[发明专利]一种炭黑反应炉及炭黑生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种炭黑反应炉及炭黑生产方法，主要用于获得纳米结构的炭黑产品。

背景技术

目前炉法炭黑生产是采用天然气、煤气、液态烃类油作为燃料，燃烧产生的热能作为原料油的裂解成炭黑的基本能量，该方法最大的缺点就是天然气、煤气、液态烃类油作为燃料燃烧时必须配制大量的空气助燃，助燃的空气中只有21%的氧气真正起到助燃作用，79%的氮气自从进入生产系统后一直是在消耗能量，起着负作用，也有公司在研究采用富氧燃烧技术进行炭黑生产，以此来降低炭黑生产能耗，起到一定效果，但是效果不明显。

发明内容  

本发明所要解决的技术问题是提供一种能耗小，反应速度快，产率高且获得纳米结构炭黑产品的炭黑反应炉及炭黑生产方法。

本发明所述的一种炭黑反应炉，包括炉体，所述炉体上端设有射入烃气流的喷枪，下端为炭黑出口，炉体中段为电弧核区，电弧核区侧面设有等离子发生器，等离子发生器在电弧核区中心产生由空气等离子体形成的电弧核。

所述电弧核区下部设有冷却水喷枪，通过喷入冷却水进行降温终止反应。

所述喷枪喷口的角度使其产生的烃气流尾部尺寸D1小于形成的电弧核的尺寸D2，使气雾尽可能全部接触高温电弧。

所述反应炉电弧核区内径尺寸D3大于电弧核尺寸D2，保证电弧核的超高温不直接接触到反应炉内胆，与内胆接触的仅是烃类物吸热后裂解成的炭黑,超高温电弧核始终被包裹在炭黑气流中。

此外，本发明还提供了一种炭黑生产方法，其特征在于包括以下步骤：在炭黑反应炉中，烃气流经过喷枪连续射出形成烃气流气雾，在炭黑反应炉中段，由等离子体发生器产生的等离子体形成5000～8000K的局部高温区，烃气流通过该区时受到高温作用，并在10^-3秒内迅速裂解，从而生成炭黑，炭黑气流流入后部汇集段，在水喷枪喷入的冷却水作用下进行降温终止反应并从炭黑出口流出。

所述反应炉内炭黑的气流动力主要是由烃气流喷枪提供，其次是等离子发生器引弧用的压缩空气，这些动力带动炭黑气流进入炭黑反应炉下部。

所述等离子体始终被包裹在炭黑气流中。

本发明采用等离子技术超高温裂解汽态烃类物，加快炭黑化学反应速度、提高反应产率、降低能耗，改变反应过程以及引发新的化学反应，对炭黑微晶生成反应过程进行干扰，提高炭黑纳米尺寸的表面粗糙度，降低聚集体的形成的结合力，获得纳米结构的炭黑产品。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1 及A-A向剖视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的一种炭黑反应炉，包括大致呈梭子形的炉体1，所述炉体1上端设有射入烃气流的喷枪2，下端为炭黑出口3，炉体1中段为电弧核区4，电弧核区4侧面设有等离子发生器5，等离子发生器5在电弧核区4中心产生由空气等离子体形成的电弧核6，电弧核区4下部设有冷却水喷枪7。喷枪2喷口的角度使其产生的烃气流8尾部尺寸D1小于形成电弧核的尺寸D2。反应炉电弧核区4内径尺寸D3大于电弧核尺寸D2。

该装置采用以下方法生产炭黑：在炭黑反应炉中，烃气流经过喷枪连续射出形成烃气流气雾，在炭黑反应炉中段，由等离子体发生器产生的等离子体形成5000～8000K的局部高温区，烃气流通过该区时受到高温作用，并在10^-3秒内迅速裂解，从而生成炭黑，炭黑气流流入后部汇集段，在水喷枪喷入的冷却水作用下进行降温终止反应并从炭黑出口流出。

实施例1：以生产炭黑产品N330进行对比，实施具体数据如表1。

表1