CN102702800B - 一种炭黑及其制备装置和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炭黑及其制备装置和制备方法,炭黑是由下述重量配比的原材料制成的:乙烯焦油20%~25%,高温煤焦油40%~50%,芳烃油10%~20%,其余为蒽油。制备设备,该制备设备包括燃烧室,燃烧室依次连接有喉管、反应室、急冷室、停留室、炭黑收集装置,废气处理装置。一种炭黑制备方法,包括以下步骤:1)将燃料油燃烧,形成燃烧气流通入喉管中;2)将原料混合并雾化后通入喉管中,并加入添加剂;3)将步骤2中出来的烟气在反应室中继续反应;4)将步骤3中的出来的烟气喷入急冷水;5)使喷入烟气中的急冷水能充分气化;6)炭黑进行收集;7)废气进行处理,排入大气中。本发明工艺简单,生产出来的炭黑品质高,且成本相对较为低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种炭黑及其制备装置和制备方法。
背景技术
炭黑是一种主要成分为无定形碳的轻、松而极细的黑色粉末,比表面积非常大,范围从10-3000m2/g,是有机物(天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物(具有较大的粘附性)。炭黑的应用领域非常广泛,可作黑色染料,用于制造中国墨、油墨、油漆等,也用于做橡胶的补强剂,在工业领域有着重要的作用。
传统上,在炭黑生产工艺流程中,空气和燃料在反应炉中燃烧,原料经雾化后喷入燃烧的火焰中,经高温热解生成炭黑。炭黑悬浮于燃气中形成烟气。烟气经急冷后送空气预热器、油预热器进一步降温,经空气预热器降温后的烟气可再经后序换热器降温后送入袋滤器,分离出的炭黑送到造粒机中造粒,然后在干燥机中干燥;再经精处理后进入成品包装系统。
目前,用于生产炭黑的原材料的价格不断攀升,所以炭黑价格也随之水涨船高,因此很要必要寻找一些其它价格相对较低的材料来生产炭黑,这样就可以使炭黑的价格得以控制。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供一种品质较好,但原材料成本较为低廉的炭黑。
为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案是:一种炭黑,其特征在于它是由下述重量配比的原材料制成的:乙烯焦油20%~25%,高温煤焦油40%~50%,芳烃油10%~20%,其余为蒽油。
本发明的另一目的是提供一种制备设备,该制备设备包括燃烧室,所述燃烧室依次连接有喉管、反应室、急冷室、停留室,所述停留室连接有炭黑收集装置,所述炭黑收集装置连接有废气处理装置,所述燃烧室用于使燃料油和预热后的空气充分混合并完全燃烧;
所述喉管用于将“乙烯焦油、高温煤焦油、蒽油、芳烃油”雾化至燃烧气流中;所述反应室用于生成炭黑,所述急冷室用于喷入急冷水,以迅速降低烟气温度,终止反应;所述停留室用于使烟气停留一段时间,使喷入烟气中的急冷水能充分气化;所述炭黑收集装置,包括筒体,所述筒体的上端侧壁上设置有进气口,所述进气口的轴心与所述筒体其中一条切线平行,该筒体上端呈圆柱形,所述筒体内还设置有滤袋,所述筒体的上方设置有一出气口;
所述炭黑废气处理装置,包括一处理室,所述处理室的靠近底部的侧壁上开设有进气管道,所述处理室的上端设置有出气管道,该处理室的上端还设置有喷洒装置,所述进气管道内设置有可转动的叶片,该叶片在炭黑废气的带动下沿着进气管道的轴心自转,所述进气管道的内侧壁上设置有周向延伸的凹槽,所述叶片的一端卡设在该凹槽内。
本发明又一目的是提供一种炭黑制备方法,包括以下步骤:1)将燃料油和预热后的空气充分混合通入燃烧室中充分燃烧,形成燃烧气流通入喉管中;2)将乙烯焦油、高温煤焦油、蒽油、芳烃油混合并雾化后通入喉管中,所述喉管内的温度为1900~1930摄氏度,并每隔一小时加入添加剂;3)将步骤2中出来的烟气在反应室中继续反应;4)将步骤3中的出来的烟气通入急冷室之后喷入急冷水,迅速降低烟气温度,终止反应;5)将步骤4中的烟气通入停留室停留一段时间,使喷入烟气中的急冷水能充分气化;6)将步骤5中的烟气通入炭黑收集装置中进行收集;7)将炭黑收集后的废气通入至废气处理装置进行处理,然后排入大气中。
上述技术方案中,所述添加剂为碳酸钾。
有益效果:本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:1)本发明工艺简单,生产出来的炭黑品质高,且成本相对较为低廉。
附图说明
图1 为本发明的炭黑制备设备的结构示意图。
图2为本发明炭黑废气处理装置的结构示意图。
图3为图2中A-A向剖视放大图。
图4为本发明炭黑收集装置的结构示意图。
图5为本发明炭黑收集装置的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述:见图1~图5,一种炭黑制备设备,包括燃烧室100,所述燃烧室100依次连接有喉管200、反应室300、急冷室400、停留室500,所述停留室500连接有炭黑收集装置600,所述炭黑收集装置600连接有废气处理装置700。
所述燃烧室100用于使燃料油和预热后的空气充分混合并完全燃烧;所述喉管200用于将“乙烯焦油、高温煤焦油、蒽油、芳烃油”雾化至燃烧气流中;所述反应室300用于生成炭黑,所述急冷室400用于喷入急冷水,以迅速降低烟气温度,终止反应;所述停留室500用于使烟气停留一段时间,使喷入烟气中的急冷水能充分气化;所述炭黑收集装置600,包括筒体61,所述筒体61的上端侧壁上设置有进气口610,所述进气口610的轴心与所述筒体61其中一条切线平行,该筒体61上端呈圆柱形,所述筒体61内还设置有滤袋63,所述筒体61的上方设置有一出气口612。
下面对炭黑收集装置600工作原理作详细描述:当炭黑进入进气口610后,沿着筒体61的内侧壁螺旋下降,从而形成离心作用,完成旋风分离器方式收集炭黑,大约收集约50%的炭黑。当炭黑螺旋上降到底部时,又开始上升,上升过程中碰到滤袋63,从而完成100%炭黑的收集。
本发明兼具旋风分离器和袋滤器的功能,制造成本较低,使用时,占地少,且炭黑收集时间较短。
所述炭黑废气处理装置700,包括一处理室71,所述处理室71的靠近底部的侧壁上开设有进气管道710,所述处理室71的上端设置有出气管道712,该处理室71的上端还设置有喷洒装置73,所述进气管道710内设置有可转动的叶片75,该叶片75在炭黑废气的带动下沿着进气管道710的轴心自转,所述进气管道710的内侧壁上设置有周向延伸的凹槽7100,所述叶片的一端卡设在该凹槽7100内。
下面对炭黑废气处理装置700工作原理作详细描述:炭黑制备设备过程中产生的废气通入至进气管道710中,叶片75在炭黑废气的带动下沿着进气管道710的轴心自转。然后碱液通过喷洒装置73喷洒至处理室71的内部,从而中和炭黑废气中的二氧化硫,当废气中的二氧化硫被中和后,通过出气管道712排放至大气中。中和过程中产生的硫酸钙(CaSO4)或亚硫酸钙(CaSO3)沿着处理室71的内侧壁下流到进气管道710处,由于叶片75一直在自转,因此硫酸钙(CaSO4)或亚硫酸钙(CaSO3)在叶片75的离心作用下,甩至其它地方,因此有效避免硫酸钙(CaSO4)或亚硫酸钙(CaSO3)结晶后堵塞进气管道710。
实施例一,每小时取乙烯焦油1300千克,高温煤焦油3250千克,芳烃油650千克,蒽油1300千克进行混合。
然后按下列步骤进行制备炭黑:1)将燃料油和预热后的空气充分混合通入燃烧室100中充分燃烧,形成燃烧气流通入喉管200中;2)将乙烯焦油、高温煤焦油、蒽油、芳烃油混合并雾化后通入喉管200中,所述喉管200内的温度为1900~1930摄氏度,并每隔一小时加入添加剂;所述添加剂为碳酸钾。当然,所述添加剂也可以其它传统的添加剂。
3)将步骤2中出来的烟气在反应室300中继续反应;4)将步骤3中的出来的烟气通入急冷室400之后喷入急冷水,迅速降低烟气温度,终止反应;5)将步骤4中的烟气通入停留室500停留一段时间,使喷入烟气中的急冷水能充分气化;6)将步骤5中的烟气通入炭黑收集中进行收集;7)将炭黑收集后的废气通入至废气处理装置700进行处理,然后排入大气中。
经过检测,本发明的炭黑,具有如下特性,大大优于国家标准。
具体指标 | 单位 | 本发明的炭黑 |
吸碘量 | g/kg | 78 |
DBP吸收值 | 10(-5)m3/kg | 100 |
CTAB吸收值 | 10(3)m3/kg | 79 |
氮吸附比表面积 | 10(3)m2/kg | 75 |
着色强度 | % | 98 |
倾注密度 | kg/m3 | 380 |
实施例二,每小时取乙烯焦油1625千克,高温煤焦油2600千克,芳烃油1300千克,蒽油975千克进行混合。
然后按下列步骤进行制备炭黑:1)将燃料油和预热后的空气充分混合通入燃烧室100中充分燃烧,形成燃烧气流通入喉管200中;2)将乙烯焦油、高温煤焦油、蒽油、芳烃油混合并雾化后通入喉管200中,所述喉管200内的温度为1900~1930摄氏度,并每隔一小时加入添加剂;所述添加剂为碳酸钾。当然,所述添加剂也可以其它传统的添加剂。
3)将步骤2中出来的烟气在反应室300中继续反应;4)将步骤3中的出来的烟气通入急冷室400之后喷入急冷水,迅速降低烟气温度,终止反应;5)将步骤4中的烟气通入停留室500停留一段时间,使喷入烟气中的急冷水能充分气化;6)将步骤5中的烟气通入炭黑收集中进行收集;7)将炭黑收集后的废气通入至废气处理装置700进行处理,然后排入大气中。
经过检测,本发明的炭黑,具有如下特性,大大优于国家标准。
具体指标 | 单位 | 本发明的炭黑 |
吸碘量 | g/kg | 80 |
DBP吸收值 | 10(-5)m3/kg | 102 |
CTAB吸收值 | 10(3)m3/kg | 80 |
氮吸附比表面积 | 10(3)m2/kg | 80 |
着色强度 | % | 100 |
倾注密度 | kg/m3 | 390 |
实施例三,每小时取乙烯焦油1300千克,高温煤焦油2925千克,芳烃油975千克,蒽油1300千克进行混合。
然后按下列步骤进行制备炭黑:1)将燃料油和预热后的空气充分混合通入燃烧室100中充分燃烧,形成燃烧气流通入喉管200中;2)将乙烯焦油、高温煤焦油、蒽油、芳烃油混合并雾化后通入喉管200中,所述喉管200内的温度为1900~1930摄氏度,并每隔一小时加入添加剂;所述添加剂为碳酸钾。当然,所述添加剂也可以其它传统的添加剂。
3)将步骤2中出来的烟气在反应室300中继续反应;4)将步骤3中的出来的烟气通入急冷室400之后喷入急冷水,迅速降低烟气温度,终止反应;5)将步骤4中的烟气通入停留室500停留一段时间,使喷入烟气中的急冷水能充分气化;6)将步骤5中的烟气通入炭黑收集中进行收集;7)将炭黑收集后的废气通入至废气处理装置700进行处理,然后排入大气中。
经过检测,本发明的炭黑,具有如下特性,大大优于国家标准:
具体指标 | 单位 | 本发明的炭黑 |
吸碘量 | g/kg | 85 |
DBP吸收值 | 10(-5)m3/kg | 105 |
CTAB吸收值 | 10(3)m3/kg | 85 |
氮吸附比表面积 | 10(3)m2/kg | 82 |
着色强度 | % | 110 |
倾注密度 | kg/m3 | 400 |
Claims (1)
1.一种炭黑的制备装置,其特征在于,包括燃烧室(100),所述燃烧室依次连接有喉管(200)、反应室(300)、急冷室(400)、停留室(500),所述停留室(500)连接有炭黑收集装置(600),所述炭黑收集装置(600)连接有废气处理装置(700);所述燃烧室(100)用于使燃料油和预热后的空气充分混合并完全燃烧;所述喉管(200)用于将“乙烯焦油、高温煤焦油、蒽油、芳烃油”雾化至燃烧气流中;所述反应室(300)用于生成炭黑,所述急冷室(400)用于喷入急冷水,以迅速降低烟气温度,终止反应;所述停留室(500)用于使烟气停留一段时间,使喷入烟气中的急冷水能充分气化;所述炭黑收集装置(600),包括筒体(61),所述筒体(61)的上端侧壁上设置有进气口(610),所述进气口(610)的轴心与所述筒体(61)其中一条切线平行,该筒体(61)上端呈圆柱形,所述筒体(61)内还设置有滤袋(63),所述筒体(61)的上方设置有一出气口(612),当炭黑进入进气口(610)后,沿着筒体(61)的内侧壁螺旋下降,从而形成离心作用,完成旋风分离器方式收集炭黑,当炭黑螺旋下降到底部时,又开始上升,上升过程中碰到滤袋(63),再次收集部分炭黑;所述炭黑废气处理装置(700),包括一处理室(71),所述处理室(71)的靠近底部的侧壁上开设有进气管道(710),所述处理室(71)的上端设置有出气管道(712),该处理室(71)的上端还设置有喷洒装置(73),所述进气管道(710)内设置有可转动的叶片(75),该叶片(75)在炭黑废气的带动下沿着进气管道(710)的轴心自转,所述进气管道(710)的内侧壁上设置有周向延伸的凹槽(7100),所述叶片的一端卡设在该凹槽(7100)内,炭黑制备设备过程中产生的废气通入至进气管道(710)中,叶片(75)在炭黑废气的带动下沿着进气管道(710)的轴心自转,然后碱液通过喷洒装置(73)喷洒至处理室(71)的内部,从而中和炭黑废气中的二氧化硫,当废气中的二氧化硫被中和后,通过出气管道(712)排放至大气中,中和过程中产生的硫酸钙或亚硫酸钙沿着处理室(71)的内侧壁下流到进气管道(710)处,由于叶片(75)一直在自转,因此硫酸钙或亚硫酸钙在叶片(75)的离心作用下,甩至其它地方,因此有效避免硫酸钙或亚硫酸钙结晶后堵塞进气管道(710)。
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