NO862032L

NO862032L - SOT MANUFACTURING EQUIPMENT.

Info

Publication number: NO862032L
Application number: NO862032A
Authority: NO
Inventors: Rudolf Walder
Original assignee: Bera Anstalt
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1986-05-22
Publication date: 1986-11-24
Also published as: FI862147A0; BR8602349A; DK243486D0; FI862147L; DD258823A1; ES555301A0; YU83386A; IL78796A0; GR861312B; ES8703749A1; IN167336B; ZA863855B; EP0205904A1; AU5780786A; DK243486A; CN86103538A; HUT48663A; FI862147A7; JPS61271357A

Description

Oppfinnelsen angår utstyr for fremstilling av sot med en stående reaktor med reaktorlokk, hvilken er forsynt med mateenheter for dosert tilførsel av luft og hydrokarboner og omfatter homogeniseringsrom for intim blanding av komponentene. The invention relates to equipment for the production of carbon black with a standing reactor with a reactor lid, which is provided with feed units for metered supply of air and hydrocarbons and includes a homogenization chamber for intimate mixing of the components.

Slikt utstyr for fremstilling av sot er allerede kjent i de forskjelligste utførelsesformer. Der begynner sot-dannelsen ved temperaturer fra 700 - 800°C og oppnår sitt optimum alt etter sotkvalitet ved ca. 1100 - 1400°C. For fremstilling av forskjellige sotkvaliteter bør bl.a. brenn-stoff- og luftmengden for tilveiebringelsen av forbrennings-gassene være tilsvarende regulerbare, for at disse to kompo-nenter nøyaktig skal kunne avstemmes med hverandre. Vanske-ligheter lages derved, ved at det for fremstillingen av sot med økende større indre overflate er nødvendig med enøkende større luftandel, idet reaktorens termiske belastning sam-tidig stiger sterkt. Det kan opptre en termisk overbelast-ning særlig i reaktorens forbrenningsrom, slik at det for fremstilling av finere sotkvaliteter ofte er satt grenser, som fremkommer fra reaktorens konstruktive oppbygging. Such equipment for the production of carbon black is already known in a wide variety of embodiments. There, soot formation begins at temperatures from 700 - 800°C and reaches its optimum, depending on soot quality, at approx. 1100 - 1400°C. For the production of different soot qualities, i.a. the amount of fuel and air for the provision of the combustion gases can be correspondingly regulated, so that these two components can be precisely coordinated with each other. Difficulties are thereby created, in that for the production of soot with an increasing internal surface area, an increasing proportion of air is necessary, as the reactor's thermal load at the same time rises sharply. A thermal overload can occur, particularly in the reactor's combustion chamber, so that limits are often set for the production of finer soot qualities, which arise from the reactor's constructive structure.

Formålet med oppfinnelsen er derfor å foreslå et utstyr for sotfremstilling av den i det foregående beskrevne type, hvor den termiske overoppheting eller termiske over-belastning av reaktoren forhindres pålitelig, uten at det må innsprøytes vann direkte inn i sotgassen for varmebortled-ning. The purpose of the invention is therefore to propose a device for soot production of the type described above, where the thermal overheating or thermal overload of the reactor is reliably prevented, without water having to be injected directly into the soot gas for heat dissipation.

Etter forslag ifølge oppfinnelsen er, ved et utstyr med de nevnte kjennetegn i den innledende del av krav 1, reaktorrommets sidebegrensning dannet ved strømningsrør som gjennomstrømmes av et kjølemedium og sammen med det kjølte lokk omgir forbrenningsrommet. På denne måte er det fore-slått et kjøleteknisk særlig virksomt tiltak, som er kon-struktivt enkel gjennomførbar. According to the proposal according to the invention, in a device with the aforementioned characteristics in the introductory part of claim 1, the reactor chamber's side limitation is formed by flow pipes through which a cooling medium flows and together with the cooled lid surrounds the combustion chamber. In this way, a particularly effective refrigeration measure has been proposed, which is constructively simple to implement.

Ifølge en foretrukket utførelsesform av utstyret består rørdannelsen av vertikalt forløpende rørstykker som danner en sylindrisk strømningsrørvegg, som oventil og nedentil er tilsluttet en ringsamler. En ildfast innvendig bekledning beskytter forbrenningsrommets strømningsrørvegg. According to a preferred embodiment of the equipment, the pipe formation consists of vertically extending pipe pieces which form a cylindrical flow pipe wall, which is connected above and below to a ring collector. A refractory inner lining protects the combustion chamber's flow tube wall.

En ytterligere fordelaktig utførelsesform bestårA further advantageous embodiment consists

i at det eksisterer som tillegg kjøleorganer ved overgangsstedet mellom lokk og sylindrisk strømningsrørvegg som for-hindrer virksomt en overoppheting. in that there are additionally cooling means at the transition point between the lid and the cylindrical flow tube wall which effectively prevent overheating.

Sammenfattet kan det altså sies at ved det fore-slåtte utstyr kjøles såvel reaktorlokket som reaktorrommet ved hjelp av separate kjøleorganer, til hvilke det ytterligere som tillegg eksisterer en kjøling ved overgangsstedet mellom reaktorlokket og det sylindriske forbrenningsrom, som er forsynt med en kjølespiral, som er innbakt i en stampemasse i området ved en sylindrisk mansjett festet ved den øvre ringsamler. In summary, it can therefore be said that with the proposed equipment both the reactor lid and the reactor chamber are cooled with the help of separate cooling devices, to which there is further cooling at the transition point between the reactor lid and the cylindrical combustion chamber, which is provided with a cooling coil, which is baked in a tamping mass in the area of a cylindrical sleeve attached to the upper ring collector.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det føl-gende i forbindelse med et utførelseseksempel og under hen-visning til tegningene, der fig. 1 er et sideriss av et utstyr, delvis i vertikalsnitt, fig. 2 er et snittriss etter linjen A-A på fig. 1 i større målestokk, fig. 3 er et for-størret vertikalt snittriss som fremstiller det på fig. 1 med X angitte sted, fig. 4 er et lignende riss, som viser det på fig. 1 med Y angitte sted, og fig. 5 er et riss sett ovenfra i pilretningen X på fig. 1. The invention will be described in more detail in the following in connection with an embodiment and with reference to the drawings, where fig. 1 is a side view of a piece of equipment, partly in vertical section, fig. 2 is a sectional view along the line A-A in fig. 1 on a larger scale, fig. 3 is an enlarged vertical sectional view illustrating that in fig. 1 with X indicated place, fig. 4 is a similar view, which shows that in fig. 1 with Y indicated place, and fig. 5 is a view seen from above in the direction of arrow X in fig. 1.

For fremstilling av sot anvendes det hydrokarbo-noer, f.eks. tungolje og en gass inneholdende oksygen, for det meste luft. Tungoljen forvarmes først og bringes til innsprøytningstrykk og tilføres innsprøytningsdysene i denønskede mengde. Forbrenningsluften leveres fra en vifte, idet den hithørende fremgangsmåte er kjent og ikke blir beskrevet nærmere i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse. Forbrenningsluften forvarmes likeså, noe som f.eks. kan skje ved utnyttelse av varmeverdien i prosessavluftnin-gen i et etterforbrenningsanlegg. For the production of carbon black, hydrocarbons are used, e.g. heavy oil and a gas containing oxygen, mostly air. The heavy oil is first preheated and brought to injection pressure and supplied to the injection nozzles in the desired quantity. The combustion air is supplied from a fan, as the relevant method is known and will not be described in more detail in connection with the present invention. The combustion air is also preheated, which e.g. can occur by utilizing the heat value in the process deaeration in an afterburning plant.

På fig. 1 er det fremstilt en stående reaktor med vertikal akse, omfattende et reaktorlegeme 1 og et lokk 2. Reaktorlegemet er sylindrisk formet og består av en rør-dannelse gjennomstrømmet av et kjølemedium, som er sammen-satt av separate strømningsrør som forløper vertikalt oppover og parallelt med hverandre. Strømningsrørene 3 står oventil og nedentil i forbindelse med en ringsamler 4 hhv. 5. Ringsamleren 4 består av et sirkelformet bøyet rør med en sirkeldiameter som tilsvarer reaktorlegemets 1 diameter. Som vist på fig. 3 munner hvert strømningsrør 3 oventil i ringsamleren 4, ved hjelp av hvilken de enkelte strømningsrør 3 står i forbindelse med hverandre. En lignende utforming har den nedre ringsamler 5, til hvilken de samme vertikale strøm-ningsrør 3 er tilsluttet nedentil. Såvel den nedre ringsamler 5 som den øvre ringsamler 4 er forsynt med en tilslutning 6 hhv. 7. Tilslutningen og den nedre ringsamler 5 tjener til kjølemediuminngang, mens tilslutningen 7 danner kjølemedium-utgangen. Det skal enda nevnes at det også kan eksistere flere tilslutninger for kjølemediuminngangen og for utgangen. Ifølge snittegningen på fig. 2 eksisterer det to kjølemedium-innganger diametralt motsatt, hvilke - som nevnt - er tilsluttet ringsamleren 5. In fig. 1, a standing reactor with a vertical axis is shown, comprising a reactor body 1 and a lid 2. The reactor body is cylindrical in shape and consists of a pipe formation through which a cooling medium flows, which is composed of separate flow pipes that run vertically upwards and parallel together. The flow pipes 3 are above and below in connection with a ring collector 4, respectively. 5. The annular collector 4 consists of a circular bent tube with a circular diameter that corresponds to the diameter of the reactor body 1. As shown in fig. 3, each flow pipe 3 opens upwards into the ring collector 4, by means of which the individual flow pipes 3 are connected to each other. A similar design has the lower ring collector 5, to which the same vertical flow pipes 3 are connected below. Both the lower ring collector 5 and the upper ring collector 4 are provided with a connection 6 or 7. The connection and the lower ring collector 5 serve as the refrigerant inlet, while the connection 7 forms the refrigerant outlet. It should also be mentioned that there may also be several connections for the refrigerant inlet and for the outlet. According to the sectional drawing in fig. 2, there are two coolant inlets diametrically opposite, which - as mentioned - are connected to the ring collector 5.

Reaktorlegemet bestående av strømningsrørene 3 er utformet som sylindrisk vegg og forsynt med"en ildfast stampemasse som innvendig bekledning 8. I dette rom bekledd med stampemasse finner forbrenningen sted, etter at reaksjons-komponentene er blandet intimt. Tilføringen av de samme skjer gjennom reaktorlokket 2, som er satt på ovenpå reaktorlegemet 1 og har en kuppelform. Lokket 2 er forsynt med en flat bunn som begrenser reaktorrommet oppover og er forsynt med en kjøling. Hensiktsmessig eksisterer det i bunnen en kjøle-buktning i hvilken det sirkulerer et kjølemedium. Den til-hørende nærmere utforming danner ikke gjenstand i den foreliggende oppfinnelse og blir ikke fremstilt og beskrevet. The reactor body consisting of the flow tubes 3 is designed as a cylindrical wall and provided with a refractory tamping mass as an inner lining 8. In this room lined with tamping mass, the combustion takes place, after the reaction components have been mixed intimately. The supply of the same takes place through the reactor lid 2, which is placed on top of the reactor body 1 and has a dome shape. The lid 2 is provided with a flat bottom which limits the reactor space upwards and is provided with a cooling. Appropriately, there exists in the bottom a cooling bay in which a cooling medium circulates. belonging to a more detailed design does not form an object of the present invention and is not produced and described.

Videre er reaktorlokket forsynt med tre mateenheter 13, hvilke er innsatt i tilsvarende utsparinger i reaktorlokkets 2 kuppelformede overdel og tjener til til-føring av tungolje og forbrenningsluft. Videre er det an-ordnet enda en sentral åpning 9, i hvilken det er innsatt en gassbrenner med hvilken reaksjonen settes igang. Furthermore, the reactor lid is provided with three feed units 13, which are inserted into corresponding recesses in the dome-shaped upper part of the reactor lid 2 and serve for the supply of heavy oil and combustion air. Furthermore, a central opening 9 is arranged, in which a gas burner is inserted with which the reaction is started.

Ved overgangsstedet mellom reaktorlokket 2 og reaktorlegemet 1 eksisterer det en sylindrisk mansjett 10, som er sammensveiset med den øvre ringsamler 4. Inn i mansjetten 10 er det innlagt en kjølespiral 11 og innlagt i en ildfast stampemasse 14. På fig. 3 er den nærmere utforming og anordning av mansjetten 10 og kjølespiralen 11 vist, hvilke med stampemassen 14 som utfyller mellomrommet danner reaktorvulsten. Kjølespiralen 11 har enten en separat tilslutning for tilløpet og en ytterligere tilslutning for av-løpet for kjølemediet eller er tilsluttet kjølekretsløpet gjennom strømningsrørveggen. At the transition point between the reactor lid 2 and the reactor body 1, there is a cylindrical sleeve 10, which is welded together with the upper ring collector 4. A cooling coil 11 is inserted into the sleeve 10 and embedded in a refractory tamping compound 14. In fig. 3 shows the more detailed design and arrangement of the sleeve 10 and the cooling spiral 11, which with the tamping mass 14 which fills the space form the reactor bead. The cooling coil 11 either has a separate connection for the inlet and a further connection for the outlet for the refrigerant or is connected to the cooling circuit through the flow tube wall.

En samler for en vertikal rørknippevarmeveksler er tilkoblet etter reaktorlegemet 1 (ikke fremstilt). Det er også mulig å koble til en ytterligere varmeveksler etter denne varmeveksler. A collector for a vertical tube bundle heat exchanger is connected after the reactor body 1 (not produced). It is also possible to connect a further heat exchanger after this heat exchanger.

Det beskrevne utstyr arbeider som følger:The described equipment works as follows:

Først settes den anordnede forbrenner i .midten av reaktorlokket i drift og etter påfølgende oppvarming føres de tilberedte flytende hydrokarboner såvel som den tilsvarende forvarmede reaksjonsluft inn i mateenhetene hvor det eksisterer et homogeniseringsrom, i hvilket det skjer en intim blanding av hydrokarbonene med reaksjonsluften, men imidlertid finner ingen forbrenning sted. Den homogeniserte blanding kommer så inn i forbrenningsrommet, som befinner seg i reaktorlegemets 1 øvre del. Her skjer omformingen av reaksjonsdelene, idet en del av tungoljen forbrenner for til-veiebringelse av reaksjonsvarmen, og den andre del omvandles til sot. I områder hvor blandingen av komponentene luft og tungolje finner sted såvel som i etterfølgende områder hvor tungoljen forbrennes skjer en virksom kjøling, slik at tem-peraturforholdene bestandig beherskes. Særlig bringer ut-formingen av hele reaktorlegemets mantelflate med seg store fordeler. På den måten kan reaktoren bestandig tilpasses de termiske forhold, som er nødvendig for fremstilling av fine sotkvaliteter. Utstyret kan følgelig anvendes meget manfol-dig for de forskjelligste formål. First, the combustor arranged in the middle of the reactor lid is put into operation and, after subsequent heating, the prepared liquid hydrocarbons as well as the corresponding preheated reaction air are fed into the feed units where there is a homogenization space, in which an intimate mixing of the hydrocarbons with the reaction air takes place, but however no combustion takes place. The homogenized mixture then enters the combustion chamber, which is located in the upper part of the reactor body 1. Here, the transformation of the reaction parts takes place, as part of the heavy oil burns to provide the heat of reaction, and the other part is converted to soot. In areas where the mixture of the components air and heavy oil takes place, as well as in subsequent areas where the heavy oil is burned, effective cooling takes place, so that the temperature conditions are always controlled. In particular, the design of the entire reactor body's mantle surface brings great advantages. In this way, the reactor can be constantly adapted to the thermal conditions, which are necessary for the production of fine soot qualities. The equipment can therefore be used in a wide variety of ways for a wide variety of purposes.

Det må enda nevnes at rørdannelsen som danner reaktorrommets begrensning sideveis også kan utformes som kontinuerlig kjølebuktning, som består av en spiral viklet om en vertikal akse. It must also be mentioned that the pipe formation which forms the lateral limitation of the reactor space can also be designed as a continuous cooling bend, which consists of a spiral wound around a vertical axis.

Etter å ha forlatt reaktoren kjøles de sotholdige gasser indirekte i de etterkoblede varmevekslere, slik at de kan tilføres uten vanninnsprøytning for direkte kjøling av sotutskilleisen. After leaving the reactor, the soot-containing gases are cooled indirectly in the downstream heat exchangers, so that they can be supplied without water injection for direct cooling of the soot separating ice.

Claims

1. ' Equipment for the production of carbon black with a standing reactor with a reactor lid (2), which is provided with feed units (13) for metered supply of air and hydrocarbons and comprises a homogenization chamber for intimate mixing of the components, characterized in that the lateral limitation of the reactor chamber consists of a pipe formation (3, 4, 5) through which a cooling medium flows, which together with the cooled lid (2) surrounds the combustion chamber.

2. Equipment according to claim 1, characterized in that the pipe formation consists of vertically extending pipe pieces (3) which form a cylindrical flow pipe wall which is connected above and below to a ring collector (4, 5).

3. Equipment according to claims 1 and 2, characterized in that the flow pipe wall is coated with a refractory layer (8).

4. Equipment according to claims 1-3, characterized in that at the transition point between the cylindrical flow tube wall and the reactor lid (2) there is a further cooling (11).

5. Equipment according to claims 1 - 4, characterized in that the cooling at the transition point is provided with a cooling coil (11), which in the area of a cylindrical sleeve (10) attached to the upper ring collector (4) is baked into a tamping mass (14) ).

6. Equipment according to claim 1, characterized in that the tube formation consists of a spiral wound around the vertical axis.

7. Equipment according to claim 1, characterized in that the pipe formation is designed as a steam generator.

8. Equipment according to claim 1, characterized in that at least one heat exchanger is connected to the reactor (1), where the soot-gas mixture is further cooled.