CN101955694A - 一种控氧混气法生产酸性炭黑的方法 - Google Patents

一种控氧混气法生产酸性炭黑的方法 Download PDF

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Abstract

一种控氧混气法生产酸性炭黑的方法，包括：a、85～200℃的炭黑原料油经汽化箱加热300～360℃汽化成气态原料燃气；b、载燃气经过火房预热至300～500℃进入汽化箱；c、一路常温空气经过火房预热至50～500℃进入汽化箱；d、上述a、b、c步骤中的气体按照体积比：1∶4～8∶0.05～0.5在汽化箱内混合后进入火房；另一路常温空气直接进入火房，四种气体产生燃烧反应，气态原料燃气在高温中裂解产生不完全燃烧反应，生成炭黑和炭黑尾气，经冷却净化循环利用的炭黑尾气作为冷却气体终止炭黑和常温空气的进一步反应；炭黑尾气经过冷却净化，大部份循环利用，其它通过烟囱排放。本发明提高了炭黑生产的转化率，尾气可循环利用。

Description

一种控氧混气法生产酸性炭黑的方法
技术领域
本发明涉及一种酸性炭黑的生产方法，更具体地说涉及一种控氧混气法生产酸性炭黑的方法。
背景技术
色素炭黑的生产方法主要有混气法、炉法二种。混气法是我国自主开发成功的一种色素炭黑生产工艺，是含碳芳烃等不完全燃烧工艺。其工艺特点是氧气过量的燃烧工艺，特点是气态原料，强制气流，氧气过量，燃烧温度较高(500～1000℃)，产量不大，但产品粒径细，炭黑表面含氧基团多，分散性好，在油墨、油漆、色浆中应用性能好，价格较高，缺点是原料消耗高，能耗高，废气量大；而炉法工艺是橡胶炭黑的主要生产方法，也是色素炭黑的主流生产方法，炉法工艺本质上是含碳芳烃高温裂解工艺，其特点是液态原料，密闭系统，缺氧状态，燃烧温度高(1600～2100℃)，产品优点是原料消耗较低，在PE、PP塑料中分散性好，但产品粒径较粗，325目筛余物高，炭黑表面含氧基团少，在极性介质中分散性差，所以，在色素炭黑应用领域中受到较大限制。目前市场上色素炭黑产品有近百个品种，主要源于燃烧时氧气含量、燃烧温度、添加剂等不同形成的各种生产工艺，从而产生各种色素炭黑产品的应用性能有一定的差别。目前，混气法色素炭黑技术领域的研究课题主要是设备的专业化，提高产品的纯净度；创新生产工艺，提高反应得率，有效降低原料和能源消耗，有效降低废气排放量。炉法色素炭黑技术领域的研究课题主要是装置的大型化、充分利用余热节约能源、产品精细化等。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以有效提高炭黑生产的转化率，同时使炭黑尾气可循环利用的控氧混气法生产酸性炭黑的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种控氧混气法生产酸性炭黑的方法，其特征是：包括如下步骤：
a、85～200℃的炭黑原料油经汽化箱加热300～360℃汽化成气态原料燃气；
b、载燃气氢气或煤气或天然气或炉法炭黑尾气经过火房预热至300～500℃进入汽化箱；
c、一路常温空气经过火房预热至50～500℃进入汽化箱；
d、上述a、b、c步骤中的气态原料燃气、载燃气、预热空气按照体积比：1∶4～8∶0.05～0.5在汽化箱内混合后进入火房；另一路常温空气不经过火房预热直接进入火房，然后气态原料燃气、载燃气、预热空气、常温空气四种物料产生燃烧反应，气态原料燃气在高温中裂解产生不完全燃烧反应，生成炭黑和炭黑尾气，经冷却净化循环利用的炭黑尾气作为冷却气体终止炭黑和常温空气的进一步反应；炭黑经风冷器冷却后，再经袋滤器过滤收集，经造粒机造粒包装成炭黑成品，炭黑尾气经过冷却净化，大部份循环利用，其它通过烟囱排放。
根据所述的控氧混气法生产酸性炭黑的方法，其特征是，包括如下步骤：
a、140℃的炭黑原料油经汽化箱加热350℃汽化成气态原料燃气；
b、载燃气氢气或煤气或天然气或炉法炭黑尾气经过火房预热至480℃进入汽化箱；
c、一路常温空气经过火房预热至200℃进入汽化箱；
d、上述a、b、c步骤中的气态原料燃气、载燃气、预热空气按照体积比：1∶5∶0.2在汽化箱内混合后进入火房；另一路常温空气不经过火房预热直接进入火房，然后气态原料燃气、载燃气、预热空气、常温空气4种物料产生燃烧反应，气态原料燃气在高温中裂解产生不完全燃烧反应，生成炭黑和炭黑尾气，经冷却净化循环利用的炭黑尾气，含氧量为1％～15％，温度30～80℃，作为冷却气体终止炭黑和常温空气的进一步反应；炭黑经风冷器冷却后，再经袋滤器过滤收集，经造粒机造粒包装成炭黑成品，炭黑尾气经过冷却净化，大部份循环利用，其它通过烟囱排放。
根据所述的控氧混气法生产酸性炭黑的方法，其特征是，所述的经冷却净化循环利用的炭黑尾气，含氧量为10％，温度60℃。
本发明控氧混气法生产酸性炭黑的方法，在炭黑原料气和燃烧气中加入空气(爆炸极限以下)，大大加快了燃气的燃烧速度，低氧气含量的炭黑尾气又减少了粉状炭黑的进一步燃烧，可以有效提高炭黑生产的转化率；同时，尾气可循环利用，可以减少60％以上的炭黑尾气排放，实现了混气法工艺的清洁生产。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
本发明如图1所示，一种控氧混气法生产酸性炭黑的方法，其特征是：包括如下步骤：
a、85～200℃的炭黑原料油经汽化箱加热300～360℃汽化成气态原料燃气；
b、载燃气氢气或煤气或天然气或炉法炭黑尾气经过火房预热至300～500℃进入汽化箱；
c、一路常温空气经过火房预热至50～500℃进入汽化箱；
d、上述a、b、c步骤中的气态原料燃气、载燃气、预热空气按照体积比：1∶4～8∶0.05～0.5在汽化箱内混合后进入火房；另一路常温空气不经过火房预热直接进入火房，然后气态原料燃气、载燃气、预热空气、常温空气4种物料产生燃烧反应，气态原料燃气在高温中裂解产生不完全燃烧反应，生成炭黑和炭黑尾气，经冷却净化循环利用的炭黑尾气作为冷却气体终止炭黑和常温空气的进一步反应；炭黑经风冷器冷却后，再经袋滤器过滤收集，经造粒机造粒包装成炭黑成品，炭黑尾气经过冷却净化，大部份循环利用，其它通过烟囱排放。
实施例：
一种控氧混气法生产酸性炭黑的方法，其特征是，包括如下步骤：
a、140℃的炭黑原料油经汽化箱加热350℃汽化成气态原料燃气；
b、载燃气氢气或煤气或天然气或炉法炭黑尾气经过火房预热至480℃进入汽化箱；
c、一路常温空气经过火房预热至200℃进入汽化箱；
d、上述a、b、c步骤中的气态原料燃气、载燃气、预热空气按照体积比：1∶5∶0.2在汽化箱内混合后进入火房；另一路常温空气不经过火房预热直接进入火房，然后气态原料燃气、载燃气、预热空气、常温空气四种物料产生燃烧反应，气态原料燃气在高温中裂解产生不完全燃烧反应，生成炭黑和炭黑尾气，经冷却净化循环利用的炭黑尾气，含氧量为1％～15％，温度30～80℃(优选含氧量为10％，温度60℃)作为冷却气体终止炭黑和常温空气的进一步反应；炭黑经风冷器冷却后，再经袋滤器过滤收集，经造粒机造粒包装成炭黑成品，炭黑尾气经过冷却净化，大部份循环利用，其它通过烟囱排放。
本发明原理：
本发明提供了一种酸性炭黑的生产方法，包括如下步骤：炭黑原料油(85～200℃)经汽化箱(300～360℃)加热汽化成气态原料燃气，载燃气氢气或煤气或天然气或炉法炭黑尾气或其它可燃气经过火房预热至300～500℃，一路常温空气经过火房预热至50～500℃，另一路常温空气不经过火房预热，上述物料气态原料燃气、载燃气、预热空气经一定比例(体积比为1∶4～8∶0.05～0.5)混合后进入火房，与常温空气一起产生燃烧反应，气态原料燃气在高温中裂解产生不完全燃烧反应，生成炭黑和炭黑尾气，经冷却净化循环利用的炭黑尾气(含氧量为1％～15％，30～80℃)作为冷却气体终止炭黑和常温空气的进一步反应，炭黑经风冷器冷却后，再经袋滤器过滤收集，经造粒机造粒包装成炭黑成品，炭黑尾气经过冷却净化，大部份(60％)循环利用，其它(40％)通过烟囱排放。本发明所提供的生产方法，在炭黑气态原料燃气和载燃气中加入预热空气(爆炸极限以下)形成混合燃气，大大加快了载燃气的燃烧速度，低氧气含量的炭黑尾气又减少了粉状炭黑的进一步燃烧，可以有效提高炭黑生产的转化率；同时，炭黑尾气的循环利用，可以减少60％以上的炭黑尾气排放，实现了混气法工艺的清洁生产。
本发明混合燃气在过量氧气的状态下燃烧，生成的炭黑表面含有大量的含氧基团，炭黑有弱酸性，在极性介质中有很好的分散性能。
本发明向气态原料燃气和载燃气中加入预热空气(爆炸极限以下，体积含量通常为混合燃气的1％～10％)，形成混合燃气，加快了载燃气、预热空气和常温空气的燃烧反应，提高了炭黑的黑度和气态原料燃气的生成炭黑反应得率。
本发明在火房中加入经过袋滤器并冷却净化的炭黑尾气⑥。由于炭黑尾气⑥氧气含量低，通常为1％～15％，可以有效中止炭黑和常温空气的进一步反应，提高炭黑的表面性能，同时提高气态原料燃气的生成炭黑反应得率。
本发明中炭黑生产中的炭黑尾气可以循环使用，可以降低60％以上的废气排放，实现了混气法炭黑生产的清洁工艺。
上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种控氧混气法生产酸性炭黑的方法，其特征是：包括如下步骤：
a、85～200℃的炭黑原料油经汽化箱加热300～360℃汽化成气态原料燃气；
b、载燃气氢气或煤气或天然气或炉法炭黑尾气经过火房预热至300～500℃进入汽化箱；
c、一路常温空气经过火房预热至50～500℃进入汽化箱；
d、上述a、b、c步骤中的气态原料燃气、载燃气、预热空气按照体积比：1∶4～8∶0.05～0.5在汽化箱内混合后进入火房；另一路常温空气不经过火房预热直接进入火房，然后气态原料燃气、载燃气、预热空气、常温空气4种物料产生燃烧反应，气态原料燃气在高温中裂解产生不完全燃烧反应，生成炭黑和炭黑尾气，经冷却净化循环利用的炭黑尾气作为冷却气体终止炭黑和常温空气的进一步反应；炭黑经风冷器冷却后，再经袋滤器过滤收集，经造粒机造粒包装成炭黑成品，炭黑尾气经过冷却净化，大部份循环利用，其它通过烟囱排放。
2.根据权利要求1所述的控氧混气法生产酸性炭黑的方法，其特征是，包括如下步骤：
a、140℃的炭黑原料油经汽化箱加热350℃汽化成气态原料燃气；
b、载燃气氢气或煤气或天然气或炉法炭黑尾气经过火房预热至480℃进入汽化箱；
c、一路常温空气经过火房预热至200℃进入汽化箱；
d、上述a、b、c步骤中的气态原料燃气、载燃气、预热空气按照体积比：1∶5∶0.2在汽化箱内混合后进入火房；另一路常温空气不经过火房预热直接进入火房，然后气态原料燃气、载燃气、预热空气、常温空气四种物料产生燃烧反应，气态原料燃气在高温中裂解产生不完全燃烧反应，生成炭黑和炭黑尾气，经冷却净化循环利用的炭黑尾气，含氧量为1％～15％，温度30～80℃，作为冷却气体终止炭黑和常温空气的进一步反应；炭黑经风冷器冷却后，再经袋滤器过滤收集，经造粒机造粒包装成炭黑成品，炭黑尾气经过冷却净化，大部份循环利用，其它通过烟囱排放。
3.根据权利要求2所述的控氧混气法生产酸性炭黑的方法，其特征是，所述的经冷却净化循环利用的炭黑尾气，含氧量为10％，温度60℃。
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