一種炭黑加工設備及其系統的制作方法

本實用新型涉及炭黑領域，具體而言，涉及一種炭黑加工設備及其系統。

背景技術：

炭黑材料因其導電性和導熱性能優良、高溫下機械強度高、耐腐蝕性強、價格低廉，故被廣泛用于顏料、填料、補強劑和耐候性改善劑等各個領域。

但是，目前炭黑加工工藝中存在的主要問題是：因供給能量利用不充分造成炭黑的加工成本偏高，因其加工設備本身的一些結構性缺陷造成整個炭黑的加工效率偏低。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種炭黑加工設備，其可提高炭黑加工過程的能量利用率，降低炭黑加工成本。

本實用新型的另一目在于提供一種炭黑加工系統，其可提升炭黑加工的效率，降低企業的生產成本，幫助企業實現利益最大化。

本實用新型的實施例是這樣實現的：

一種炭黑加工設備，其包括反應系統、收集系統和造粒干燥系統。其中，反應系統、收集系統和造粒干燥系統依次連通，反應系統包括反應爐，反應爐設置有燃料入口，反應爐內靠近燃料入口的一端設置有高溫燃燒室，高溫燃燒室內遠離燃料入口的一端設置有用于加快高溫氣體流速的調節孔。

在本實用新型較佳的實施例中，上述調節孔的孔徑沿高溫氣體流動方向逐漸減小。

在本實用新型較佳的實施例中，上述燃料入口處設置有霧化件。

在本實用新型較佳的實施例中，上述霧化件為噴油嘴。

在本實用新型較佳的實施例中，上述噴油嘴的噴孔直徑為1.6-2.6mm。

在本實用新型較佳的實施例中，上述噴油嘴的噴孔直徑為2mm。

在本實用新型較佳的實施例中，上述反應系統還包括空氣預熱器和尾氣預熱器，空氣預熱器和尾氣預熱器均連通于反應爐，空氣預熱器和尾氣預熱器的出口端均連通于收集系統。

在本實用新型較佳的實施例中，上述造粒干燥系統包括造粒預處理系統、造粒系統、造粒輔助系統以及干燥系統，收集系統、造粒預處理系統、造粒系統和干燥系統依次連通，造粒輔助系統連通于造粒系統。

在本實用新型較佳的實施例中，上述反應系統和造粒系統均設置有換熱裝置，且兩個換熱裝置相互連通。

一種炭黑加工系統，其包括上述的炭黑加工設備。

本實用新型實施例的有益效果是：通過在高溫燃燒室內遠離燃料入口的一端設置加快高溫氣體流速的調節孔，使高溫氣體的能量能夠聚集且快速傳遞給需要裂解的原油，以此充分利用了燃料的熱能，提高了能量的利用效率，故包含有上述炭黑加工設備的炭黑加工系統，整體上提升了炭黑加工的工藝效率，降低了企業的生產成本，有利于企業實現利益最大化。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本實用新型第一實施例提供炭黑加工設備的平面結構示意圖；

圖2為本實用新型第一實施例提供反應系統的平面結構示意圖；

圖3為本實用新型第一實施例提供造粒干燥系統的平面結構示意圖；

圖4為本實用新型第二實施例提供炭黑加工設備的平面結構示意圖。

圖標：100-炭黑加工設備；200-炭黑加工設備；120-反應系統；121-燃料入口；122-反應爐；123-高溫燃燒室；124-空氣預熱器；125-高溫氣體傳輸室；126-尾氣預熱器；127-裂解反應室；128-調節孔；129-霧化件；140-收集系統；160-造粒干燥系統；162-造粒預處理系統；164-造粒系統；166-造粒輔助系統；168-干燥系統；180-罐區系統；220-反應系統；222-換熱裝置；240-收集系統；260-造粒干燥系統；262-換熱裝置；280-尾氣凈化系統。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“上”、“下”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

第一實施例

請參照圖1，本實施例提供了一種炭黑加工設備100，其包括了炭黑加工過程中的三個核心部分，即反應系統120、收集系統140和造粒干燥系統160。

進一步地，反應系統120、收集系統140和造粒干燥系統160依次連通，以使得炭黑粉能夠在反應系統120產生后順利通過收集系統140和造粒干燥系統160。需要說明的是，炭黑的產生是發生在反應系統120中，炭黑的收集主要是在收集系統140中進行，收集后得到的炭黑粉主要是通過造粒干燥系統160進行造粒和干燥處理。

進一步地，請參照圖2，反應系統120包括反應爐122、空氣預熱器124和尾氣預熱器126。其中，反應爐122是石油裂解產生炭黑的主要場所，且其沿長度方向從左到右依次包括高溫燃燒室123、高溫氣體傳輸室125和裂解反應室127；空氣預熱器124和尾氣預熱器126并聯且均與反應爐122靠近裂解反應室127的一端相通。需要說明的是，空氣預熱器124和尾氣預熱器126與反應爐122相通的主要作用是將反應爐122產生的炭黑混合物通過管道傳輸到收集系統140中。需要強調的是，空氣預熱器124還可以利用反應爐122輸送過來的熱量將空氣先進行預熱，再通過空氣輸送管道將預熱后的空氣輸送到高溫燃燒室123內，為高溫燃燒室123中燃料的燃燒提供充足的氧氣，并且預熱后的空氣更有利于燃燒的進行，進而使得燃料能夠在高溫燃燒室123內進行充分的燃燒，釋放出更大的熱能，為原油在裂解反應室127內的裂解反應提供充足的能量；另外，尾氣預熱器126除了具有將炭黑粉混合氣體傳輸到收集系統140的作用外，還有一個重要的功能就是可以將系統中處理過的尾氣預熱并輸送給高溫燃燒室123內進行二次燃燒，以此達到燃料回收再利用的目的。

進一步地，反應爐122內的燃料和裂解反應原料均來自于罐區系統180提供的原油。具體地，高溫燃燒室123和裂解反應室127均與罐區系統180相通，在反應爐122正常工作時，罐區系統180會將原油分兩個路徑源源不斷的輸送給高溫燃燒室123和裂解反應室127，高溫燃燒室123內的原油和空氣預熱器124輸送來的空氣被點燃燃燒后，釋放出高溫能量且經由高溫氣體傳輸室125進入到裂解反應室127內，裂解反應室127內的原油在高溫的條件下發生裂解反應，生成炭黑粉、碳氧化物、氮氧化物、氫氣和水等產物。

進一步地，為了使得高溫燃燒室123內的原油燃料燃燒的更加充分釋放出更大的熱能。本實施例在反應爐122靠近高溫燃燒室123的一端設置的燃料入口121處設置有霧化件129，通過霧化件129的霧化作用使得原油燃料能夠以小液滴的方式在高溫燃燒室123內進行燃燒，這樣燃燒的方式能夠使原油燃料的燃燒更加充分，最大限度的釋放原油的燃燒熱能，達到了降低能耗以及提高燃料利用效率的目的。

更進一步地，為了使霧化件129的霧化效果獲得較佳的效果，霧化件129采用噴油嘴。需要說明的是，由于原油的粘稠度相對較高，因此噴油嘴的噴孔直徑設置為1.6-2.6mm，優選地，噴孔直徑設置為2mm。

進一步地，為了實現高溫燃燒室123內的高溫氣體能量最大限度傳遞給裂解反應室127供原油發生裂解反應，本實施例在高溫燃燒室123靠近高溫氣體傳輸室125的一端設置了用于加速高溫氣體流速的調節孔128，具體地，調節孔128沿高溫氣體流動方向逐漸減小，以使得高溫氣體的能量能夠聚集且快速傳遞給需要裂解的原油。因此，調節孔128的設置不但可以充分利用燃料的熱能，提高能量利用效率，而且也在降低能耗的同時，幫助企業降低炭黑加工成本。

反應系統120中發生裂解反應后，反應得到的含有炭黑粉的反應產物被輸送到收集系統140中利用各種過濾裝置進行收集，最終的再將收集得到的炭黑粉輸送到造粒干燥系統160進行造粒和干燥處理。需要說明的是，請參照圖3，造粒干燥系統160包括造粒預處理系統162、造粒系統164、造粒輔助系統166以及干燥系統168，并且收集系統140、造粒預處理系統162、造粒系統164以及干燥系統168依次連通，造粒輔助系統166連通于造粒系統164。

進一步地，收集系統140收集得到的炭黑粉被輸送到造粒預處理系統162后，經過除雜和對炭黑粉進給量的控制后，進一步輸送給造粒系統164的造粒機進行造粒，在造粒機進行造粒的過程中，與造粒系統164相通的造粒輔助系統166會不斷輸送造粒添加劑到造粒機中，以使得炭黑粉能夠在造粒機中更好的進行造粒，最終，造粒系統164完成整個造粒的任務后，所造粒得到的炭黑粒被輸送到干燥系統168中進行干燥處理，即干燥處理結束后整個炭黑的加工生產環節結束。

本實施例提供的炭黑加工設備100的工作原理：炭黑加工設備100正常工作時，首先，罐區系統180將原油分兩個路徑分別輸送給反應爐122的高溫燃燒室123和裂解反應室127，進而高溫燃燒室123內接受罐區系統180輸送的原油和空氣預熱器124輸送來的空氣被點燃燃燒后，釋放出高溫能量且經由高溫氣體傳輸室125進入到裂解反應室127內，裂解反應室127內所接受的罐區系統180輸送的原油在高溫的條件下發生裂解反應，生成炭黑粉、碳氧化物、氮氧化物、氫氣和水等產物，這些產物進一步地被輸送到與反應爐122相通的空氣預熱器124和尾氣預熱器126中，其中，空氣預熱器124能夠利用這些產物所攜帶的大量能量對空氣進行預熱并輸送給高溫燃燒室123幫助原油燃料燃燒；其次，空氣預熱器124和尾氣預熱器126會將含有炭黑粉的混合產物輸送給收集系統140；最后，經過收集系統140對炭黑粉進行收集后，得到的炭黑粉進一步被輸送到造粒干燥系統160中進行造粒和干燥處理。

本實施例還提供了一種炭黑加工系統，其包括本實施提供的炭黑加工設備100。本實施例提供的炭黑加工系統通過利用炭黑加工設備100，整體上提升了炭黑加工的工藝效率，降低了企業的生產成本，有利于企業實現利益最大化。

第二實施例

請參照圖4，本實施例提供了一種炭黑加工設備200，其包括了炭黑加工過程中的三個核心部分，即反應系統220、收集系統240和造粒干燥系統260，且反應系統220、收集系統240和造粒干燥系統260依次相通。需要說明的是，炭黑的產生是發生在反應系統220中，炭黑的收集主要是在收集系統240中進行，收集后得到的炭黑粉主要是通過造粒干燥系統260進行造粒和干燥處理。需要說明的是，反應系統220內的燃料和裂解反應原料均來自于罐區系統180提供的原油。

進一步地，本實施例提供的炭黑加工設備200與第一實施例提供的炭黑加工設備100大致相同，不同之處在于本實施例提供的炭黑加工設備200在造粒干燥系統260和反應系統220上分別設置了換熱裝置262和換熱裝置222。

具體地，本實施例提供的炭黑加工設備200通過設置管道將換熱裝置262和換熱裝置222連通，使得換熱裝置262能夠將造粒干燥系統260中換熱得來的調溫水輸送到反應系統220的換熱裝置222中進行能量再利用，從而最終使得炭黑加工設備200實現能量利用效率的最大化，故進一步促進了企業生產成本的降低。

需要強調的是，為了進一步降低了炭黑加工過程的能耗，本實施例提供的炭黑加工設備200的對尾氣凈化系統280處理的尾氣還進行了回收再利用。具體地，結合參照圖4和圖2，炭黑在收集系統240中進行收集后，除過所收集的炭黑被輸送到造粒干燥系統260以外，還有尾氣被輸送到尾氣凈化系統280內進行凈化處理，而尾氣凈化系統280在對尾氣處理后，尾氣中還含有大量的一氧化碳和氫氣等可燃性氣體，故本實施例通過將尾氣凈化系統280與反應系統120中的尾氣預熱器126相連通，使得上述具有一氧化碳和氫氣等可燃性氣體的尾氣能夠被輸送到尾氣預熱器126中進行預熱，并且通過設置管道將尾氣預熱器126和高溫燃燒室123連通，使得預熱后的具有可燃性氣體的尾氣能夠被輸送到高溫燃燒室123進行二次燃燒。

進一步地，本實施例提供的炭黑加工設備200通過將尾氣凈化系統280處理后的具有可燃性氣體的尾氣通入到尾氣預熱器126中進行預熱并輸送到高溫燃燒室123中進行二次燃燒，實現了原油燃料的回收再利用，進一步降低了炭黑加工過程的能耗，幫助生產企業降低了生產加工成本。

本實施例提供的炭黑加工設備200的工作原理：炭黑加工設備200與第一實施例中炭黑加工設備100的工作原理大致相同，不同之處在于，本實施例炭黑加工設備200通過在造粒干燥系統260和反應系統220上分別設置相互連通的換熱裝置262和換熱裝置222，使得換熱裝置262能夠將造粒干燥系統260中換熱得來的調溫水輸送到反應系統220的換熱裝置222中進行能量再利用，從而提高了炭黑加工工藝中的能量使用效率，使企業達到低能耗，高產出的標準。另外，本實施提供的炭黑加工設備200與第一實施例的提供的炭黑加工設備100的不同之處還在于，炭黑加工設備200的尾氣凈化系統280將尾氣處理后，繼續將其輸送到尾氣預熱器126中進行預熱，最終通過將預熱后尾氣輸送到高溫燃燒室123中進行二次燃燒，實現了原油燃料的回收再利用，進一步降低了炭黑加工過程的能耗，使得企業實現利益最大化。

綜上所述，本實用新型提供的炭黑加工設備通過在高溫燃燒室內遠離燃料入口的一端設置加快高溫氣體流速的調節孔，使高溫氣體的能量能夠聚集且快速傳遞給需要裂解的原油，從而達到充分利用燃料熱能，提高能量利用效率的目的；通過在反應系統的燃料入口處設置霧化件，使得反應系統在提供高溫燃燒熱能時，燃料的燃燒更加充分，以此提高了炭黑加工過程中的燃料燃燒效率；通過對尾氣進行回收再利用進一步提高燃料燃燒的效率；通過設置換熱裝置使尾氣系統的能量能夠被利用到反應系統中，提高了炭黑加工工藝中的能量利用率。故包含有上述炭黑加工設備的炭黑加工系統，整體上提升了炭黑加工的工藝效率，降低了企業的生產成本，有利于企業實現利益最大化。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。