旋风反应炉生产软质炭黑油耗降低探讨.doc

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1、旋风反应炉生产软质炭黑油耗降低的探讨韩斌苏州宝化炭黑有限公司，江苏苏州215151摘要：介绍旋风软质炭黑反应炉结构特点，从理论上研究反应炉内部结构特点、分析这种炉型的反应机理，更进一步完善和提高软质炭黑生产的技术水平。关键词：旋流强度、原料油雾化、雾化介质、高压蒸汽和压缩空气、缩口部分、节流环。一、前言目前国内炭黑企业软质线多数使用旋风反应炉，产能从2万吨到4万吨炭黑生产线，生产工艺成熟，可使用不同品种煤焦油系列原料油，雾化介质使用高压蒸汽或压缩空气，生产如N660品种水洗筛余物控制在200PPM以下，但橡胶市场的也有些橡胶制品需要的软质炭黑品种水洗筛余物要

2、求稳定控制150PPM以下，针对这样指标要求，需要生产过程长期稳定组织生产，然而软质炭黑生产影响指标的因素较多，如反应炉长期运行，原料油雾化质量稳定，原料油喷嘴的选择。使用双切向反应炉这种反应炉能适应软质炭黑裂解温度低，反应时间较长的要求。本文简要的阐述软质炭黑反应炉生产技术，并提出了一些看法，从理论上研究、分析这种炉型的反应机理，便于更进一步稳定和提高软质炭黑生产控制水平。二、旋风反应炉结构特点12旋风燃烧型软质炉的结构见图1，这种炉型的主要特点是，两侧均匀分布的燃烧用空气和燃料油混合燃烧后，从切向旋转同向进入反应室，形成稳定的火焰，原料油枪固定在炉子轴中

3、心，油枪可轴向移动调整，通过喷嘴喷入雾化好的原料油，生成的炭黑粒子经缩口的强化湍流提高了性能。它的优点是只要A段与燃烧室交接底部不积耐火材料和原料油雾化介质流量稳定，反应炉就不结焦，生产稳定，产量弹性调整较大，反应炉B段末端设有较大缩口，紧接相连的C1段是一较小缩口，也称节流环，这两缩口作用可降低旋流的衰减，增加系统阻力，生产证明它的位置和节流环直径大小对炭黑的性能起着重要的作用。较大缩口区域长度增加可以增加炭黑粒子聚集程度，有助于炭黑产品DBP的增加；在缩口的位置固定后，一般可通过调节原料油枪的伸缩位置来调节炭黑性能和改变品种。调整急冷位置改变反应时间。见

4、图1。图1旋风燃烧型软质炉的结构图一、旋风反应炉生产原理12当上、下切燃烧室出口高温燃烧气体进入反应炉A/B段后，由切向进入的两股混合气体在炉内呈同向旋转运动，A/B段的高温火燃顺向沿反应炉径向形成旋转流产生离心力，使气流获得较大的径向速度，向周边扩展，最大旋转速度位于从炉壁到中心的2/处，在这一点上，高温旋转气流比炉壁附近高近2倍，从这一点到中心，气流旋转速度逐渐降低为零，同时A/B段的高温火燃同向沿反应炉轴向形成旋转流速逐渐衰减，逐渐推进形成稳定气流，在工艺规定位置，位于反应炉轴中心原料油油枪定位并以一定角度雾化原料油，与旋转的高温气体接触，由于旋转的高

5、温气体含有一定量氧气，预热200℃左右原料油通过高压蒸汽或0.6MPa左右压缩空气雾化，雾化原料油油滴在1650℃左右的高温旋转燃烧气流迅速与雾化的原料油微粒接触反应生成炭黑，反应过程是不完全燃烧或热裂解，希望反应生产炭黑燃余气旋流经过节流环后衰减完成变成直流扩散。实际生产工艺空气流量增加时，相对生成炭黑粒子增加，按旋转流产生离心力，最大旋转速度也向周边扩展，使气流获得平均旋转速度增加，炭黑粒子轨迹延长，即炭黑粒子停留时间延长，相对粒子聚集程度增加。反应炉B段在A段后端，并含有两处收缩的反应空间，这两处收缩是反应段的非常重要部份。收缩空间迫使热燃烧气体伴随以

6、气化、反应的原料增加速度和湍流度到生产优质炭黑必需的水平。相接B段的是C1段，并设有一段节流环，与反应炉B段缩口形成第二处反应缩口区域，缩口空间的直径、长度及合理的长度和直径的比值加上C1段的节流环直径，对炭黑反应均匀稳定非常重要，通过轴向原料油枪的调整定位，通常认为原料油枪喷嘴点距离C1段的节流环末端的立体空间作为原料油主要反应空间，此反应空间容积减小，雾化原料油反应越强烈，反应可强化炭黑生成粒子聚集，生成的炭黑经缩口的强化湍流提高了性能。有利于炭黑指标DBP的增加，加快炭黑生成反应速度。12针对原料油喷嘴处节点，希望这节点前来自上下切燃烧室高温燃烧旋转气

7、流稳定和充实，形成稳定的火焰，才能保证这节点后的高温气流和雾化原料油油滴反应均匀，生成的炭黑经缩口的强化湍流提高了性能。旋转气流旋流强度均匀逐渐衰减，原料油吸收热量，反应生成炭黑燃余气均匀进入反应炉B段缩口内。这种旋风燃烧炉的运行阻力，一方面与燃烧室出口的燃烧气体流速有关，另一方面还与炉内气流速度，特别是与B段出口节流环界面出口速度有关。而在反应炉中心轴向喷入雾化好的原料油，生成的炭黑经缩口的强化湍流提高了性能。在缩口的位置固定后，一般可通过调节原料油枪的伸缩位置来调节炭黑性能和改变生产品种。调整急冷位置改变反应时间。在通常设计的反应炉中，高温热燃气的旋转气

8、流都是在反应炉前部生成的，其目的是增加高温热燃气的旋