一种炭黑加工设备及其系统的制作方法

本实用新型涉及炭黑领域，具体而言，涉及一种炭黑加工设备及其系统。

背景技术：

炭黑材料因其导电性和导热性能优良、高温下机械强度高、耐腐蚀性强、价格低廉，故被广泛用于颜料、填料、补强剂和耐候性改善剂等各个领域。

但是，目前炭黑加工工艺中存在的主要问题是：因供给能量利用不充分造成炭黑的加工成本偏高，因其加工设备本身的一些结构性缺陷造成整个炭黑的加工效率偏低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种炭黑加工设备，其可提高炭黑加工过程的能量利用率，降低炭黑加工成本。

本实用新型的另一目在于提供一种炭黑加工系统，其可提升炭黑加工的效率，降低企业的生产成本，帮助企业实现利益最大化。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种炭黑加工设备，其包括反应系统、收集系统和尾气净化系统。其中，反应系统、收集系统和尾气净化系统依次连通，反应系统包括反应炉，反应炉设置有燃料入口，燃料入口处设置有雾化件。

在本实用新型较佳的实施例中，上述雾化件为喷油嘴。

在本实用新型较佳的实施例中，上述喷油嘴的喷孔直径为1.6-2.6mm。

在本实用新型较佳的实施例中，上述喷油嘴的喷孔直径为2mm。

在本实用新型较佳的实施例中，上述反应系统还包括空气预热器和尾气预热器，空气预热器和尾气预热器均连通于反应炉，空气预热器和尾气预热器的出口端均连通于收集系统。

在本实用新型较佳的实施例中，上述尾气预热器设置有尾气回收入口，尾气净化系统的出口端与尾气回收入口管道连接。

在本实用新型较佳的实施例中，上述尾气净化系统包括喷淋装置、冷却器以及汽水分离器，喷淋装置、冷却器以及汽水分离器依次连通。

在本实用新型较佳的实施例中，上述冷却器包括连通的一级尾气冷却器和二级尾气冷却器，一级尾气冷却器的入口与喷淋装置的出口端连通，二级尾气冷却器的出口端与汽水分离器的入口端连通。

在本实用新型较佳的实施例中，上述尾气净化系统和反应系统均设置有换热装置，且两个换热装置相互连通。

一种炭黑加工系统，其包括上述的炭黑加工设备。

本实用新型实施例的有益效果是：通过在反应系统的燃料入口处设置雾化件，使得反应系统在提供高温燃烧热能时，燃料的燃烧更加充分，故提高了炭黑加工工艺的燃料燃烧效率；包含有上述炭黑加工设备的炭黑加工系统，整体上提升了炭黑加工的工艺效率，降低了企业的生产成本，有利于企业实现利益最大化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供炭黑加工设备的平面结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供反应系统的平面结构示意图；

图3为本实用新型第一实施例提供尾气净化系统的平面结构示意图；

图4为本实用新型第二实施例提供炭黑加工设备的平面结构示意图；

图5为本实用新型第二实施例提供反应系统的平面结构示意图；

图6为本实用新型第三实施例提供炭黑加工设备的平面结构示意图。

图标：100-炭黑加工设备；200-炭黑加工设备；300-炭黑加工设备；120-反应系统；121-燃料入口；122-反应炉；123-高温燃烧室；124-空气预热器；125-高温气体传输室；126-尾气预热器；127-裂解反应室；129-雾化件；140-收集系统；160-尾气净化系统；162-喷淋装置；163-一级尾气冷却器；164-冷却器；165-二级尾气冷却器；166-汽水分离器；180-罐区系统；220-反应系统；223-高温燃烧室；227-尾气回收入口；226-尾气预热器；260-尾气净化系统；262-出口端；320-反应系统；322-换热装置；340-收集系统；360-尾气净化系统；362-换热装置。

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“上”、“下”、“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”、“第三”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”、“安装”、“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。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供了一种炭黑加工设备100，其包括了炭黑加工过程中的三个核心部分，即反应系统120、收集系统140和尾气净化系统160。

进一步地，反应系统120、收集系统140和尾气净化系统160依次连通，以使得炭黑粉能够在反应系统120产生后顺利通过收集系统140和尾气净化系统160。需要说明的是，炭黑的产生是发生在反应系统120中，炭黑的收集主要是在收集系统140中进行，收集后所剩余的尾气主要是通过尾气净化系统160进行净化处理。

进一步地，请参照图2，反应系统120包括反应炉122、空气预热器124和尾气预热器126。其中，反应炉122是石油裂解产生炭黑的主要场所，且其沿长度方向从左到右依次包括高温燃烧室123、高温气体传输室125和裂解反应室127；空气预热器124和尾气预热器126并联且均与反应炉122靠近裂解反应室127的一端相通。需要说明的是，空气预热器124和尾气预热器126与反应炉122相通的主要作用是将反应炉122产生的炭黑混合物通过管道传输到收集系统140中。需要强调的是，空气预热器124还可以利用反应炉122输送过来的热量将空气进行预热，进而再通过空气输送管道将预热后的空气输送到高温燃烧室123内，为高温燃烧室123中的燃料提供充足的氧气，最终使得燃料能够在高温燃烧室123内充分的燃烧，释放出更大的热能，为原油在裂解反应室127内的裂解反应提供充足的能量；另外，尾气预热器126除过具有传输炭黑混合气体到收集系统140的作用外，还有一个重要的功能就是可以将尾气净化系统160处理过的尾气预热并输送给高温燃烧室123内进行二次燃烧，以此达到燃料回收再利用的目的。

进一步地，反应炉122内的燃料和裂解反应原料均来自于罐区系统180提供的原油。具体地，高温燃烧室123和裂解反应室127均与罐区系统180相通，在反应炉122正常工作时，罐区系统180会将原油分两个路径源源不断的输送给高温燃烧室123和裂解反应室127，高温燃烧室123内的原油和空气预热器124输送来的空气被点燃燃烧后，释放出高温能量且经由高温气体传输室125进入到裂解反应室127内，裂解反应室127内的原油在高温的条件下发生裂解反应，生成炭黑粉、碳氧化物、氮氧化物、氢气和水等产物。

进一步地，为了使得高温燃烧室123内的原油燃料燃烧的更加充分释放出更大的热能。本实施例在反应炉122靠近高温燃烧室123的一端设置的燃料入口121处设置有雾化件129，通过雾化件129的雾化作用使得原油燃料能够以小液滴的方式在高温燃烧室123内进行燃烧，这样燃烧的方式能够使原油燃料的燃烧更加充分，最大限度的释放原油的燃烧热能，达到了降低能耗的目的。

更进一步地，为了使雾化件129的雾化效果获得较佳的效果，雾化件129采用喷油嘴。需要说明的是，由于原油的粘稠度相对较高，因此喷油嘴的喷孔直径设置为1.6-2.6mm，优选地，喷孔直径设置为2mm。

炭黑加工设备100在反应系统120中发生裂解反应后，将反应得到的含有炭黑粉的反应产物输送到收集系统140中利用各种过滤装置进行收集，最终的再将尾气输送到尾气净化系统160中进行净化处理。需要说明的是，由于尾气净化系统160中的尾气含有碳氧化物(主要包括一氧化碳和二氧化碳)、氮氧化物、氢气和水等，因此，本实施例提供的尾气净化系统160主要是对尾气进行降温除水，以此可以来达到两方面的有益效果，即一方面，可以将尾气中的热量进行回收再利用，提高炭黑粉加工过程中的能量利用率；另外一方面，可以将除水后的尾气(含有一氧化碳、氢气和收集剩余的少量炭黑粉)进行燃烧再利用，有利于提高炭黑粉加工过程中的燃料利用率。

进一步地，请参照图3，尾气净化系统160包括喷淋装置162、冷却器164以及汽水分离器166，并且喷淋装置162、冷却器164以及汽水分离器166依次通过设置管道实现连通。

需要说明的是，其中冷却器164包括一级尾气冷却器163和二级尾气冷却器165，且一级尾气冷却器163的入口与喷淋装置162的出口连通，二级尾气冷却器165的出口与汽水分离器166的入口连通。

进一步地，收集系统140将炭黑粉进行收集后，尾气首先被输送到喷淋装置162的喷淋塔中进行预冷凝处理，继而被先后输送到一级尾气冷却器163和二级尾气冷却器165中进行冷却处理，最后，再将尾气中的汽水混合物利用汽水分离器166进行分离，至此便完成了尾气净化系统160的主要任务，而最后剩余的尾气既可以再次提取炭黑粉，也可以利用其中的可燃性气体进行在利用。

本实施例提供的炭黑加工设备100的工作原理：炭黑加工设备100正常工作时，首先，罐区系统180将原油分两个路径分别输送给反应炉122的高温燃烧室123和裂解反应室127，进而高温燃烧室123内接受罐区系统180输送的原油和空气预热器124输送来的空气被点燃燃烧后，释放出高温能量且经由高温气体传输室125进入到裂解反应室127内，裂解反应室127内所接受的罐区系统180输送的原油在高温的条件下发生裂解反应，生成炭黑粉、碳氧化物、氮氧化物、氢气和水等产物，这些产物进一步地被输送到与反应炉122相通的空气预热器124和尾气预热器126中，其中，空气预热器124能够利用这些产物所携带的大量能量对空气进行预热并输送给高温燃烧室123帮助原油燃料燃烧；其次，空气预热器124和尾气预热器126会将含有炭黑粉的混合产物输送给收集系统140；最后，经过收集系统140对炭黑粉进行收集后，剩余的尾气继续输送到尾气净化系统160中进行尾气净化。

本实施例还提供了一种炭黑加工系统，其包括本实施提供的炭黑加工设备100。本实施例提供的炭黑加工系统通过利用炭黑加工设备100，整体上提升了炭黑加工的工艺效率，降低了企业的生产成本，有利于企业实现利益最大化。

第二实施例

请参照图4和图5，本实施例提供了一种炭黑加工设备200，其与第一实施例提供的炭黑加工设备100大致相同，不同之处在于，本实施例提供的炭黑加工设备200的尾气预热器226和第一实施例提供炭黑加工设备100上的尾气预热器126不同。

进一步地，尾气经过尾气净化系统260处理后，还含有大量的一氧化碳和氢气等可燃性气体，故在尾气预热器226设置尾气回收入口227，并且将尾气净化系统260的出口端262与尾气回收入口227进行管道连接，使得上述具有一氧化碳和氢气等可燃性气体的尾气能够被输送到尾气预热器226中进行预热，最后，再设置管道将尾气预热器226和高温燃烧室223连通，将预热后的具有可燃性气体的尾气输送到高温燃烧室223进行二次燃烧。

需要说明的是，本实施例提供的炭黑加工设备200通过将尾气净化系统260处理后的具有可燃性气体的尾气通入到尾气预热器226中进行预热，继而再通入到反应系统220的高温燃烧室223中进行二次燃烧，实现了原油燃料的回收再利用，进一步降低了炭黑加工过程的能耗，帮助生产企业降低了生产加工成本。

本实施例提供的炭黑加工设备200的工作原理：炭黑加工设备200与第一实施例中炭黑加工设备100的工作原理大致相同，不同之处在于，本实施例炭黑加工设备200在尾气净化系统260对尾气净化处理完之后，继而将具有一氧化碳和氢气等可燃性气体的尾气输送到尾气预热器226中进行预热处理，最终再将预热处理过后的尾气输送到高温燃烧室223进行二次燃烧。因此，本实施例提供的炭黑加工设备200燃料利用率更高，更有利于实现企业的利益最大化。

第三实施例

请参照图6，本实施例提供了一种炭黑加工设备300，其包括了炭黑加工过程中的三个核心部分，即反应系统320、收集系统340和尾气净化系统360，且反应系统320、收集系统340和尾气净化系统360依次相通。需要说明的是，本实施例提供的炭黑加工设备300与第二实施例提供的炭黑加工设备200大致相同，不同之处在于本实施例提供的炭黑加工设备300在尾气净化系统360和反应系统320上分别设置了换热装置362和换热装置322。

具体地，本实施例提供的炭黑加工设备300通过设置管道将换热装置362和换热装置322连通，使得换热装置362能够将尾气净化系统360中换热得来的调温水输送到反应系统320的换热装置322中进行能量再利用，从而最终使得炭黑加工设备300实现能量利用效率的最大化，故进一步促进了企业生产成本的降低。

本实施例提供的炭黑加工设备300的工作原理：炭黑加工设备300与第二实施例中炭黑加工设备200的工作原理大致相同，不同之处在于，本实施例炭黑加工设备300通过在尾气净化系统360和反应系统320上分别设置相互连通的换热装置362和换热装置322，使得换热装置362能够将尾气净化系统360中换热得来的调温水输送到反应系统320的换热装置322中进行能量再利用，从而提高了炭黑加工工艺中的能量使用效率，使企业达到低能耗，高产出的标准。

综上所述，本实用新型提供的炭黑加工设备通过将反应系统、收集系统和尾气净化系统依次连通，且在反应系统的燃料入口处设置雾化件，使得反应系统在提供高温燃烧热能时，燃料的燃烧更加充分，以此提高了炭黑加工过程中的燃料燃烧效率；通过对尾气进行回收再利用进一步提高燃料燃烧的效率；通过设置换热装置使尾气系统的能量能够被利用到反应系统中，提高了炭黑加工工艺中的能量利用率。故包含有上述炭黑加工设备的炭黑加工系统，整体上提升了炭黑加工的工艺效率，降低了企业的生产成本，有利于企业实现利益最大化。

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。