一种炭黑反应炉的制作方法

本发明涉及炭黑生产设备，具体涉及一种炭黑反应炉。

背景技术：

1、炭黑反应炉是炉法炭黑生产的核心设备，炭黑生产工艺一般是：空气和燃料在反应炉中燃烧，原料经雾化后喷入燃烧的火焰中，经高温热解生成炭黑；炭黑悬浮于燃余气中形成炭黑烟气，烟气经急冷后送空气预热器、油预热器进一步降温，最后送入袋滤器，分离出的炭黑送到造粒机中造粒后送至干燥机中干燥。反应炉的结构和尺寸决定着炭黑产品的质量和收率。现有技术中的反应炉存在燃烧室总体长度偏短，喉管喇叭段锥角小，导致燃料消耗大，生产成本高；喉管直管段内径与反应段内径比不合适，喉管段整体长度偏长，反应室呈直管式导致炭黑产能低，炭黑产品品质不高，产品质量稳定性差的缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种单耗低、产能高、生产炭黑产品质量好且稳定的炭黑反应炉。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

3、一种炭黑反应炉，包括依次设置的燃烧段、喉管段、反应段、急冷段，燃烧段包括依次设置的第一直管段和第一喇叭段，所述燃烧段的第一直管段上设有燃料进口和空气进口，燃料进口处设有弯管起旋导流管，空气进口环绕中心轴间隔均匀、对称分布设置；喉管段包括依次设置的第二喇叭段、第二直管段和过渡段，喉管段的第二直管段上前后交错环绕设置有第一原料油进口和第二原料油进口，第一原料油进口的直径大于第二原料油进口的直径；反应段包括依次设置的第三喇叭段和第三直管段，喉管段的过渡段位于反应段的第三喇叭段内；急冷段的口径大于第三直管段的口径，且急冷段上设置有多排急冷喷管，所述急冷喷管前后、上下交错设置。

4、进一步地，弯管起旋导流管包括依次连接的喷入口、扩散管、弯头、收缩管和喷出口，所述喷入口和喷出口的轴线相互垂直，且喷入口和喷出口的直径相同。

5、进一步地，喉管段内壁切面呈正多边形设置，所述第一原料油进口的轴线与喉管段正多边形内壁平行，所述第二原料油进口设置在正多边形的顶角处，第二原料油进口的轴线为正多边形顶点与中心点的连线。

6、进一步地，所述燃烧段上第一直管段的长度是第一喇叭段长度的2.5倍，所述第一喇叭段的开放端口径是收缩端口径的1.6倍。

7、进一步地，所述喉管段上第二喇叭段、第二直管段和过渡段的长度比为1:2:1，口径比为1.3:1:1.1，所述过渡段的锥角为10°~11°。

8、进一步地，所述反应段上第三喇叭段的长度是第三直管段长度的1.5倍，第三喇叭段的开放端口径是收缩端口径的2倍。

9、进一步地，急冷段的口径是反应段的第三直管段口径的1.15倍。

10、进一步地，所述燃烧段和喉管段的内壁采用铬锆系耐火材料，反应段和急冷段的内壁采用氧化铬系耐火材料。

11、与现有技术相比，本发明的炭黑反应炉具有以下优点：

12、（1）燃烧段总长减少，喇叭段和直管段比例、锥度的调整，以及燃料进口处弯管起旋导流管、环绕中心轴间隔均匀、对称分布的空气进口，使得燃料燃烧迅速、完全，增强的热能的产生也能够有效减少燃料消耗。

13、（2）喉管段的喇叭段锥角扩大，能够减少燃烧温度场的下降梯度，喉管过渡段的设计使高温气体流速适当，交错环绕设置有第一原料油进口和第二原料油进口能够增大原料油与能量气体的接触面积，使得原料油在喉管处得到充分汽化及剪切，炭黑的裂解速度提高，炭黑生产效率高。

14、（3）反应段呈喇叭状，反应段长度增长，使炭黑反应在平缓的状态下进行，炭黑收率提升。急冷段采用了交错设置的旋转喷头，增强了急冷速率，能够有效避免炭黑过反应。

15、（4）采用本发明的炭黑反应炉，炭黑生产的单耗低，产能相比于现有技术有所提升，生产炭黑产品好且质量稳定。

技术特征：

1.一种炭黑反应炉，包括依次设置的燃烧段、喉管段、反应段、急冷段，其特征在于，燃烧段包括依次设置的第一直管段和第一喇叭段，所述燃烧段的第一直管段上设有燃料进口和空气进口，燃料进口处设有弯管起旋导流管，空气进口环绕中心轴间隔均匀、对称分布设置；喉管段包括依次设置的第二喇叭段、第二直管段和过渡段，喉管段的第二直管段上前后交错环绕设置有第一原料油进口和第二原料油进口，第一原料油进口的直径大于第二原料油进口的直径；反应段包括依次设置的第三喇叭段和第三直管段，喉管段的过渡段位于反应段的第三喇叭段内；急冷段的口径大于第三直管段的口径，且急冷段上设置有多排急冷喷管，所述急冷喷管前后、上下交错设置。

2.根据权利要求1所述的炭黑反应炉，其特征在于，所述弯管起旋导流管包括依次连接的喷入口、扩散管、弯头、收缩管和喷出口，所述喷入口和喷出口的轴线相互垂直，且喷入口和喷出口的直径相同。

3.根据权利要求1所述的炭黑反应炉，其特征在于，所述喉管段内壁切面呈正多边形设置，所述第一原料油进口的轴线与喉管段正多边形内壁平行，所述第二原料油进口设置在正多边形的顶角处，第二原料油进口的轴线为正多边形顶点与中心点的连线。

4.根据权利要求1所述的炭黑反应炉，其特征在于，所述燃烧段上第一直管段的长度是第一喇叭段长度的2.5倍，所述第一喇叭段的开放端口径是收缩端口径的1.6倍。

5.根据权利要求1所述的炭黑反应炉，其特征在于，所述喉管段上第二喇叭段、第二直管段和过渡段的长度比为1:2:1，口径比为1.3:1:1.1，所述过渡段的锥角为10°~11°。

6.根据权利要求1所述的炭黑反应炉，其特征在于，所述反应段上第三喇叭段的长度是第三直管段长度的1.5倍，第三喇叭段的开放端口径是收缩端口径的2倍。

7.根据权利要求1所述的炭黑反应炉，其特征在于，急冷段的口径是反应段的第三直管段口径的1.15倍。

技术总结
本发明涉及炭黑生产设备，具体涉及一种炭黑反应炉，它包括依次设置的燃烧段、喉管段、反应段、急冷段，燃烧段包括依次设置的第一直管段和第一喇叭段，所述燃烧段的第一直管段上设有燃料进口和空气进口，燃料进口处设有弯管起旋导流管，空气进口环绕中心轴间隔均匀、对称分布设置；喉管段包括依次设置的第二喇叭段、第二直管段和过渡段，喉管段的第二直管段上前后交错环绕设置有第一原料油进口和第二原料油进口；反应段包括依次设置的第三喇叭段和第三直管段，喉管段的过渡段位于反应段的第三喇叭段内；急冷段上设置有多排急冷喷管，所述急冷喷管前后、上下交错设置。该炭黑反应炉单耗低、产能高、生产炭黑产品好且质量稳定。

技术研发人员：丁小荣,胡陈,甘琥,武勇,张科,曾泳,胡未来
受保护的技术使用者：贵州前进新材料有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15