專利名稱：提高炭黑產率的節能裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種炭黑的生產裝置，尤其是一種提高炭黑產率的節能裝置。
背景技術：
炭黑的生成是以液態或氣態烴為燃料，在反應爐燃燒室內完全燃燒生成高溫燃余氣流傳送到反應區域，與經由原料油噴槍噴入的原料油(含碳量高的烴類或其它有機類物質混合物)相碰撞，一小部分原料油不完全燃燒以補充所需要的熱量，大部分原料油裂解生成炭黑。在急冷段，通過噴入急冷水使反應中止，含水蒸汽的炭黑煙氣經過一系列換熱措施，進入收集系統，被收集的粉狀炭黑經過造粒，干燥而成為成品炭黑顆粒。通常情況下燃料為天然氣，與預熱到700 800°C的高溫空氣相混合，燃料與燃燒空氣的比值通常為14/1 16/1，理論燃燒室溫度一般1800 2000°C，燃余氣體一般含有7%的過剩氧氣和12. 3%的水蒸汽，在反應的喉管段注入原料油，由于液體的揮發，溫度會降到1400 1700°C。在反應的初始階段，原料油和氧氣反應非常快，生成一氧化碳和二氧化碳。若反應達到化學點，體系中所有的氧氣都要轉變為一氧化碳，增加碳的消耗，使收率變低。而事實上，因為炭黑是在超平衡濃度的情況下生成的，故體系中一部分氧氣會轉變成二氧化碳。以原料油中含碳量89%計算，理論上每噸原料油產0.91噸炭黑(炭黑含碳量按98. 計)，炭黑產品的原料油消耗應該是1.0X0. 982 + 0. 9= 1.10噸/噸炭黑。而實際上我們產品的原料油消耗都在1.4噸/噸炭黑以上，這就是說，每生產1噸炭黑，就有超過 300公斤的原料油被白白地燒掉了。炭黑尾氣是一種低熱值可燃氣體。目前的技術是將產生的尾氣用來發電，然而通過這種方式能量的利用率是很低的，大概不到20%，對能源的綜合利用是不夠合理的，同時也是一種極大的資源浪費。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種提高炭黑產率的節能裝置，以部分炭黑尾氣代替部分天然氣做燃料，能夠降低燃余氣體中氧氣的含量，從而減少原料油的燃燒，降低原料油消耗，提高反應收率。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種提高炭黑收率的生產裝置，包括設有尾氣進口、燃料進口、原料油進口和預熱空氣進口的反應爐、空氣預熱器、原料油預熱器和主袋濾器，還包括冷卻器和汽水分離器； 所述反應爐的出口經煙道依次與所述空氣預熱器的內管接口、原料油預熱器的外管進口連通，所述原料油預熱器的外管出口與主濾袋器的進口連通，所述主濾袋器的頂部出口依次與所述冷卻器、汽水分離器連通，所述汽水分離器的出口通過裝有增壓風機的管路與所述反應爐的尾氣進口連通；所述空氣預熱器的外管出口和原料油預熱器的內管出口分別接所述反應爐的預熱空氣進口和原料油進口 ；所述主濾袋器的出口接炭黑輸送系統。在所述主袋濾器與原料油預熱器之間還設有二次急冷水降溫裝置。主袋濾器的頂部還設有尾氣分流出口。
3[0009]根據炭黑生成的裂解理論，炭黑生成的必備條件是足夠的熱量和足夠的空氣動能。而反應氣氛是氧化性氣氛還是還原性氣氛不是決定因素。本實用新型中以炭黑尾氣 (干)為燃料，以天然氣為輔助燃料，以預熱后的空氣為助燃劑，通過調節空氣、天然氣、尾氣三者的比例，可以在空氣不過剩的條件下達到所需要的燃燒溫度和所需要的氣體流量。這樣，當原料油在喉管處噴入后，增加了裂解反應而減少了燃燒反應。可以降低原料油的消耗，提高收率。采用本實用新型產生的有益效果在于(1)以尾氣代替部分天然氣，燃料的消耗降低；(2)以尾氣代替天然氣后，就不需要再補充過量的空氣，這樣燃余氣體系中氧氣含量很低，原料油的消耗降低，炭黑的收率提高5 10%。
圖1是本實用新型炭黑生產裝置示意圖；其中，1、反應爐，2、煙道，3、空氣預熱器，4、原油預熱器，5、主袋濾器，6、冷卻器，7、 汽水分離器，8、增壓風機，A代表燃料，B代表原料油，C代表冷卻水，D代表炭黑，E代表空氣，F代表尾氣。
具體實施方式
參看圖1，本實施例包括設有尾氣進口、燃料進口、原料油進口和預熱空氣進口的反應爐1、空氣預熱器3、原料油預熱器4和主袋濾器5，其特征在于還包括冷卻器6和汽水分離器7 ；所述反應爐1的出口經煙道2依次與所述空氣預熱器3的內管接口、原料油預熱器4的外管進口連通，所述原料油預熱器4的外管出口與主濾袋器5的進口連通，所述主濾袋器5的頂部出口依次與所述冷卻器6、汽水分離器7連通，所述汽水分離器7的出口通過裝有增壓風機8的管路與所述反應爐1的尾氣進口連通；所述空氣預熱器3的外管出口和原料油預熱器4的內管出口分別接所述反應爐1的預熱空氣進口和原料油進口 ；所述主濾袋器5的出口接炭黑輸送系統。在所述主袋濾器5與原料油預熱器4之間還設有二次急冷水降溫裝置，所述二次急冷水降溫裝置為急冷水噴淋降溫。當燃料(如天然氣)和經空氣預熱器預熱過的預熱空氣(溫度在700 800°C)在反應爐1中燃燒，生成180(T200(TC的高溫、高速燃余氣體，并沿著反應爐軸線方向向反應爐后部推進，在氣體流速的最高處，原料油以霧化方式噴入反應爐1中，原料油被強大的氣流剪成微米級甚至更小的油滴，高溫下油滴經過氣化并在微秒級的時間內裂解生成炭黑，在反應爐的急冷段噴入一次急冷水以中止反應，保證炭黑的質量。含炭黑的煙氣經過空氣預熱器3和原料油預熱器4的換熱設備后，經二次急冷水降溫后進入主袋濾器5進行氣固分離，分離后的粉狀炭黑進入炭黑輸送系統，尾氣大部分通過分流出口送至電廠發電，一部分尾氣經主濾袋器5的頂部出口進入冷卻器6和汽水分離器7以分離出水蒸汽，干燥尾氣經增壓風機8進入反應爐1的尾氣進口替代部分天然氣做燃料，完成整個循環過程。表1為當空氣入爐溫度為700°C、計算高溫燃余氣體溫度達到1960°C時，空氣流量、天然氣流量和尾氣流量配比。表1
4[0018]
空氣流量/麗3/h天然氣流量/NM3/h干尾氣流量/NM3/h入爐空氣溫度/°C計算溫度。C (近似值)195006320700196029000585500700196038000500150070019604700040025007001960565003503000700196066000300350070019607400010055007001960 從上表說明空氣、天然氣(或燃料油)、尾氣三者的比值可以根據實際的燃燒狀況自動調節，既最大限度的使用尾氣，又保證燃燒模式處于最佳狀況，以保證炭黑質量。
權利要求1.一種提高炭黑產率的生產裝置，包括設有尾氣進口、燃料進口、原料油進口和預熱空氣進口的反應爐(1)、空氣預熱器(3)、原料油預熱器(4)和主袋濾器(5)，其特征在于還包括冷卻器(6)和汽水分離器(7);所述反應爐(1)的出口經煙道(2)依次與所述空氣預熱器 (3)的內管接口、原料油預熱器(4)的外管進口連通，所述原料油預熱器(4)的外管出口與主濾袋器(5)的進口連通，所述主濾袋器(5)的頂部出口依次與所述冷卻器(6)、汽水分離器(7)連通，所述汽水分離器(7)的出口通過裝有增壓風機(8)的管路與所述反應爐(1)的尾氣進口連通；所述空氣預熱器(3)的外管出口和原料油預熱器(4)的內管出口分別接所述反應爐(1)的預熱空氣進口和原料油進口 ；所述主濾袋器(5)的出口接炭黑輸送系統。
2.根據權利要求1所述的提高炭黑產率的生產裝置，其特征在于在所述主袋濾器(5) 與原料油預熱器(4 )之間還設有二次急冷水降溫裝置。
3.根據權利要求1所述的提高炭黑產率的生產裝置，其特征在于主袋濾器(5)的頂部還設有尾氣分流出口。
專利摘要本實用新型公開了一種提高炭黑收率的生產裝置，包括設有尾氣進口、燃料進口、原料油進口和預熱空氣進口的反應爐、空氣預熱器、原料油預熱器和主袋濾器、卻器和汽水分離器；所述反應爐的出口經煙道依次與所述空氣預熱器的內管接口、原料油預熱器的外管進口連通，所述原料油預熱器的外管出口與主濾袋器的進口連通，所述主濾袋器的頂部出口依次與所述冷卻器、汽水分離器連通，所述汽水分離器的出口通過裝有增壓風機的管路與所述反應爐的尾氣進口連通；所述空氣預熱器的外管出口和原料油預熱器的內管出口分別接所述反應爐的預熱空氣進口和原料油進口；所述主濾袋器的出口接炭黑輸送系統。本實用新型降低了燃料和原料油的消耗，提高了炭黑的產率。
文檔編號C09C1/50GK202148275SQ201120217730
公開日2012年2月22日 申請日期2011年6月24日 優先權日2011年6月24日
發明者劉永波, 劉江紅, 孟奎, 徐剛, 韓彩宵, 馬寶亮 申請人:龍星化工股份有限公司