本實(shí)用新型涉及炭黑反應(yīng)裝置領(lǐng)域，具體是一種油爐法炭黑反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：

公知的油爐法炭黑生產(chǎn)方法是，燃料油或氣與氧化劑混合后進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔猓诟邷責(zé)煔馕膊繃娙朐蠠N，原料烴接觸到高溫?zé)煔夂笱杆倭呀獬商亢诤蜌錃?，由于高溫?zé)煔庵泻幸欢康难鯕猓撗鯕庖徊糠峙c炭黑反應(yīng)生產(chǎn)一氧化碳和二氧化碳，造成炭黑收率下降，同時(shí)部分氧氣還與氫氣發(fā)生反應(yīng)生成化合水。

其化學(xué)反應(yīng)方程式為：

2C+O₂＝2CO

C+O₂＝CO₂

2H₂+O₂＝2H₂O

專利ZL201510675935.4提供了一種高比重原料油生產(chǎn)炭黑的方法，其特征是，使用的燃?xì)獗壤秊?0-90％，比重為為不小1.2的原料油占比例為10-50％，控制原料油預(yù)熱溫度在150-300℃范圍內(nèi)燃?xì)馊紵螽a(chǎn)生的煙氣中氧氣含量要控制在10％-5％范圍內(nèi)，煙氣的溫度達(dá)到1800-1900℃，在原料油進(jìn)入反應(yīng)爐內(nèi)同1800-1900℃高溫?zé)煔夥磻?yīng)裂解，生成炭黑。

專利ZL201110105714.5提供了一種炭黑生產(chǎn)改進(jìn)工藝，其特征在于，在炭黑生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品炭黑冷卻之前，加入含二氧化碳的混合氣體，由此提高含炭原料轉(zhuǎn)化成單質(zhì)炭的轉(zhuǎn)化率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種油爐法炭黑反應(yīng)裝置，解決了高溫燃燒煙氣與炭黑直接接觸時(shí)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳和一氧化碳而導(dǎo)致炭黑收率下降的難題，同時(shí)解決了急冷水直接冷卻炭黑終止反應(yīng)導(dǎo)致炭黑的多環(huán)芳烴含量高的問題。

本實(shí)用新型提供的油爐法炭黑反應(yīng)裝置包括開有原料入口和反應(yīng)出口的炭黑反應(yīng)器，燃燒爐炭黑反應(yīng)器外壁靠近原料入口處設(shè)有高溫外腔，炭黑反應(yīng)器外壁靠近出口處設(shè)有冷卻外腔；炭黑反應(yīng)器的反應(yīng)出口與固氣分離器連接，固氣分離器開有三個(gè)出口，包括兩個(gè)氫氣出口和一個(gè)炭黑出口，其中第一氫氣出口依次通過第一風(fēng)機(jī)、燃燒爐連接 到高溫外腔，第二氫氣出口通過第二風(fēng)機(jī)連接到原料入口。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述的炭黑反應(yīng)器內(nèi)直徑為200-320mm，冷卻外腔距離原料入口的距離為8-15米。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述的冷卻外腔連接有冷卻循環(huán)管道。

一種油爐法炭黑反應(yīng)裝置的反應(yīng)方法，包括以下步驟：

1)將燃料油或燃料氣混合氧化劑在燃燒爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，控制燃燒煙氣的溫度為1900-2200℃，然后使該高溫?zé)煔馔ㄈ胩亢诜磻?yīng)器的高溫外腔中，高溫?zé)煔鈱⒏邷赝馇患訜岬?500-1900℃；

2)從炭黑反應(yīng)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?zé)彷椛浜蜔醾鲗?dǎo)后裂解成炭黑和氫氣混合物，炭黑反應(yīng)方程式為2C_nH_m＝2C_n+mH₂；

3)炭黑和氫氣混合物通過冷卻外腔進(jìn)行間接冷卻，溫降速率為300-400℃/秒，終止炭黑裂解反應(yīng)過程，冷卻后的炭黑和氫氣混合物通過反應(yīng)出口進(jìn)入固氣分離器進(jìn)行分離，分離出的固體即本實(shí)用新型的炭黑，分離出的氣體為氫氣；

4)分離出的氫氣的50％通過第一風(fēng)機(jī)加壓到0.02-0.03Mpa，輸送到燃燒爐，用作燃燒爐的補(bǔ)充燃料；

5)分離出的氫氣的50％通過第二風(fēng)機(jī)加壓到0.03-0.05Mpa，輸送到炭黑反應(yīng)爐的原料入口，對炭黑反應(yīng)爐內(nèi)的炭黑進(jìn)行氣流輸送，氣流輸送速度控制在50-70米/秒。

進(jìn)一步改進(jìn)，步驟3)所述的間接冷卻過程中，冷卻外腔產(chǎn)生的水蒸氣通過冷卻循環(huán)管道后連接回冷卻外腔中，循環(huán)使用。

本實(shí)用新型有益效果在于：

1、裂解原料油的高溫?zé)煔獠慌c原料烴直接接觸，而采用間接接觸法裂解原料油生產(chǎn)低芳烴含量和高收率的炭黑產(chǎn)品，同時(shí)終止炭黑反應(yīng)的方式是取消急冷水直接與炭黑煙氣直接接觸，采用間接接觸法終止炭黑反應(yīng)的方法，達(dá)到提高炭黑收率和降低炭黑多環(huán)芳烴含量的目的。

2、產(chǎn)生的氫氣能夠用作燃燒爐的補(bǔ)充燃料以及對炭黑反應(yīng)爐內(nèi)的炭黑進(jìn)行氣流輸送，節(jié)約燃料油或燃料氣，達(dá)到能源綜合利用的目的。

3、冷卻外腔產(chǎn)生的水蒸氣能夠循環(huán)利用，節(jié)約能源。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

本實(shí)用新型提供的油爐法炭黑反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括開有原料入口和反應(yīng)出口的炭黑反應(yīng)器2，燃燒爐炭黑反應(yīng)器2外壁靠近原料入口處設(shè)有高溫外腔1，炭黑反應(yīng)器2外壁靠近出口處設(shè)有冷卻外腔3；炭黑反應(yīng)器2的反應(yīng)出口與固氣分離器連接，固氣分離器開有三個(gè)出口，包括兩個(gè)氫氣出口和一個(gè)炭黑出口，其中第一氫氣出口依次通過第一風(fēng)機(jī)、燃燒爐連接到高溫外腔1，第二氫氣出口通過第二風(fēng)機(jī)連接到原料入口。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述的炭黑反應(yīng)器2內(nèi)直徑為200-320mm，冷卻外腔3距離原料入口的距離為8-15米，冷卻外腔3連接有冷卻循環(huán)管道。

油爐法炭黑反應(yīng)裝置的反應(yīng)方法，包括以下步驟：

1)將燃料油或燃料氣混合氧化劑在燃燒爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，控制燃燒煙氣的溫度為1900-2200℃，然后使該高溫?zé)煔馔ㄈ胩亢诜磻?yīng)器的高溫外腔中，高溫?zé)煔鈱⒏邷赝馇患訜岬?500-1900℃；

2)從炭黑反應(yīng)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?zé)彷椛浜蜔醾鲗?dǎo)后裂解成炭黑和氫氣混合物，炭黑反應(yīng)方程式為2C_nH_m＝2C_n+mH₂；

3)炭黑和氫氣混合物通過冷卻外腔進(jìn)行間接冷卻，溫降速率為300-400℃/秒，終止炭黑裂解反應(yīng)過程，冷卻后的炭黑和氫氣混合物通過反應(yīng)出口進(jìn)入固氣分離器進(jìn)行分離，分離出的固體即本實(shí)用新型的炭黑，分離出的氣體為氫氣；

4)分離出的氫氣的50％通過第一風(fēng)機(jī)加壓到0.02-0.03Mpa，輸送到燃燒爐，用作燃燒爐的補(bǔ)充燃料；

5)分離出的氫氣的50％通過第二風(fēng)機(jī)加壓到0.03-0.05Mpa，輸送到炭黑反應(yīng)爐的原料入口，對炭黑反應(yīng)爐內(nèi)的炭黑進(jìn)行氣流輸送，氣流輸送速度控制在50-70米/秒。

進(jìn)一步改進(jìn)，步驟3)所述的間接冷卻過程中，水冷卻外腔外壁四周吸熱，迅速降低反應(yīng)器溫度，水吸熱后產(chǎn)生的蒸汽通過冷卻循環(huán)管道后連接回冷卻外腔中，循環(huán)使用。

實(shí)施例一

表1中為本實(shí)用新型實(shí)施例一與現(xiàn)有技術(shù)參數(shù)對比，采用本實(shí)用新型裝置生產(chǎn)的炭黑收率提高了12.31％，18PAHS含量下降了99.61％，45μm篩余物下降了76.32％。

表1：制造炭黑規(guī)格：N234

實(shí)施例二

表2中為本實(shí)用新型實(shí)施例二與現(xiàn)有技術(shù)參數(shù)對比，采用本實(shí)用新型裝置生產(chǎn)的炭黑收率提高了18.63％，18PAHS含量下降了97.40％，45μm篩余物下降了78.69％。

表2：制造炭黑規(guī)N550

本實(shí)用新型具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。