專利名稱：分解反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種與烴類氣體熱分解室有關(guān)的設(shè)備使用的分解反應(yīng)器，尤其涉及一種等離子噴嘴，其中反應(yīng)器被設(shè)計成帶有穿過反應(yīng)室壁的混合物/氣體入口的被限定的絕熱室。用等離子噴嘴分解烴類的一種已知方法是設(shè)置進(jìn)一步處理反應(yīng)產(chǎn)品或分解產(chǎn)品的反應(yīng)室。已知的這種反應(yīng)器如生產(chǎn)己炔的反應(yīng)器。這些反應(yīng)器也被用于生產(chǎn)炭黑和氫。在這種場合，將反應(yīng)器調(diào)到特定的溫度，以便使最終產(chǎn)品獲得特定性能。
人們還知道沿著反應(yīng)器的壁送入特定氣體的方法，以便防止形成沉積，以及以便冷卻器壁。
然而在這些已知的反應(yīng)器中無論哪一種反應(yīng)器，就其結(jié)構(gòu)而言所生產(chǎn)的炭黑質(zhì)量都不夠高。這可能是因為在反應(yīng)器內(nèi)形成了各種不同的溫度區(qū)域，而導(dǎo)致碳不受控制地生長，使最終產(chǎn)品的質(zhì)量不夠標(biāo)準(zhǔn)。為了防止沉積，用沿著反應(yīng)器壁導(dǎo)入氣體的辦法又出現(xiàn)了類似的副作用，并產(chǎn)生了對產(chǎn)品有害的溫度區(qū)域。不使用這種氣體，在反應(yīng)器壁上沉積的問題就頻繁出現(xiàn)，這就需要停車清理，以使反應(yīng)器重新工作。這些問題導(dǎo)致反應(yīng)器間斷操作，從而增加了操作費(fèi)用。
本發(fā)明的目的是提供一種能夠有力地控制所獲得的產(chǎn)品的反應(yīng)器。本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠連續(xù)操作，精確控制整個反應(yīng)器內(nèi)的溫度的上升的反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)可對任何混合物進(jìn)行控制，從而獲得具有所需求的質(zhì)量和物理性質(zhì)的產(chǎn)品。
這些目的通過引言中所描述的類型的分解反應(yīng)器來實現(xiàn)，其特征在于各權(quán)利要求中所描述的特征。
采用本發(fā)明的反應(yīng)器，能夠?qū)尤胨梅磻?yīng)室的附加原料和溫度條件進(jìn)行控制，通過反應(yīng)器，可向最終產(chǎn)品提供所需要的混合物。本發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，通過混入附加原料，即在反應(yīng)室內(nèi)加入烴類氣體，可控制所生成的炭黑的結(jié)構(gòu)。在反應(yīng)室內(nèi)被分解的烴類氣體最好是天然氣或甲烷，應(yīng)是非常純的烴類混合物，以便在反應(yīng)器內(nèi)主要獲得完全純的碳和氫。在噴嘴內(nèi)生成的炭黑流入反應(yīng)器室并在其中散開。按照本發(fā)明，將送入的附加天然氣或甲烷予熱到所須的溫度，例如，可通過反應(yīng)器壁上的入口或與流出反應(yīng)器空間的產(chǎn)品氣流的熱交換來實現(xiàn)。甲烷在反應(yīng)器中分解的方式類似于來自噴嘴的甲烷，但因有溫差存在，這些已經(jīng)生成的碳粉粒將充當(dāng)晶核，通過反應(yīng)器側(cè)壁加入的分解的碳將沉積在這些晶核上，并長成較大的炭黑粉?；蛱挤哿！Ｍㄟ^控制送入反應(yīng)器室的烴類氣體的量，通過控制附加碳原料的進(jìn)料溫度和通過在幾個不同的溫度區(qū)進(jìn)行混合，可控制碳粉粒的沉積和生成，使炭黑結(jié)構(gòu)在來自等離子噴嘴的碳的晶核上生成。嚴(yán)格控制溫度條件、混合物和溫度區(qū)，就能調(diào)節(jié)被生產(chǎn)的炭黑所需要的精確的結(jié)構(gòu)條件。
反應(yīng)室內(nèi)的控制機(jī)理也可以是這樣一種類型，即可不必向反應(yīng)器室內(nèi)送入附加的烴類氣體，而只以保持所生產(chǎn)的炭黑的結(jié)構(gòu)的這樣一種方式來影響其溫度，讓生產(chǎn)的炭黑在其通過反應(yīng)室的路上按所需要的速度冷卻，以使其不受溫度變化的不可控制的或不利的影響。
反應(yīng)器室內(nèi)可以同樣地送入混合物，這些混合物也會沉積在炭黑上，并具有所需的影響炭黑應(yīng)用范圍的作用。
下文將用只以附圖
示意地表示的一個實施例詳述本發(fā)明，該附圖表示本發(fā)明反應(yīng)器的設(shè)計原理。
附圖示出了反應(yīng)器室的基本原理，這可使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員借助公知的方式開發(fā)出技術(shù)解決方案。如圖所示的這類反應(yīng)器室的原理與申請人的挪威專利申請914904所述的原理相同。該反應(yīng)器用標(biāo)號1表示。2表示等離子噴嘴。進(jìn)入反應(yīng)器的分解產(chǎn)品，炭黑和氫用3和箭頭表示。分解產(chǎn)品在反應(yīng)器內(nèi)將自行分散，碳組分則受溫度條件的影響而生長。
在反應(yīng)器的側(cè)壁上有若干根導(dǎo)入管，用于送入與被送入的主要介質(zhì)種類相同的另外的烴類氣體。這些氣體在上部空間區(qū)域被予熱，其溫度可達(dá)1000至2000℃，而較冷的氣體進(jìn)入反應(yīng)器的下部。導(dǎo)入管用標(biāo)號4表示。可通過這些導(dǎo)入管或噴嘴送入混合物，或者只送入象氫這樣加熱氣體，以便在反應(yīng)器中保持特定的溫度條件。從側(cè)壁流入反應(yīng)器的熱烴類氣體也會被分解，所生成的炭黑將沉積在由等離子噴嘴進(jìn)來的形成晶核的炭黑上，并長成顆粒。一旦確定了送入的附加氣體的溫度，顆粒的生長也就受到控制，因而所生成的炭黑的物理性質(zhì)也就得到了控制。這可沿反應(yīng)器的各個區(qū)域來進(jìn)行，或確定特定溫度來實現(xiàn)。通過導(dǎo)入管送入的混合物也將沉積在炭黑上，從而提供所需要的副作用。如果依據(jù)特定的溫度條件來獲得所需要的特定質(zhì)量，也可不必從導(dǎo)入管送入烴類氣體，只要維持用于分解來自等離子噴嘴的產(chǎn)品所用的特定溫度區(qū)即可。
應(yīng)當(dāng)明白，借助本發(fā)明的反應(yīng)器可獲得具有特定結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)的所生成的炭黑，因而或獲得適于最終使用的特定產(chǎn)品。
上面的描述僅僅概括了這種反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)原理和生成特定性能的炭黑的方法，顯然，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以有多種變型。
權(quán)利要求
1.一種與烴類氣體熱分解室有關(guān)的設(shè)備，特別是一種等離子噴嘴(2)所用的分解反應(yīng)器，其中反應(yīng)器(1)是具有確定形狀的絕熱室，在反應(yīng)器空間的壁上有混合物/氣體的入口，其特征在于，在反應(yīng)器(1)的壁上的若干個供料通道(4)包括送入烴類氣體的通道，該烴類氣體與在1000至2000℃的溫度下送入反應(yīng)器空間的上部區(qū)域的主介質(zhì)屬同種氣體，將低溫氣體送入反應(yīng)器下部的一處或多處。
2.按權(quán)利要求1的分解反應(yīng)器，其特征在于，反應(yīng)器(1)壁上的氣體送入裝置(4)具有溫度控制裝置，用于在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)定所需要的溫度。
3.按權(quán)利要求1的分解反應(yīng)器，其特征在于，導(dǎo)入管(4)與用于交替送入熱介質(zhì)，最好是氫或烴類氣體的具有閥門的導(dǎo)管相連接。
4.一種用于操作生產(chǎn)具有規(guī)定物理性能的炭黑的分解反應(yīng)器的方法，其中，在反應(yīng)器(1)的壁上有若干供料通道(4)，且反應(yīng)器(1)與等離子噴嘴(2)相連，其特征在于，除分解產(chǎn)品(3)來自等離子噴嘴(2)之外，還從反應(yīng)器(1)側(cè)壁上的導(dǎo)入管送入另外的烴類氣體和/或加熱氣體，另外的烴類氣體和/或加熱氣體的送入是受控制的，以便在反應(yīng)器(1)的室獲得予定的溫度分布，通過導(dǎo)管(4)送入規(guī)定量的烴類氣體，將被送入的氣體的分解成炭黑和氫氣，并使來自導(dǎo)入管(4)的炭黑沉積在來自等離子噴嘴的炭黑上，并長成具有所需性質(zhì)的顆粒。
5.按權(quán)利要求4的方法，其特征在于，通過導(dǎo)入管(4)只送入與通過等離子噴嘴(2)送入的氣體種類相同的熱烴類氣體。
6.按權(quán)利要求4的方法，其特征在于，通過導(dǎo)入管(4)只送入加熱氣體。
7.按權(quán)利要求4的方法，其特征在于，送入的烴類氣體/加熱氣體的溫度隨在反應(yīng)器室內(nèi)離開等離子噴嘴(2)的距離的增加而降低。
全文摘要
一種與烴類氣體的熱分解室有關(guān)的設(shè)備，特別是一種等離子噴嘴(2)所用的分解反應(yīng)器，它具有確定形狀的絕熱室，在反應(yīng)器空間的壁上有混合物/氣體的入口。為了改善對所生產(chǎn)的產(chǎn)品的控制，在反應(yīng)器(1)的壁上的若干供料通道(4)包括送入烴類氣體的通道，該烴類氣體與在1000至2000℃的溫度下送入反應(yīng)器空間的上部區(qū)域的主介質(zhì)屬同種氣體，將低溫氣體送入反應(yīng)器下部的一處或多處。此外還公開一種用于操作生產(chǎn)具有規(guī)定的物理性質(zhì)的炭黑的這種分解反應(yīng)器的方法。
文檔編號C01B3/24GK1086527SQ9310548
公開日1994年5月11日 申請日期1993年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月7日
發(fā)明者S·賴納姆, K·霍斯, N·邁克爾布斯特 申請人:克瓦納爾工程有限公司