭黑，达到有效利用资源，降低成本，提升经济效益的效果，本发明专利特别适合于胎面炭黑生产技术领域。
附图1是本发明的装置结构示意图，附图2是附图1的4喉管剖面图，附图3是附图1的3喉管剖面图，附图4是附图1的2喉管剖面图，附图5是附图1的2喉管的另ー种结构剖面图。多于4个喉管的结构从上面的附图2 5中即可以推断出来，即喉管的位置相对于喉管段的轴线方向上均匀排列布置。在附图中的序号为:1、空气分配器，2、燃料喷枪，
3、燃烧段，4、渐缩导流段，5、多孔喉管导流段，6、喉管段，7、冷却液出口，8、多孔反应段，9、急冷段，10、滞留段，11、冷却液入口，12、原料喷枪，13、急冷液枪，14、喉管，15、反应管，21、燃料喷枪。
具体实施方式
下面结合附图中给出的实施例，对本发明的结构和使用进行详细说明。參照附图，附图1和附图2构成ー个4喉管组成的实施例；附图1和附图3组成ー个3喉管的实施例，附图1和附图4组成ー个2喉管且喉管段外形结构为椭圆形的实施例；附图1和附图5组成2喉管的另ー种喉管段结构形式的实施例。至于多于4个喉管的实施例，从上述4种结构中即可以顺序推论出来。从附图中可以清楚地看出，该种多喉管炭黑反应炉，具有燃烧段
(3)，渐缩导流段(4)喉管段(6)，反应段(8)，急冷段(9)，滞留段(10)组成，其特征在于喉管段(6)的喉管(14)的数量为2个或者2个以上。为了提高热动能的效率，所说的喉管段(6)的前部与燃烧段(3)后部的渐缩导流段(4)之间具有与喉管(14)数量对应的多孔喉管导流段(5)。为了增加炭黑的反应效率，在所说的反应段(8)内部具有与喉管段(6)的喉管数量相对应的反应管(15)。为了提高炭黑反应的效率，控制喉管的反应精细程度，将所说的喉管的数量控制为2-12个。为了适应目前的软件控制程序的特点，经过优化，所说的喉管的数量为2-6个。为了适应多喉管炭黑反应炉的实际生产要求，在所说的喉管段(6)的多喉管外面具有ー个具有冷却液出ロ(7)和冷却液入口(11)的冷却水套。以在喉管段采用液体冷却，液体为水、导热油或其它比热较大、沸点较高的液态物质。因此，喉管段可以采用钢材制作，从而可以方便的实现从2个喉管直到12个甚至20个喉管均匀或者不均匀排列的结构要求。 所说的急冷段(9)内的急冷水枪(13)是由径向喷射水枪和轴向喷射水枪构成的急冷水枪组合。在急冷段形成径向水枪和轴向水枪组成的屏蔽式冷却面，能够等时終止炭黑的反应，使得炭黑在该段形成需要的颗粒以及其他要求的形状。所说的燃烧段(3)的燃料喷枪(21)垂直于燃烧段的轴线，在燃烧段的圆周方向呈径向排列。这种排列形式，可以充分利用预热空气的热能和与预热的空气充分混合。比较単独的轴向喷油枪或者喷气枪具有更好的燃烧效果和为炭黑反应提供更大的热动能強度。也可以采用轴向喷枪(2)和径向喷枪(21)组合的结构形式。所说的原料喷枪(12)为绕喉管圆周径向布置的原料喷枪组。原料喷枪一般是炭黑油喷枪，可以通过不同的组合方式产生不同強度的喷射量。本专利的装置，可以应用于目前的立式、卧式等各种结构形式的反应炉的建造上，从结构上可以完全取代。更深一歩，在原碳黑反应炉的基础上，经过部分燃烧段、喉管段、反应段的有限结构改造，即可实现生产符合GB3778-2011标准中规定要求的产品。由该反应炉生产的炭黑，一般为橡胶用炭黑中的胎面炭黑，也就是通常行业中所谓的硬质炭黑。按照国标3778-2011中的规定的标准，属于N100、N200、N300系列的炭黑。本发明的装置，完全采用炭黑油，既可以制造出符合国家标准规定的N200和N300系列的橡胶胎面用炭黒。从能源利用的角度来讲，完全取代了昂贵的蒽油生产硬质炭黑，且可以稳定达到国家标准的要求，产生了意想不到的效果。本专利的事实，克服了一直以来炭黑反应炉只能一炉ー喉管的技术偏见，而且也克服了炭黑行业中一直存在的低质量的炭黑油不能単独生产高质量的硬质炭黑的行业偏见。总之，通过本专利的实施，可使用较低质量的油料生产高档炭黑，达到有效利用资源，降低成本，提升了企业的经济效益。对于整个社会来讲，产生了极大的节约和能源再利用的社会效益，具有极大的推广应用价值。
下面给出年产4万吨不同种类硬质炭黑的技术參数，以对本专利的装置产生的效果提供具体的技术指标參考。
权利要求
1.一种多喉管炭黑反应炉，具有燃烧段(3)，渐缩导流段(4)喉管段(6)，反应段(8)，急冷段(9)，滞留段(10)组成，其特征在于喉管段(6)的喉管(14)的数量为2个或者2个以上。
2.按照权利要求1所述的ー种多喉管炭黑反应炉，其特征在于所说的喉管段(6)的前部与燃烧段(3)后部的渐缩导流段(4)之间具有与喉管(14)数量对应的多孔喉管导流段 (5)。
3.按照权利要求1或2所述的ー种多喉管炭黑反应炉，其特征在于所说的反应段(8)内部具有与喉管段(6)的喉管数量相对应的反应管(15)。
4.按照权利要求1或2或3所述的ー种多喉管炭黑反应炉，其特征在于所说的喉管的数量为2-12个。
5.按照权利要求4所述的ー种多喉管炭黑反应炉，其特征在于所说的喉管的数量为2-6 个。
6.按照权利要求1或2或3所述的ー种多喉管炭黑反应炉，其特征在于所说的喉管段(6)的多喉管外面具有ー个具有冷却液入口(11)和冷却液出ロ(7)的冷却液套。
7.按照权利要求1或2或3所述的ー种多喉管炭黑反应炉，其特征在于所说的急冷段(9 )内的急冷水枪(13 )是由径向喷射水枪和轴向喷射水枪构成的在同ー截面或不同截面布置的急冷水枪组合。
8.按照权利要求1所述的ー种多喉管炭黑反应炉，其特征在于所说的燃烧段(3)的燃料喷枪(21)垂直于燃烧段的轴线，在燃烧段的轴向呈径向排列或平行于燃烧段的轴线的一个或多于ー个的燃料喷枪(2 )。
9.按照权利要求1或2或3所述的ー种多喉管炭黑反应炉，其特征在于所说的原料喷枪(12)为绕喉管圆周径向布置的原料喷枪组。
10.按照权利要求1所述的ー种多喉管炭黑反应炉，其特征在于由该反应炉生产的炭mTfrr o
全文摘要
本发明公开了一种多喉管炭黑反应炉，具有燃烧段(3)，渐缩导流段(4)喉管段(6)，反应段(8)，急冷段(9)，滞留段(10)组成，其特征在于喉管段(6)的喉管(14)的数量为2个或者2个以上。其优点是过程(助燃)空气从反应炉燃烧段端部进入；炭黑反应炉喉管段由一孔改变成多孔，多孔反应段与多喉管段相对应,原料油分别进入每一个喉管。改变了传统的一个炭黑反应炉一个喉管的反应炉模式；改善了大直径喉管原料油雾化混合不善，产品质量缺欠问题；可使用较低质量的油料生产高档炭黑，达到有效利用资源，降低成本，提升经济效益的效果；本发明特别适合于胎面炭黑生产技术领域。
文档编号C09C1/50GK103113764SQ20131004761
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者李学波, 郭玉亮, 崔鹤龄, 黄敬彬, 鲁公胜 申请人:青州市博奥炭黑有限责任公司