RU2823103C1 - Carbon black reactor - Google Patents
Carbon black reactor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2823103C1 RU2823103C1 RU2023131842A RU2023131842A RU2823103C1 RU 2823103 C1 RU2823103 C1 RU 2823103C1 RU 2023131842 A RU2023131842 A RU 2023131842A RU 2023131842 A RU2023131842 A RU 2023131842A RU 2823103 C1 RU2823103 C1 RU 2823103C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- gas
- combustion chamber
- soot
- reactor
- Prior art date
Links
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 title claims description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к промышленности технического углерода, а именно к реактору для получения технического углерода.The invention relates to the carbon black industry, namely to a reactor for producing carbon black.
Известен реактор для получения сажи содержащий последовательно и соосно установленные камеру горения со средствами для сжигания топлива с воздухом, смесительное сопло с сырьевыми форсунками и форсунками для воды реакционную камеру со средствами для охлаждения и вывода сажегазовых продуктов. Сажа, полученная с такого реактора, характеризуется высокими усиливающими свойствами, но в настоящее время уже не удовлетворяет все возрастающим требованиям промышленности [Патент РФ №2097398, МПК С09С 1/48, опубл. 27.11.1997].A reactor for producing soot is known containing a sequentially and coaxially installed combustion chamber with means for burning fuel with air, a mixing nozzle with raw material nozzles and nozzles for water, a reaction chamber with means for cooling and removing soot and gas products. The soot obtained from such a reactor is characterized by high reinforcing properties, but currently no longer meets the ever-increasing requirements of industry [RF Patent No. 2097398, IPC S09S 1/48, publ. 11/27/1997].
Недостатком данного реактора является недостаточная турбулизация потоков в реакторе.The disadvantage of this reactor is the insufficient turbulization of the flows in the reactor.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является реактор для получения сажи содержащий корпус, в котором последовательно расположены камеры горения, смесительное сопло, состоящее из двух каналов диаметром 0,15 м, общей эффективной площадью поперечного сечения 0,036 м2 при отношении дк/дэф=0,7. Каналы смесительного сопла расположены параллельно оси реактора. В оба смесительных канала установлены сырьевые форсунки, реакционная камера для вывода охлажденных сажегазовых продуктов из реактора. Камера горения оборудована воздушной камерой для подачи воздуха и камерой для ввода газа. В реакционной камере установлены водяные форсунки для предзакалки и охлаждения сажегазовой смеси. Камера горения, смесительное сопло, реакционная камера и устройство для вывода охлажденных сажегазовых продуктов из реактора образованы футеровкой, выполненной внутри корпуса из огнеупорных изделий [Патент РФ №2131766, МПК В01J 10/00; С09С 1/48; С09С 1/50 опубл. 20.06.1999].The closest to the proposed invention is a reactor for producing soot containing a housing in which combustion chambers are located in series, a mixing nozzle consisting of two channels with a diameter of 0.15 m, a total effective cross-sectional area of 0.036 m2 with a ratio dc/def = 0.7. The channels of the mixing nozzle are located parallel to the reactor axis. Both mixing channels are equipped with raw material nozzles and a reaction chamber for removing cooled soot and gas products from the reactor. The combustion chamber is equipped with an air chamber for air supply and a chamber for gas injection. The reaction chamber is equipped with water nozzles for pre-quenching and cooling of the soot-gas mixture. The combustion chamber, mixing nozzle, reaction chamber and device for removing cooled soot and gas products from the reactor are formed by a lining made inside the housing from refractory products [RF Patent No. 2131766, IPC B01J 10/00; С09С 1/48; С09С 1/50 publ. 06/20/1999].
Недостатком данного реактора является недостаточная турбулизация потоков в реакторе.The disadvantage of this reactor is the insufficient turbulization of the flows in the reactor.
Техническим результатом данного изобретения является создание реактора для получения технического углерода, позволяющего обеспечить интенсивную турбулизацию потоков.The technical result of this invention is the creation of a reactor for the production of carbon black, which allows for intensive turbulization of flows.
Технический результат достигается тем, что предлагается реактор для получения технического углерода, содержащий корпус, в котором последовательно расположены камера горения, оборудованная воздушной камерой для подачи воздуха и камерой для ввода газа, смесительные каналы, в которые установлены сырьевые форсунки, реакционную камеру для вывода охлажденных сажегазовых продуктов, в которой установлены водяные форсунки для предзакалки и охлаждения сажегазовой смеси.The technical result is achieved by the fact that a reactor for producing carbon black is proposed, containing a housing in which a combustion chamber equipped with an air chamber for supplying air and a chamber for introducing gas, mixing channels in which raw material nozzles are installed, a reaction chamber for removing cooled soot and gas are located in series. products, in which water nozzles are installed for pre-quenching and cooling of the soot-gas mixture.
Отличительными конструктивными признаками предлагаемого изобретения является то, что воздушная камера имеет квадратное поперечное сечение, содержит, установленные на внутренних поверхностях завихрители трапецеидальной формы с отверстиями, камера для ввода газа имеет переменное сечение от кругового в зоне входа, к овальному в камере горения, каналы расположены под наклоном к оси корпуса, имеют форму усеченных конусов, меньшие вершины которых расположены со стороны камеры горения. The distinctive design features of the proposed invention are that the air chamber has a square cross-section, contains trapezoidal-shaped swirlers with holes installed on the internal surfaces, the gas injection chamber has a variable cross-section from circular in the entrance area to oval in the combustion chamber, the channels are located under inclined to the body axis, have the shape of truncated cones, the smaller apexes of which are located on the side of the combustion chamber.
На фиг. 1 показана схема реактора для получения технического углерода.In fig. Figure 1 shows a diagram of a reactor for producing carbon black.
На фиг. 2 изображен вид А (2:1).In fig. 2 shows view A (2:1).
На фиг. 3 представлен вид Б.In fig. 3 shows view B.
На фиг. 4 изображен вид В.In fig. 4 shows view B.
Реактор для получения технического углерода содержит корпус 1, в котором последовательно расположены камера горения 2, оборудованная воздушной камерой 3 для подачи воздуха и камерой для ввода газа 4, смесительные каналы 5, в которые установлены сырьевые форсунки 6, реакционную камеру 7 для вывода охлажденных сажегазовых продуктов, в которой установлены водяные форсунки 8 для предзакалки и охлаждения сажегазовой смеси. Воздушная камера 3 имеет квадратное поперечное сечение, содержит, установленные на внутренних поверхностях завихрители 9 трапецеидальной формы с отверстиями, камера для ввода газа 4 имеет переменное сечение от кругового, в зоне входа, к овальному в камере горения 2, каналы 5 расположены под наклоном к оси корпуса 1, имеют форму усеченных конусов, меньшие вершины которых расположены со стороны камеры горения 2.The reactor for producing carbon black contains a housing 1, in which a combustion chamber 2 is located in series, equipped with an air chamber 3 for air supply and a gas input chamber 4, mixing channels 5 in which raw material nozzles 6 are installed, a reaction chamber 7 for removing cooled soot and gas products , in which water nozzles 8 are installed for pre-quenching and cooling of the soot-gas mixture. The air chamber 3 has a square cross-section, contains trapezoidal swirlers 9 installed on the internal surfaces with holes, the gas injection chamber 4 has a variable cross-section from circular, in the entrance area, to oval in the combustion chamber 2, channels 5 are located at an angle to the axis housings 1 have the shape of truncated cones, the smaller apexes of which are located on the side of the combustion chamber 2.
Реактор для получения технического углерода работает следующим образом.The reactor for producing carbon black operates as follows.
Предварительно нагретый воздух поступает в камеру горения 2 через воздушную камеру 3, в которой взаимодействуя с завихрителями 9 трапецеидальной формы с отверстиями и интенсивно турбулизуется. Использование трапецеидальной формы обеспечивает взаимодействие потока с различными по длине сторонами завихрителей, а наличие отверстий обеспечивает перетоки газа, что также способствует ее турбулизации.Preheated air enters combustion chamber 2 through air chamber 3, in which it interacts with trapezoidal-shaped swirlers 9 with holes and is intensively turbulized. The use of a trapezoidal shape ensures interaction of the flow with sides of swirlers of different lengths, and the presence of holes ensures gas flows, which also contributes to its turbulization.
За счет того, что воздушная камера 3 имеет квадратное поперечное сечение в нем образуются многочисленные вихри.Due to the fact that the air chamber 3 has a square cross-section, numerous vortices are formed in it.
Топливный газ подают в камеру горения 2 через камеру для ввода газа 4, которая с целью турбулизации имеет переменное сечение от кругового, в зоне входа, к овальному в камере горения 2. Такое изменение формы поперечного сечения приводит к многочисленным ускорениям и замедлениям, что способствует интенсивной турбулизации.Fuel gas is supplied to the combustion chamber 2 through the gas input chamber 4, which, for the purpose of turbulization, has a variable cross-section from circular, in the entry zone, to oval in the combustion chamber 2. This change in the cross-sectional shape leads to numerous accelerations and decelerations, which contributes to intense turbulization.
В камере горения 2 происходит горение.Combustion occurs in combustion chamber 2.
Поток продуктов полного горения поступает в смесительные каналы 5 где через сырьевые форсунки 6 подают нагретое углеводородное сырье.The flow of complete combustion products enters the mixing channels 5 where heated hydrocarbon feedstock is supplied through feed nozzles 6.
В смесительных каналах 5 сырье разлагается с образованием смеси сажегазовых продуктов (техуглерода и газа).In mixing channels 5, the raw material decomposes to form a mixture of soot and gas products (carbon black and gas).
Благодаря тому, что смесительные каналы 5 расположены под наклоном к оси корпуса 1, имеют форму усеченных конусов, меньшие вершины которых расположены со стороны камеры горения 2 происходит интенсивная турбулизация потоков, приводящая к получению продукта требуемого качества. Турбулизации способствует как коническая форма сечения смесительных каналов 5, так и их наклонное расположение к оси корпуса 1, приводящее также к формированию ускорений потока.Due to the fact that the mixing channels 5 are located at an angle to the axis of the housing 1, they have the shape of truncated cones, the smaller apexes of which are located on the side of the combustion chamber 2, intense turbulization of the flows occurs, leading to the production of a product of the required quality. Turbulization is facilitated by both the conical cross-sectional shape of the mixing channels 5 and their inclined location to the axis of the housing 1, which also leads to the formation of flow accelerations.
Из смесительных каналов 5 продукты поступают в реакционную камер 7, в конце которой осуществляют охлаждение продуктов путем впрыскивания через водяные форсунки 8 подогретой воды. Далее сажегазовые продукты выводят из корпуса 1.From the mixing channels 5, the products enter the reaction chamber 7, at the end of which the products are cooled by injecting heated water through water nozzles 8. Next, the soot and gas products are removed from housing 1.
Предлагаемая конструкция реактора для получения технического углерода позволяет интенсивно турбулизировать потоки, что позволяет получать технический углерод требуемого качества.The proposed design of a reactor for producing carbon black allows for intensive turbulization of flows, which makes it possible to obtain carbon black of the required quality.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2823103C1 true RU2823103C1 (en) | 2024-07-18 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1624000A1 (en) * | 1987-11-26 | 1991-01-30 | Ярославское научно-производственное объединение "Техуглерод" | Method of producing carbon black |
| US5093407A (en) * | 1989-09-14 | 1992-03-03 | Cabot Corporation | Carbon blacks and rubber compositions containing the carbon blacks |
| RU2077544C1 (en) * | 1995-02-14 | 1997-04-20 | Акционерное общество открытого типа "Ярославский технический углерод" | Method and reactor for producing carbon black |
| RU2131766C1 (en) * | 1998-04-07 | 1999-06-20 | Открытое акционерное общество "Ярославский технический углерод" | Reactor for production of carbon black |
| RU2572893C2 (en) * | 2010-04-27 | 2016-01-20 | Адитья Бирла Нуво Лимитэд | Reactor for producing technical carbon |
| WO2018204174A1 (en) * | 2017-05-03 | 2018-11-08 | Cabot Corporation | Carbon black with an stsa of 80 to 150 m2/g, an oan of at least 180 ml/100g and a coan of at least 110 ml/100g and rubber compounds incorporating same |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1624000A1 (en) * | 1987-11-26 | 1991-01-30 | Ярославское научно-производственное объединение "Техуглерод" | Method of producing carbon black |
| US5093407A (en) * | 1989-09-14 | 1992-03-03 | Cabot Corporation | Carbon blacks and rubber compositions containing the carbon blacks |
| RU2077544C1 (en) * | 1995-02-14 | 1997-04-20 | Акционерное общество открытого типа "Ярославский технический углерод" | Method and reactor for producing carbon black |
| RU2131766C1 (en) * | 1998-04-07 | 1999-06-20 | Открытое акционерное общество "Ярославский технический углерод" | Reactor for production of carbon black |
| RU2572893C2 (en) * | 2010-04-27 | 2016-01-20 | Адитья Бирла Нуво Лимитэд | Reactor for producing technical carbon |
| WO2018204174A1 (en) * | 2017-05-03 | 2018-11-08 | Cabot Corporation | Carbon black with an stsa of 80 to 150 m2/g, an oan of at least 180 ml/100g and a coan of at least 110 ml/100g and rubber compounds incorporating same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| MXPA04003725A (en) | Process for the production of furnace black. | |
| US8801814B2 (en) | Process and apparatus for thermal partial oxidation of hydrocarbons | |
| US20180134900A1 (en) | Carbon black reactor | |
| US3081818A (en) | Gas mixing apparatus | |
| JP2907449B2 (en) | Apparatus and method for producing carbon black | |
| RU2823103C1 (en) | Carbon black reactor | |
| CA1306599C (en) | Non-cylindrical reactor for carbon black production | |
| RU2828260C1 (en) | Reactor for producing technical carbon | |
| US2868856A (en) | Process and apparatus for partial oxidation of hydrocarbons | |
| RU2652124C2 (en) | Device and method for producing acetylenes and synthesis gas | |
| RU2394054C2 (en) | Method of producing semi-active technical carbon and reactor for realising said method | |
| US20120119150A1 (en) | Process and apparatus for preparing acetylene and synthesis gas | |
| RU2077544C1 (en) | Method and reactor for producing carbon black | |
| RU2389747C1 (en) | Method of producing soot and reactor for realising said method | |
| EP0206315A2 (en) | Process and apparatus for producing carbon black | |
| RU2848000C1 (en) | Reactor for the production of secondary technical carbon | |
| RU2847592C1 (en) | Reactor for production of technical carbon | |
| RU80846U1 (en) | REACTOR FOR PRODUCING INVERSION TYPES OF TECHNICAL CARBON | |
| SU1279991A1 (en) | Method of producing low-disperse carbon black | |
| RU2666721C2 (en) | Device and method for producing acetylenes and synthesis gas | |
| US3514259A (en) | Carbon black reactor and process | |
| RU81725U1 (en) | REACTOR FOR PRODUCTION OF LOW-ACTIVE BRANDS OF TECHNICAL CARBON | |
| RU2810333C2 (en) | Partial oxidation method | |
| SU843457A2 (en) | Reactor for producing carbon black | |
| PL148417B1 (en) | Furnace-type reactor for obtaining commercial carbon black |