[go: up one dir, main page]

RU2823103C1 - Carbon black reactor - Google Patents

Carbon black reactor Download PDF

Info

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
Application number
RU2023131842A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Евгеньевич Лебедев
Дмитрий Алексеевич Крутилов
Иван Алексеевич Овчинников
Егор Алексеевич Есин
Тимофей Николаевич Новиков
Анастасия Сергеевна Антонова
Константин Владимирович Иваничкин
Владимир Николаевич Силинский
Михаил Михайлович Чигирев
Анна Валентиновна Лебедева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" (ФГБОУВО "ЯГТУ")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" (ФГБОУВО "ЯГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" (ФГБОУВО "ЯГТУ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2823103C1 publication Critical patent/RU2823103C1/en

Links

Abstract

FIELD: various technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to production of technical carbon. Reactor for producing technical carbon comprises a housing in which are arranged in series a combustion chamber, equipped with an air supply chamber and a gas inlet chamber, mixing channels, in which raw nozzles are installed, reaction chamber for outlet of cooled soot-gas products, in which water nozzles are installed for pre-hardening and cooling of soot-gas mixture. Air chamber has a square cross section and contains trapezoidal swirlers with holes installed on the inner surfaces. Gas feed chamber has a variable cross-section from a circular one in the inlet zone to an oval one in the combustion chamber. Channels are inclined to the axis of the housing and have the shape of truncated cones, the smaller vertices of which are located on the side of the combustion chamber.
EFFECT: providing intensive flow turbulence.
1 cl, 4 dwg

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)

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 которых установлены сырьевые форсунки, реакционную камеру для вывода охлажденных сажегазовых продуктов, в которой установлены водяные форсунки для предзакалки и охлаждения сажегазовой смеси, отличающийся тем, 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.A reactor for producing carbon black, 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 products, in which water nozzles are installed are located in series. for pre-quenching and cooling of the soot-gas mixture, characterized in 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.
RU2023131842A 2023-11-29 Carbon black reactor RU2823103C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2823103C1 true RU2823103C1 (en) 2024-07-18

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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