一种炭黑生产系统的制作方法

本实用新型涉及炭黑制备技术领域，具体而言，涉及一种炭黑生产系统。

背景技术：

炭黑的生成是以液态或气态烃为燃料，在反应炉的燃烧室内完全燃烧生成高温燃余气流传送到反应区域，与经由原料油枪喷入的雾化原料油相碰撞，小部分原料油不完全燃烧以补充不足的热量，大部分原料油裂解生成炭黑。在急冷段，通过喷入急冷水使反应中止，含水蒸汽的炭黑烟气经过一系列换热措施，进入收集系统，被收集的粉状炭黑经过造粒，干燥而成为成品炭黑颗粒。但利用现有的炭黑生产系统生产得到的炭黑的质量较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种炭黑生产系统，此生产系统能够生产出质量较好的炭黑。

本实用新型解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

一种炭黑生产系统，其包括油气总管线、火嘴箱、空气管线、原料油管线、原料油枪、反应炉、袋滤器、造粒机和尾气利用系统，反应炉包括依次连接的燃烧段、反应段和冷却控制段，油气总管线与火嘴箱的一端连通，火嘴箱的另一端与燃烧段连通，空气管线与燃烧段连通，原料油管线通过原料油枪与反应段连通，冷却控制段、袋滤器、造粒机依次连接。

在本实用新型的较佳实施例中，油气总管线中通有油田伴生气。

在本实用新型的较佳实施例中，炭黑生产系统还包括用于输出压缩空气以使袋滤器的滤袋外壁附着的炭黑被吹扫的空压站。

在本实用新型的较佳实施例中，造粒机的内腔壁上设有不锈钢壁层。

在本实用新型的较佳实施例中，炭黑生产系统还包括造粒储水罐和装有氢氧化钠溶液的碱液罐，造粒储水罐的一端与造粒机连接，另一端与碱液罐连接。

在本实用新型的较佳实施例中，尾气利用系统包括连接于产生尾气的各工艺段的多个尾气管线、冷却设备、气液分离器和多个滤网，尾气管线、冷却设备和气液分离器依次连接，气液分离器的气体出口通过连接管线与燃烧段连通，冷却设备的内部的顶部设有喷头和水管，水管的一端与喷头连接，另一端与冷却设备外的水箱连接，多个滤网均设置于连接管线内，滤网的网孔直径均为100～200目。

在本实用新型的较佳实施例中，每个连接管线包括M个柱形段和N个沙漏形段，M个柱形段和N个沙漏形段间隔式首尾连接，滤网的个数与沙漏形段的个数相同，滤网均设置于沙漏形段的中间位置，M＝N+1，M、N均为大于零的整数。

在本实用新型的较佳实施例中，以气液分离器的气体出口到燃烧段的方向开始计算滤网的个数，第N个滤网上设有加热线圈。

在本实用新型的较佳实施例中，原料油枪包括套管型的内管、外管和外支管，内管的一端与原料油管线连接，外管的一端通过管线与火嘴箱连接，内管的另一端、外管的另一端均与反应段连通，外支管的一端连接于外管的外表面并与外管的内部连通，外支管的另一端朝向内管的管口的正下方，内管的管口为内管的与反应段连通的一端的管口。

在本实用新型的较佳实施例中，外支管的另一端与内管的管口之间的间距为22～28cm，内管的管口为内管的与反应段连通的一端的管口。

本实用新型实施例的炭黑生产系统的有益效果是：油气总管线中的油气进入火嘴箱处理后，再通入反应炉，来自空气管线的空气也进入反应炉的燃烧段，在反应炉的燃烧段，经火嘴箱处理得到的天然气与空气旋转混合，一部份天然气燃烧放出热量，供另一部份天然气和原料油管线通入的原料油裂解生成炭黑。炭黑烟气经冷却控制段进行降温，再进入袋滤器，然后经造粒机造粒，得到炭黑产品。而尾气则通过尾气利用系统进行回收利用。

本实用新型提供的炭黑生产系统，能够制得质量较好的炭黑产品。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的炭黑生产系统的示意图；

图2是本实用新型实施例三提供的炭黑生产系统的示意图；

图3是本实用新型实施例三提供的炭黑生产系统的局部示意图。

图标：100-炭黑生产系统；101-油气总管线；102-空气管线；103-原料油管线；104-原料油枪；105-反应炉；106-火嘴箱；107-袋滤器；108-造粒机；109-尾气利用系统；110-燃烧段；111-反应段；112-冷却控制段；113-尾气管线；114-冷却设备；115-气液分离器；116-连接管线；200-炭黑生产系统；201-滤网；202-柱形段；203-沙漏形段；204-内管；205-外管；206-外支管。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

图1示出了本实施例提供的炭黑生产系统100，包括油气总管线101、火嘴箱106、空气管线102、原料油管线103、原料油枪104、反应炉105、袋滤器107、造粒机108和尾气利用系统109，反应炉105包括依次连接的燃烧段110、反应段111和冷却控制段112，油气总管线101与火嘴箱106的一端连通，火嘴箱106的另一端与燃烧段110连通，空气管线102与燃烧段110连通，原料油管线103通过原料油枪104与反应段111连通，冷却控制段112、袋滤器107、造粒机108依次连接。

本实施例中，油气总管线101中通有油田伴生气，油田伴生气经过滤除尘后进入火嘴箱106，经火嘴箱106处理后，进入反应炉105的燃烧段110的气体可以称作天然气。

本实施例中，尾气利用系统109包括连接于产生尾气的各工艺段的四个尾气管线113、用于给尾气降温的冷却设备114和分离出气体和水的气液分离器115，尾气管线113、冷却设备114和气液分离器115依次连接，气液分离器115的气体出口通过连接管线116与燃烧段110连通，冷却设备114的内部的顶部设有喷头和水管，水管的一端与喷头连接，另一端与冷却设备114外的水箱连接。在炭黑生产过程中，各段工艺得到的炭黑尾气的含水量为38～41％，本实施例中，将尾气管线113与冷却设备114、气液分离器115等连接，冷却设备114实际上就是冷却罐，其中设有喷头和水管，炭黑尾气通入冷却设备114中，就会被喷头喷出的水降温，高温尾气经一定程度的降温后进入气液分离器115，水蒸气被分离出，得到气体，此时气体仍然具有一定的热量，再通过连接管线116导回反应炉105中，如此，就能够对反应炉105进行预热，为之后的反应做好环境条件的准备。而且，此种方式将尾气进行再利用，有效的利用了热源，提高了尾气的经济性，也方便了工业生产。

本实施例中，四个尾气管线113来自于不同的工艺段，也就是说，整个炭黑生产过程中，只要有尾气产生，就可以利用尾气管线113将尾气导入冷却设备114中，进行尾气利用。

本实施例中，并未对火嘴箱106、空气管线102、反应炉105、袋滤器107等设备做过多介绍，因为这些设备本身是现有的，各结构不再赘述。本实施例的重点是将这些设备进行上述连接，并且用于生产炭黑，这是本实施例的发明点。

实施例二

在上述实施例的基础上，本实施例提供的炭黑生产系统还包括用于输出压缩空气以使袋滤器107的滤袋外壁附着的炭黑被吹扫的空压站(图未示)。当炭黑进入袋滤器107，附在袋滤器107的滤袋外壁上的炭黑可以用来自空压站的压缩空气周期性脉冲吹扫，使炭黑落入袋滤器107的下箱体中，然后送入风送系统。

本实施例中，造粒机108的内腔壁上设有不锈钢壁层。造粒过程会对造粒机108的铁的内壁产生锈蚀，产生的铁锈还会混入产品中，影响产品质量，而不锈钢壁层的设置，一方面能够有效降低造粒机108受到的腐蚀程度，延长设备使用寿命，另一方面，能够降低造粒得到的产品中的铁锈含量。

炭黑生产系统还包括造粒储水罐(图未示)和装有氢氧化钠溶液的碱液罐(图未示)，造粒储水罐的一端与造粒机108连接，另一端与碱液罐连接。造粒机108造粒时，需要造粒储水罐来提供水，而设置与造粒储水罐连接的碱液罐，就能够利用碱液罐中的氢氧化钠溶液来调整输入造粒机108的溶液的pH值，进而调整造粒得到的产品的pH值。如此，就可以生产制造pH值不同的炭黑，以适应市场不同的需求。

实施例三

经过尾气利用系统109的冷却设备114中水的冷却降温，冲刷过程中已同时除去尾气中夹杂的大部分固体杂质，但因为炭黑尾气通入量大，而尾气在冷却设备114中的停留时间又较短，所以即使经过冷却除湿，得到的气体中仍然可能残存有少量的固体杂质。加之冷却除湿后的气体会继续通过较长的管线、通道，而设备管线通道内(特别是使用年限较长的设备、管线)也可能存在一些微小固体杂质，在气体流动过程中，就可能将这些微小固体杂质携带，最终进入反应炉105中，影响生成的炭黑的质量。所以，在实施例一的基础上，图2示出了本实施例提供的炭黑生产系统200，其中，尾气利用系统还包括三个滤网201，三个滤网201均设置于连接管线116内，滤网201的网孔直径均为140目。设置了网孔直径非常小的滤网201，就能够对冷却除湿后的气体中的固体杂质进行拦截，过滤气体。

每个连接管线116包括四个柱形段202和三个沙漏形段203，四个柱形段202和三个沙漏形段203间隔式首尾连接，滤网201均设置于沙漏形段203的中间位置。也就是说，连接时，是“柱形段202-沙漏形段203-柱形段202-沙漏形段203-柱形段202-沙漏形段203-柱形段202”的连接方式，沙漏形段203的两端分别连接了两个柱形段202，而柱形段202的两端也分别连接了两个沙漏形段203，需要注意的是，因柱形段202为四个，沙漏形段203为三个，所以首尾的两个柱形段202的其中一端并未连接沙漏形段203，而是分别与气液分离器115的气体出口和反应炉105连接。沙漏形段203为中间小、两端大的结构，滤网201就设置于中间小的位置，也就是瓶颈位置。柱形段202、沙漏形段203以及滤网201的位置设置，能够使气液分离器115分离出的气体在连接管线116内产生不同的流速，在沙漏形段203、也就是接近滤网201时流速增大，气体中的固体杂质不会在柱形段202滞留，而被滤网201快速的拦截，如此，也避免了气体中的固体杂质在柱形段202积聚，而柱形段202-沙漏形段203重复性的结构设置，就能够使气体经过多重过滤，使进入反应炉105的气体中固体杂质含量非常少。

上述滤网201个数，是以气液分离器115的气体出口到燃烧段110的方向开始计算的，第三个滤网201上设有加热线圈。加热线圈盘绕在滤网201上。当气体经过冷却设备114后，其温度得到降低，而因气体还需经过气液分离器115以及几重过滤，在此过程中，其温度会进一步降低，这就可能导致进入反应炉105的气体的热量不够烘炉，所以，在第三个滤网201上设置加热线圈，就能够使过滤的气体得到加热，再进入反应炉105中，为预热炉体做好准备。

本实施例中，参见图3，炭黑生产系统200的原料油枪104包括套管型的内管204、外管205和外支管206，内管204的一端与原料油管线103连接，外管205的一端通过管线与火嘴箱106连接，内管204的另一端、外管205的另一端均与反应段111连通，外支管206的一端连接于外管205的外表面并与外管205的内部连通，外支管206的另一端朝向内管204的管口的正下方，内管204的管口是指内管204的与反应段111连通的一端的管口。也就是说，外支管206中也通天然气，其天然气出气口朝向内管204的正下方。当原料油喷入反应炉105时，其从原料油枪104喷出时形成油滴雾化，实现一次雾化，由于通天然气的外支管206的管口朝向了内管204正下方，所以，当一次破碎的油滴继续下落时，又因外支管206喷出的天然气实现二次雾化，破碎成更细小的油滴，这些油滴进入反应炉105中，受高温高速气流的剪切再一次分散为更小的油滴，实现三次雾化。二次雾化弥补了因油滴在高温高速气流中分散时间段而造成的迅速的“硬碳核”的增长，有效降低了其结焦的量，也因为二次雾化、三次雾化的时间短，所以油滴重量不会过于小，而被气流带到后部，成为筛余物。外支管206的设置，能够提高炭黑的产量，也能降低原料损耗。

本实施例中，外支管206为四个，四个外支管206环绕外管205周向排列。多个外支管206环绕设置，能够使雾化效果更好。

外支管206的另一端与内管204的管口之间的间距为22～28cm，所说的内管204的管口为内管204的与反应段111连通的一端的管口。此种间距，为原料油一次雾化之后，进行二次雾化的最佳的距离。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。