CN102702800B

CN102702800B - 一种炭黑及其制备装置和制备方法

Info

Publication number: CN102702800B
Application number: CN201210200675.1A
Authority: CN
Inventors: 黄锡甫; 朱社教; 周银春
Original assignee: Individual
Current assignee: Ningbo Detai Chemical Co ltd
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2032-06-18
Also published as: CN102702800A

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

一种炭黑及其制备装置和制备方法

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。

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。

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

1.一种炭黑的制备装置，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）。