Реактор для получения технического углерода Российский патент 2024 года по МПК C09C1/48 

Изобретение относится к промышленности технического углерода, а именно к реактору для получения технического углерода.

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].

Недостатком данного реактора является недостаточная турбулизация потоков в реакторе.

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].

Недостатком данного реактора является недостаточная турбулизация потоков в реакторе.

Техническим результатом данного изобретения является создание реактора для получения технического углерода, позволяющего обеспечить интенсивную турбулизацию потоков.

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.

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.

На фиг. 1 показана схема реактора для получения технического углерода.

На фиг. 2 изображен вид А (2:1).

На фиг. 3 представлен вид Б.

На фиг. 4 изображен вид В.

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.

Реактор для получения технического углерода работает следующим образом.

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.

За счет того, что воздушная камера 3 имеет квадратное поперечное сечение в нем образуются многочисленные вихри.

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.

В камере горения 2 происходит горение.

Поток продуктов полного горения поступает в смесительные каналы 5 где через сырьевые форсунки 6 подают нагретое углеводородное сырье.

В смесительных каналах 5 сырье разлагается с образованием смеси сажегазовых продуктов (техуглерода и газа).

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.

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.

Предлагаемая конструкция реактора для получения технического углерода позволяет интенсивно турбулизировать потоки, что позволяет получать технический углерод требуемого качества.

Изобретение относится к получению технического углерода. Реактор для получения технического углерода содержит 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. Воздушная камера имеет квадратное поперечное сечение и 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 и имеют форму усеченных конусов, меньшие вершины которых расположены со стороны камеры горения. Техническим результатом является обеспечение интенсивной турбулизации потоков. 4 ил.

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.