气相白炭黑反应炉.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020684448.0 (22)申请日 2020.04.29 (73)专利权人 宁夏福泰硅业有限公司新材料分 公司 地址 753400 宁夏回族自治区石嘴山市平 罗县红崖子乡华泰东路11号 （宁夏精 细化工基地） 专利权人 刘倩 (72)发明人 刘倩张辉丁乐陈新 (74)专利代理机构 成都众恒智合专利代理事务 所(普通合伙) 51239 代理人 胡晓 (51)Int.Cl. C01B 33/12(2006.01) (54)实用新型名称 一种气相白炭黑反应炉 (57)摘要 本。

2、实用新型提供一种气相白炭黑反应炉， 包 括炉体， 炉体顶部并列设置有多个保护气接口， 同时与每个保护气接口均对应设置有环形导流 板； 所述炉体上还设置有多个切向保护气接口， 切向保护气接口沿逆时针或顺时针的方向环绕 于炉体上， 并与炉体切向连通； 同时在炉体上还 设置有冷却腔， 冷却腔的两端分别设置有冷却介 质进口和冷却介质出口； 本实用新型通过多个切 向保护气接口向炉体内通入保护气， 保护气将在 反应火焰的外围形成不断旋转的切向气旋保护 气， 并将反应火焰严密的包裹于切向气旋保护气 的内部， 将火焰与反应炉完全隔离； 其既保证了 反应火焰的稳定性， 同时也能够保证火焰周围热 量的快速分散， 。

3、避免出现反应炉烧结， 提高产品 质量。 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 CN 212151637 U 2020.12.15 CN 212151637 U 1.一种气相白炭黑反应炉， 包括炉体(1)， 炉体(1)底部设置有排料口(2)， 炉体(1)上部 并列设置有多个保护气接口(3)， 炉体(1)内设置有多个分别与保护气接口(3)一一对应的 环形导流板(4)； 所述炉体(1)上设置有冷却腔(5)， 冷却腔(5)的两端分别设置有冷却介质 进口(6)和冷却介质出口(7)； 其特征在于： 所述炉体(1)上还均匀设置有多个切向保护气接 口(8)， 所有切向保护气接口(8)沿逆时针或顺时针环绕于炉体。

4、(1)的四周， 并与炉体(1)切 向连通。 2.根据权利要求1所述的一种气相白炭黑反应炉， 其特征在于： 所述切向保护气接口 (8)沿螺旋上升状的安装轨迹均匀分布于炉体(1)四周， 且所有切向保护气接口(8)均按照 逆时针或顺时针方向设置。 3.根据权利要求1所述的一种气相白炭黑反应炉， 其特征在于： 所述切向保护气接口 (8)包括分置于两不同水平面内的一次切向保护气接口(81)和二次切向保护气接口(82)。 4.根据权利要求3所述的一种气相白炭黑反应炉， 其特征在于： 所述一次切向保护气接 口(81)共设置有3-5个， 二次切向保护气接口(82)共设置有3-5个。 5.根据权利要求3所述的一。

5、种气相白炭黑反应炉， 其特征在于： 所述一次切向保护气接 口(81)内径为15mm至100mm， 所有一次切向保护气接口(81)形成的圆环内径为250mm至 1500mm； 所述二次切向保护气接口(82)内径为15mm至100mm， 所有二次切向保护气接口(82) 形成的圆环内径为250mm至1500mm。 6.根据权利要求3所述的一种气相白炭黑反应炉， 其特征在于： 所述一次切向保护气接 口(81)与二次切向保护气接口(82)之间在垂直方向的间距为200-3000mm。 7.根据权利要求1所述的一种气相白炭黑反应炉， 其特征在于： 所述炉体(1)包括通过 法兰盘(9)相互固定相连的上炉体(1。

6、0)和下炉体(11)。 8.根据权利要求7所述的一种气相白炭黑反应炉， 其特征在于： 所述上炉体(10)和下炉 体(11)包括相互密封连接的反应炉内壁(101)和反应炉外壳(102)， 所述反应炉内壁(101) 和反应炉外壳(102)之间为冷却腔(5)。 9.根据权利要求7所述的一种气相白炭黑反应炉， 其特征在于： 所述下炉体(11)的冷却 腔(5)内固定设置有导流板(12)， 所述导流板(12)绕炉体中轴线呈螺旋上升状布置于整个 冷却腔(5)内， 其上下两端分别连通冷却介质出口(7)和冷却介质进口(6)。 10.根据权利要求7所述的一种气相白炭黑反应炉， 其特征在于： 所述下炉体(11)呈进。

7、 口端大、 出口端小的倒锥形。 权利要求书 1/1 页 2 CN 212151637 U 2 一种气相白炭黑反应炉 技术领域 0001 本实用新型涉及气相白炭黑生产设备技术领域， 具体涉及一种气相白炭黑反应 炉。 背景技术 0002 气相白炭黑是极其重要的纳米级无机原材料之一， 由于其粒径很小， 因此比表面 积大， 表面吸附力强， 表面能大， 化学纯度高、 分散性能好、 热阻、 电阻等方面具有特异的性 能， 以其优越的稳定性、 补强性、 增稠性和触变性， 在众多学科及领域内独具特性， 有着不可 取代的作用。 0003 现有技术中， 气相白炭黑的生产方法是将空气、 反应气以及氢气混合后通入到反 。

8、应炉中进行燃烧， 反应炉则主要采用开式炉作为气相白炭黑的主要反应容器， 但是反应炉 的保护气通常只设置有1到2道， 对火焰的保护不严密， 由此导致火焰形状不稳定， 导致产品 的粒径分布范围较大， 影响产品的质量； 同时由于火焰与反应炉之间不能进行有效隔离， 导 致火焰的热量快速传导到反应炉， 导致反应炉温度快速升高， 引起反应炉烧结现象的发生， 延长反应炉的生产周期。 实用新型内容 0004 针对现有技术中存在的火焰保护不足的缺陷， 本实用新型公开了一种气相白炭黑 反应炉， 采用本实用新型能够有效提高对火焰的保护， 保证其持续、 稳定的燃烧， 不但保证 了产品的质量， 同时将火焰与反应炉有效隔。

9、离， 避免反应炉出现烧结现象。 0005 本实用新型通过以下技术方案实现上述目的： 0006 一种气相白炭黑反应炉， 包括炉体， 炉体底部设置有排料口， 炉体上部并列设置有 多个保护气接口， 炉体内设置有多个分别与保护气接口一一对应的环形导流板； 所述炉体 上设置有冷却腔， 冷却腔的两端分别设置有冷却介质进口和冷却介质出口； 所述炉体上还 均匀设置有多个切向保护气接口， 所有切向保护气接口沿逆时针或顺时针环绕于炉体的四 周， 并与炉体切向连通。 0007 优选的， 切向保护气接口沿螺旋上升状的安装轨迹均匀分布于炉体四周， 且所有 切向保护气接口均按照逆时针或顺时针方向设置。 0008 优选的，。

10、 切向保护气接口包括分置于两不同水平面内的一次切向保护气接口和二 次切向保护气接口。 0009 优选的， 一次切向保护气接口共设置有3-5个， 二次切向保护气接口共设置有3-5 个。 0010 优选的， 一次切向保护气接口内径为15mm至100mm， 所有一次切向保护气接口形成 的圆环内径为250mm至1500mm； 所述二次切向保护气接口内径为15mm至100mm， 所有二次切 向保护气接口形成的圆环内径为250mm至1500mm。 0011 优选的， 一次切向保护气接口与二次切向保护气接口之间在垂直方向的间距为 说明书 1/5 页 3 CN 212151637 U 3 200-3000mm。

11、。 0012 优选的， 炉体包括通过法兰盘相互固定相连的上炉体和下炉体。 0013 优选的， 上炉体和下炉体包括相互密封连接的反应炉内壁和反应炉外壳， 所述反 应炉内壁和反应炉外壳之间为冷却腔。 0014 优选的， 下炉体的冷却腔内固定设置有导流板， 所述导流板绕炉体中轴线呈螺旋 上升状布置于整个冷却腔内， 其上下两端分别连通冷却介质出口和冷却介质进口。 0015 优选的， 下炉体呈进口端大、 出口端小的倒锥形。 0016 与现有技术相比， 本实用新型具有以下有益效果： 0017 1、 本实用新型的反应炉在顶部并列设置有多个保护气接口， 同时与每个保护气接 口均对应设置有环形导流板； 所述炉体。

12、上还设置有多个切向保护气接口， 切向保护气接口 沿逆时针或顺时针的方向环绕于炉体上， 并与炉体切向连通； 同时在炉体上还设置有冷却 腔， 冷却腔的两端分别设置有冷却介质进口和冷却介质出口； 与现有技术相比， 本实用新型 通过与炉体切向连接的多个切向保护气接口向炉体内通入保护气， 由于切向保护气接口与 炉体内壁以相切的角度连接， 因此保护气将在反应火焰的外围形成不断旋转的切向气旋保 护气， 并将反应火焰严密的包裹于切向气旋保护气的内部， 将火焰与反应炉完全隔离； 0018 一方面高速旋转的切向气旋保护气能够加快反应炉内热气的流动， 防止热量聚集 于反应火焰的周围， 避免反应炉局部温度过高； 另一。

13、方面切向气旋能够将温度较高的反应 火焰与炉体分离， 从而避免在火焰的外围区域出现高温烧结现象， 进而反应生成大量的二 氧化硅砂粒， 影响产品质量， 同时缩短反应周期； 0019 同时切向气旋将反应火焰包裹于其中心位置， 反应火焰得到了充分隔离， 因此反 应火焰受到外界的干扰更小、 火焰的形状和温度稳定， 产品的粒径分布范围更小， 产品均匀 度和质量得到了提高； 0020 本实用新型切向气旋保护气还能够将反应火焰中逸出的二氧化硅颗粒快速冷却 并吹出反应炉的高温区域， 保证反应的正常进行， 提高产品质量。 0021 2、 本实用新型的切向保护气接口按照螺旋上升的轨迹安装于炉体上， 其通过将切 向保。

14、护气接口分布于不同的位置延长了切向气旋保护气的高度， 使其与火焰的长度适配， 进一步确保反应火焰被严密的包裹， 提高了防护隔离效果。 0022 3、 本实用新型的切向保护气接口包括分置于两不同水平面内的一次切向保护气 接口和二次切向保护气接口， 通过分置式的切向保护气接口形成里外两层切向气旋保护 气， 提高了对反应火焰隔离的严密性和稳定性； 同时由于一次切向保护气接口和二次切向 保护气接口位于不同高度的水平面内， 因此在竖直方向两层切向气旋保护气被错开， 从而 延长了整个切向气旋保护气的高度， 使其与火焰的长度适配， 进一步确保反应火焰被淹没 的包裹， 提高了防护隔离效果 0023 4、 本实。

15、用新型共设置有3-5个一次切向保护气接口和3-5个二次切向保护气接口， 在形成稳定、 严密的切向气旋的同时减少保护气接口的数量， 降低设备的硬件成本。 0024 5、 本实用新型的一次切向保护气接口内径为15mm至100mm， 所有一次切向保护气 接口形成的圆环内径为250mm至1500mm； 二次切向保护气接口内径为15mm至100mm， 所有二 次切向保护气接口形成的圆环内径为250mm至1500mm， 经过实际工作验证， 上述尺寸设置能 够有效保证注入足量的空气形成切向气旋， 同时气旋不会影响反应火焰的稳定性； 说明书 2/5 页 4 CN 212151637 U 4 0025 6、 本。

16、实用新型的一次切向保护气接口和二次切向保护气接口之间在垂直方向的 间距为200-3000mm， 其一方面能够将两个保护气气旋错开， 避免其发生相互干扰影响切向 保护气的正常工作； 另一方面由于生产气相白炭黑的反应火焰有一定的长度， 因此其会形 成具有一定长度的高温区域， 本实用新型采用该尺寸能够将一次切向保护气接口和二次切 向保护气接口分层设置于不同高度区域， 保证切向气旋的连续性和稳定性， 确保整个高温 区域均处于保护气的隔离范围内， 同时降低对送风系统的要求， 降低设备的硬件成本。 0026 7、 本实用新型的炉体包括上炉体和下炉体， 上炉体和下炉体通过法兰盘相连， 由 于本实用新型所述炉。

17、体的结构并不是标准的圆柱体， 因此采用分体式的炉体在维护时能够 快速拆开， 方便工作人员对炉体内的设备进行维修； 提高设备的可维护性， 保证设备以良好 的状态持续工作。 0027 8、 本实用新型的上炉体和下炉体包括相互焊接的反应炉内壁和反应炉外壁， 采用 上述方式能够方便的在反应炉上形成冷却腔， 与铸造相比， 加工更加简便， 同时造型更加丰 富； 同时反应炉内壁和反应炉外壁可以采用不同材质的材料制作， 降低设备的成本。 0028 9、 本实用新型的下炉体冷却腔内还设置有导流板， 导流板在冷却腔内绕炉体的轴 线螺旋上升； 通过导流板迫使冷却介质围绕整个炉体盘旋运动后从冷却介质出口排出， 冷 却。

18、介质的运动路线通过导流板得到了合理的规划， 使冷却介质的运动路线覆盖于整个炉 体， 保证不会出现冷却盲点， 避免炉体出现局部过热； 0029 同时由于导流板的分隔作用， 整个冷却腔被分隔为多个相对独立的冷却空间， 后 续进入的冷却介质将推动已注入的冷却介质不断向冷却介质出口运动， 保证整个冷却腔内 的冷却介质始终处于循环运动中， 一方面避免冷却介质聚集于某一部位无法流动， 造成反 应炉局部过热； 另一方面不断流动中的冷却介质能够将炉体的热量源源不断的带出， 使冷 却介质与炉体之间能够保持比较稳定的温差， 有利于热量的快速散失， 从而提高冷却介质 对炉体的冷却散热效果； 0030 同时导流板固定。

19、于反应炉内壁与反应炉外壳之间， 因此能够为二者提供有效支 撑， 大大提高冷却腔的结构稳定性； 避免其在长时间使用后发生变形； 而由于结构强度的提 高， 反应炉的内壁能够选用更薄的材料制作， 降低设备的硬件成本； 0031 本实用新型的冷却介质进口在下， 而出口则位于上部， 一方面能够有效避免重力 对于冷却介质的作用， 使注入的冷却介质不会因重力而发生分散， 冷却介质与反应炉的接 触更好， 有利于提高散热效果， 且在上述方式中注入的冷却介质能在冷却腔内滞留足够的 时间， 热量有充足的时间进行传导， 提高冷却介质的循环冷却效果； 同时冷却介质需加压注 入， 因此其能够更好的推动冷却介质的排出， 避。

20、免冷却介质淤积于部分区域， 避免局部过 热。 0032 10、 本实用新型的下炉体呈锥形， 在反应火焰的下端形成一个逐渐收缩的冷却聚 集区， 产品附着于内壁以后再重力作用下不断聚集， 方便对产品的收集和及时排出， 保证炉 体内反应的连续进行， 提高生产效率和产品的产率。 附图说明 0033 图1为本实用新型结构示意图； 0034 图2为本实用新型俯视结构示意图； 说明书 3/5 页 5 CN 212151637 U 5 0035 图3为本实用新型实施方式2结构示意图； 0036 图4为本实用新型实施方式2俯视结构示意图； 0037 图5为本实用新型沿A-A线结构剖视图； 0038 附图标记： 。

21、1、 炉体， 2、 排料口， 3、 保护气接口， 4、 环形导流板， 5、 冷却腔， 6、 冷却介 质进口， 7、 冷却介质出口， 8、 切向保护气接口， 9、 法兰盘， 10、 上炉体， 11、 下炉体， 12、 导流 板， 13、 反应器安装接口， 14、 点火口， 15、 视窗， 31、 一次保护气接口， 32、 二次保护气接口， 33、 三次保护气接口， 81、 一次切向保护气接口， 82、 二次切向保护气接口， 101、 反应炉内壁， 102、 反应炉外壳。 具体实施方式 0039 下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明， 本实用新型的方式包括 但不仅限于以下实施方式。 0。

22、040 实施方式1 0041 本实施方式作为本实用新型的基本实施方式， 其公开了一种气相白炭黑反应炉， 具体结构如图1和图2所示， 包括炉体， 沿炉体1的轴线， 在炉体的顶部和底部分别设置有反 应器安装接口13和排料口2， 同时在炉体1的上部并列设置有一次保护气接口31、 二次保护 气接口32和三次保护气接口33， 在炉体1内还设置有分别与二次保护气接口32和三次保护 气接口33对应的环形导流板4， 同时反应器安装后将作为与一次保护气接口31对应的 “环形 导流板” ； 0042 在所述炉体1中部还连接有多个切向保护气接口8， 在水平方向上， 所有切向保护 气接口8沿逆时针或顺时针的方向包绕于。

23、炉体1的四周， 即切向保护气接口8入口端同时向 顺时针或逆时针一侧偏斜； 同时在竖直方向上， 切向保护气接口8沿逐渐上升的螺旋轨迹线 布置与炉体1上， 所述切向保护气接口8与炉体1切向连通， 即切向保护气接口8通流面的外 边缘线与炉体1的内壁相切， 从而保证从切向保护气接口8喷出的保护气形成绕反应炉内壁 旋转的切向气旋； 根据实际工况的需要， 切向保护气接口8的内径为15mm； 0043 所述炉体1的外壁为中空结构， 其空腔为冷却腔5， 冷却腔5的顶部和底部分别设置 有冷却介质出口7和冷却介质进口6； 同时在炉体上还设置有点火口14和视窗15。 0044 实施方式2 0045 本实施方式作为本。

24、实用新型的又一较佳实施方式， 其公开了一种气相白炭黑反应 炉， 具体结构如图3到图5所示， 包括炉体， 所述炉体1包括相互分离的上炉体10和下炉体11， 上炉体10和下炉体11之间通过法兰盘9实现固定相连； 上炉体10和下炉体11均由反应炉内 壁101和反应炉外壳102相互密封焊接的而成， 从而在反应炉内壁101和反应炉外壳102之间 形成冷却腔5， 所述下炉体11的冷却腔5内还焊接有导流板12， 导流板12绕炉体1的中轴线呈 螺旋上升状布置， 在下炉体11的上下两端分别设置有冷却介质出口7和冷却介质进口6， 且 下炉体11的底部沿物料运动方向呈向内收缩的倒锥形设置； 同时在上炉体10的上下两。

25、端也 设置有与冷却腔5连通的冷却介质出口7和冷却介质进口6， 上炉体10上还设置有点火口14 和视窗15； 0046 所述上炉体10顶部设置反应器安装接口13， 其侧面设置有一次保护气接口31、 二 次保护气接口32和三次保护气接口33， 在炉体1内还设置有分别与二次保护气接口32和三 说明书 4/5 页 6 CN 212151637 U 6 次保护气接口33对应的环形导流板4， 同时反应器安装后将作为与一次保护气接口31对应 的 “环形导流板” ； 上炉体10上还设置有多个切向保护气接口8， 按照所处水平平面位置的不 同， 切向保护气接口分为一次切向保护气接口81和二次切向保护气接口82， 。

26、根据工况的需 要， 一次切向保护气接口81共设置3-5个， 其内径为15mm至100mm， 二次切向保护气接口82也 设置3-5个， 其内径为15mm至100mm； 0047 在水平方向上， 所述一次切向保护气接口81和二次切向保护气接口82按照逆时针 或顺时针的方向包绕于在炉体1四周， 即所有一次切向保护气接口81的入口端同时向顺时 针或逆时针一侧偏斜， 二次切向保护气接口82的入口端同时向顺时针或逆时针一侧偏斜， 同时一次切向保护气接口81和二次切向保护气接口82的偏斜方向可以一致也可以相反。 0048 在竖直方向上， 一次切向保护气接口81位于二次切向保护气接口82的上方， 且一 次切向。

27、保护气接口81和二次切向保护气接口82之间的间距为200-3000mm； 同时一次切向保 护气接口81形成的圆环内径为250mm至1500mm， 二次切向保护气接口82形成的圆环内径为 250mm至1500mm， 以保证二者相互在水平面上相互错开， 避免气流相互干扰。 0049 本实用新型使用时通过一次切向保护气接口和二次切向保护器接口向炉体内部 通入保护气， 并形成相应的切向气旋保护气， 从而将反应火焰包裹在内， 实现反应火焰与炉 体的相互分离， 避免反应炉发生烧结， 缩短生成周期； 且被包裹在内部的反应火焰受外界影 响较小， 其能够稳定、 持续的燃烧， 因而反应的温度波动小， 反应生成的气。

28、相白炭黑的粒径 分布范围狭窄， 粒径均匀， 产品质量较高。 0050 同时不断旋转的切向气旋保护气既能够将火焰周围大量的热量快速扩散到炉体 其他部位， 防止炉体出现局部过热， 同时又能够对二氧化硅烧结物等杂质进行吹扫， 提高产 品的质量。 说明书 5/5 页 7 CN 212151637 U 7 图1 说明书附图 1/5 页 8 CN 212151637 U 8 图2 说明书附图 2/5 页 9 CN 212151637 U 9 图3 说明书附图 3/5 页 10 CN 212151637 U 10 图4 说明书附图 4/5 页 11 CN 212151637 U 11 图5 说明书附图 5/5 页 12 CN 212151637 U 12 。