本實用新型涉(she)及(ji)炭黑反應裝置領域，具體是(shi)一種油(you)爐法炭黑反應裝置。
背景技術：
公知的(de)油(you)(you)爐法炭(tan)黑(hei)生產(chan)方法是(shi)，燃(ran)料(liao)油(you)(you)或(huo)氣(qi)與(yu)氧(yang)(yang)化(hua)劑(ji)混合后進行燃(ran)燒，產(chan)生高(gao)溫(wen)煙氣(qi)，在高(gao)溫(wen)煙氣(qi)尾部噴(pen)入原料(liao)烴，原料(liao)烴接觸到高(gao)溫(wen)煙氣(qi)后迅速裂解(jie)成炭(tan)黑(hei)和(he)氫氣(qi)，由于高(gao)溫(wen)煙氣(qi)中含有一定量(liang)的(de)氧(yang)(yang)氣(qi)，該氧(yang)(yang)氣(qi)一部分(fen)(fen)與(yu)炭(tan)黑(hei)反應生產(chan)一氧(yang)(yang)化(hua)碳和(he)二氧(yang)(yang)化(hua)碳，造成炭(tan)黑(hei)收(shou)率下(xia)降，同時部分(fen)(fen)氧(yang)(yang)氣(qi)還與(yu)氫氣(qi)發生反應生成化(hua)合水。
其化學反應方程式為(wei)：
2C+O2＝2CO
C+O2＝CO2
2H2+O2＝2H2O
專(zhuan)利(li)ZL201510675935.4提供了(le)一(yi)種(zhong)高(gao)比重(zhong)原(yuan)料(liao)油(you)(you)生產炭黑的方法，其特(te)征是，使用的燃(ran)氣(qi)比例為(wei)(wei)50-90％，比重(zhong)為(wei)(wei)為(wei)(wei)不小1.2的原(yuan)料(liao)油(you)(you)占比例為(wei)(wei)10-50％，控(kong)制原(yuan)料(liao)油(you)(you)預熱溫(wen)度在150-300℃范圍(wei)內(nei)燃(ran)氣(qi)燃(ran)燒后產生的煙(yan)氣(qi)中氧(yang)氣(qi)含量要控(kong)制在10％-5％范圍(wei)內(nei)，煙(yan)氣(qi)的溫(wen)度達到1800-1900℃，在原(yuan)料(liao)油(you)(you)進入反應爐內(nei)同1800-1900℃高(gao)溫(wen)煙(yan)氣(qi)反應裂解，生成炭黑。
專利ZL201110105714.5提供了一種炭黑生產改(gai)進(jin)工(gong)藝，其特征在(zai)于(yu)，在(zai)炭黑生產過程中的(de)產品炭黑冷卻之前，加入含(han)(han)二氧(yang)化(hua)碳的(de)混合(he)氣體，由此(ci)提高含(han)(han)炭原料轉(zhuan)化(hua)成單質炭的(de)轉(zhuan)化(hua)率。
技術實現要素：
本實用新型提(ti)供了一種油(you)爐(lu)法炭黑(hei)反(fan)應裝置，解(jie)決了高溫燃燒煙(yan)氣與炭黑(hei)直接接觸時發生反(fan)應產生二氧(yang)化碳和(he)一氧(yang)化碳而(er)導(dao)致炭黑(hei)收(shou)率下降的難題，同時解(jie)決了急冷(leng)水直接冷(leng)卻(que)炭黑(hei)終止反(fan)應導(dao)致炭黑(hei)的多環(huan)芳烴(jing)含量高的問題。
本實(shi)用新型提供的(de)(de)油爐(lu)(lu)法(fa)炭(tan)(tan)黑(hei)反(fan)應(ying)(ying)裝置(zhi)包(bao)括開(kai)有(you)(you)原(yuan)料入(ru)口(kou)和反(fan)應(ying)(ying)出(chu)(chu)(chu)(chu)口(kou)的(de)(de)炭(tan)(tan)黑(hei)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)，燃(ran)燒爐(lu)(lu)炭(tan)(tan)黑(hei)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)外(wai)壁(bi)靠(kao)近原(yuan)料入(ru)口(kou)處設有(you)(you)高溫(wen)外(wai)腔，炭(tan)(tan)黑(hei)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)外(wai)壁(bi)靠(kao)近出(chu)(chu)(chu)(chu)口(kou)處設有(you)(you)冷卻外(wai)腔；炭(tan)(tan)黑(hei)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)出(chu)(chu)(chu)(chu)口(kou)與固氣(qi)分(fen)離器(qi)(qi)連(lian)(lian)接(jie)，固氣(qi)分(fen)離器(qi)(qi)開(kai)有(you)(you)三(san)個(ge)出(chu)(chu)(chu)(chu)口(kou)，包(bao)括兩個(ge)氫(qing)(qing)氣(qi)出(chu)(chu)(chu)(chu)口(kou)和一(yi)個(ge)炭(tan)(tan)黑(hei)出(chu)(chu)(chu)(chu)口(kou)，其中第(di)一(yi)氫(qing)(qing)氣(qi)出(chu)(chu)(chu)(chu)口(kou)依次(ci)通過第(di)一(yi)風機、燃(ran)燒爐(lu)(lu)連(lian)(lian)接(jie) 到(dao)高溫(wen)外(wai)腔，第(di)二氫(qing)(qing)氣(qi)出(chu)(chu)(chu)(chu)口(kou)通過第(di)二風機連(lian)(lian)接(jie)到(dao)原(yuan)料入(ru)口(kou)。
進一步改進，所(suo)述的(de)炭黑反應器內直徑(jing)為200-320mm，冷卻外腔距(ju)離(li)原料入口的(de)距(ju)離(li)為8-15米。
進一(yi)步(bu)改進，所述的冷卻(que)外腔(qiang)連接有冷卻(que)循環管道(dao)。
一種(zhong)油爐法炭黑(hei)反應裝置的(de)反應方法，包括(kuo)以下步驟：
1)將燃(ran)(ran)料油(you)或燃(ran)(ran)料氣混(hun)合氧化劑在燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)爐內進(jin)行燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)，控制(zhi)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)煙(yan)氣的溫度(du)為1900-2200℃，然后使該高溫煙(yan)氣通入炭黑反應(ying)器的高溫外腔(qiang)(qiang)中，高溫煙(yan)氣將高溫外腔(qiang)(qiang)加(jia)熱到1500-1900℃；
2)從炭黑反應器的原料入口中噴入霧狀原料油，霧狀原料油壓力為3.0-4.0MPa,溫度控制為300-360℃,原料油受到高溫外腔1500-1900℃高溫熱輻射和熱傳導后裂解成炭黑和氫氣混合物，炭黑反應方程式為2CnHm＝2Cn+mH2；
3)炭(tan)黑(hei)(hei)和(he)氫氣(qi)(qi)混(hun)合(he)物通(tong)過冷(leng)(leng)卻外(wai)腔進行間接冷(leng)(leng)卻，溫降速率為300-400℃/秒，終止炭(tan)黑(hei)(hei)裂(lie)解反(fan)應過程，冷(leng)(leng)卻后的炭(tan)黑(hei)(hei)和(he)氫氣(qi)(qi)混(hun)合(he)物通(tong)過反(fan)應出口進入固(gu)氣(qi)(qi)分(fen)離器進行分(fen)離，分(fen)離出的固(gu)體即本實用新(xin)型的炭(tan)黑(hei)(hei)，分(fen)離出的氣(qi)(qi)體為氫氣(qi)(qi)；
4)分離出的(de)氫氣的(de)50％通過第一風機加壓到(dao)0.02-0.03Mpa，輸送(song)到(dao)燃(ran)燒爐(lu)(lu)，用作燃(ran)燒爐(lu)(lu)的(de)補充燃(ran)料；
5)分(fen)離出(chu)的(de)氫氣的(de)50％通過(guo)第二風(feng)機加壓到(dao)0.03-0.05Mpa，輸(shu)送到(dao)炭(tan)黑反應爐的(de)原料(liao)入口，對炭(tan)黑反應爐內的(de)炭(tan)黑進行(xing)氣流輸(shu)送，氣流輸(shu)送速度控制在50-70米/秒(miao)。
進一步改進，步驟3)所述的間接(jie)冷卻(que)(que)過(guo)(guo)程中，冷卻(que)(que)外(wai)腔產生的水蒸氣通過(guo)(guo)冷卻(que)(que)循環管道(dao)后連接(jie)回冷卻(que)(que)外(wai)腔中，循環使用。
本實(shi)用新(xin)型(xing)有益效(xiao)果(guo)在于(yu)：
1、裂(lie)解原料(liao)油的(de)高(gao)(gao)溫煙氣不與原料(liao)烴直接(jie)接(jie)觸，而采用(yong)間接(jie)接(jie)觸法(fa)裂(lie)解原料(liao)油生產低芳(fang)烴含量(liang)和(he)高(gao)(gao)收率的(de)炭黑(hei)產品，同時終止炭黑(hei)反應的(de)方(fang)式是取消急(ji)冷(leng)水直接(jie)與炭黑(hei)煙氣直接(jie)接(jie)觸，采用(yong)間接(jie)接(jie)觸法(fa)終止炭黑(hei)反應的(de)方(fang)法(fa)，達到提高(gao)(gao)炭黑(hei)收率和(he)降低炭黑(hei)多環芳(fang)烴含量(liang)的(de)目的(de)。
2、產生的(de)(de)(de)氫(qing)氣能(neng)夠用作燃燒(shao)爐(lu)(lu)的(de)(de)(de)補(bu)充(chong)燃料以及對炭(tan)黑反應爐(lu)(lu)內(nei)的(de)(de)(de)炭(tan)黑進行氣流輸(shu)送，節約(yue)燃料油或燃料氣，達到(dao)能(neng)源綜(zong)合利用的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。
3、冷(leng)卻(que)外腔(qiang)產生的水蒸氣能夠循環利用，節約能源。
附圖說明
圖(tu)1為本實用新型結構(gou)示(shi)意圖(tu)。
具體實施方式
下面結合附(fu)圖(tu)對本(ben)實用(yong)新型作進一步說明。
本實用(yong)新型提供的(de)(de)油(you)爐法炭(tan)黑(hei)(hei)反(fan)(fan)應(ying)裝置(zhi)結構如圖1所(suo)示(shi)，包(bao)括開(kai)有原料入(ru)口(kou)(kou)(kou)和反(fan)(fan)應(ying)出(chu)(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)的(de)(de)炭(tan)黑(hei)(hei)反(fan)(fan)應(ying)器2，燃燒(shao)爐炭(tan)黑(hei)(hei)反(fan)(fan)應(ying)器2外(wai)壁靠近(jin)原料入(ru)口(kou)(kou)(kou)處(chu)設有高溫(wen)外(wai)腔(qiang)1，炭(tan)黑(hei)(hei)反(fan)(fan)應(ying)器2外(wai)壁靠近(jin)出(chu)(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)處(chu)設有冷卻(que)外(wai)腔(qiang)3；炭(tan)黑(hei)(hei)反(fan)(fan)應(ying)器2的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)出(chu)(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)與固氣(qi)(qi)分離器連(lian)接(jie)，固氣(qi)(qi)分離器開(kai)有三個(ge)出(chu)(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)，包(bao)括兩個(ge)氫(qing)氣(qi)(qi)出(chu)(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)和一個(ge)炭(tan)黑(hei)(hei)出(chu)(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)，其中第一氫(qing)氣(qi)(qi)出(chu)(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)依(yi)次通過(guo)第一風機、燃燒(shao)爐連(lian)接(jie)到(dao)高溫(wen)外(wai)腔(qiang)1，第二(er)氫(qing)氣(qi)(qi)出(chu)(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)通過(guo)第二(er)風機連(lian)接(jie)到(dao)原料入(ru)口(kou)(kou)(kou)。
進一步改(gai)進，所(suo)述的炭(tan)黑反應器2內(nei)直徑(jing)為200-320mm，冷(leng)(leng)卻外(wai)腔3距(ju)離(li)原料入口(kou)的距(ju)離(li)為8-15米，冷(leng)(leng)卻外(wai)腔3連接有冷(leng)(leng)卻循環管道(dao)。
油爐法(fa)炭黑反應裝置的反應方法(fa)，包括以下步驟(zou)：
1)將(jiang)(jiang)燃(ran)料油(you)或燃(ran)料氣混合氧化(hua)劑在燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)爐內進行燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)，控制燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)煙氣的溫(wen)度為1900-2200℃，然后使該(gai)高(gao)溫(wen)煙氣通入炭黑反應(ying)器的高(gao)溫(wen)外腔中，高(gao)溫(wen)煙氣將(jiang)(jiang)高(gao)溫(wen)外腔加熱到1500-1900℃；
2)從炭黑反應器的原料入口中噴入霧狀原料油，霧狀原料油壓力為3.0-4.0MPa,溫度控制為300-360℃,原料油受到高溫外腔1500-1900℃高溫熱輻射和熱傳導后裂解成炭黑和氫氣混合物，炭黑反應方程式為2CnHm＝2Cn+mH2；
3)炭黑和氫氣(qi)(qi)混(hun)合物通過(guo)冷卻(que)外腔(qiang)進(jin)(jin)行(xing)間(jian)接(jie)冷卻(que)，溫(wen)降速率為(wei)300-400℃/秒，終止炭黑裂解(jie)反應(ying)過(guo)程，冷卻(que)后的炭黑和氫氣(qi)(qi)混(hun)合物通過(guo)反應(ying)出口進(jin)(jin)入固氣(qi)(qi)分(fen)離器進(jin)(jin)行(xing)分(fen)離，分(fen)離出的固體(ti)(ti)即本實用(yong)新型的炭黑，分(fen)離出的氣(qi)(qi)體(ti)(ti)為(wei)氫氣(qi)(qi)；
4)分(fen)離出的(de)(de)氫氣的(de)(de)50％通過第一風(feng)機加壓到0.02-0.03Mpa，輸送到燃燒爐，用(yong)作燃燒爐的(de)(de)補充燃料；
5)分(fen)離出的(de)(de)(de)氫氣(qi)的(de)(de)(de)50％通(tong)過第二(er)風機加壓到0.03-0.05Mpa，輸送(song)到炭黑(hei)反(fan)應爐(lu)的(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)入口，對炭黑(hei)反(fan)應爐(lu)內的(de)(de)(de)炭黑(hei)進行(xing)氣(qi)流(liu)輸送(song)，氣(qi)流(liu)輸送(song)速度控制在50-70米(mi)/秒(miao)。
進一步改進，步驟3)所述的間接(jie)(jie)冷卻過程中(zhong)，水(shui)冷卻外(wai)腔(qiang)外(wai)壁四(si)周吸熱，迅速降低反應器溫度，水(shui)吸熱后產生(sheng)的蒸汽通過冷卻循環(huan)管道后連接(jie)(jie)回冷卻外(wai)腔(qiang)中(zhong)，循環(huan)使(shi)用。
實施例一
表1中(zhong)為(wei)本實(shi)用(yong)新型實(shi)施例一與現(xian)有技術參數對(dui)比(bi)，采用(yong)本實(shi)用(yong)新型裝置生產的(de)炭黑收率(lv)提高了(le)12.31％，18PAHS含量下降(jiang)了(le)99.61％，45μm篩余(yu)物下降(jiang)了(le)76.32％。
表(biao)1：制造炭黑規格：N234
實施例二
表2中為本(ben)實(shi)(shi)用(yong)新型實(shi)(shi)施例二與現(xian)有技術(shu)參(can)數對比(bi)，采用(yong)本(ben)實(shi)(shi)用(yong)新型裝置生產的炭黑(hei)收率(lv)提高了(le)18.63％，18PAHS含量(liang)下降了(le)97.40％，45μm篩余物下降了(le)78.69％。
表2：制造炭(tan)黑規N550
本實(shi)用新(xin)型具(ju)體(ti)應(ying)用途徑(jing)很多，以上所述僅是本實(shi)用新(xin)型的(de)優選實(shi)施方式(shi)，應(ying)當指出，對于本技(ji)(ji)術領(ling)域的(de)普通(tong)技(ji)(ji)術人員來說，在不脫(tuo)離本實(shi)用新(xin)型原理的(de)前提(ti)下(xia)，還(huan)可以作出若(ruo)干改進，這些改進也應(ying)視為本實(shi)用新(xin)型的(de)保護范圍。