CN102910636B - 一种白炭黑合成液的洗涤脱水装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种白炭黑合成液的洗涤脱水装置，包括固液分离器、水洗罐、错流式膜过滤器、浓浆料贮槽和若干管道；固液分离器上设有合成液入口和母液出口，内部设有若干组过滤膜；固液分离器底部设有白炭黑浆液料出口，其与水洗罐连接；水洗罐内设有搅拌器，顶部设有白炭黑浆液料入口，底部设有洗涤物料出口，该洗涤物料出口与错流式膜过滤器连接；错流式膜过滤器内设有若干组浓缩过滤膜，顶部设有白炭黑浓缩浆料出口，白炭黑浓缩浆料出口通过三通管道与水洗罐和浓浆料贮槽分别连接。本发明提供的洗涤脱水装置，能对白炭黑合成液进行完全洗涤并脱水浓缩，同时可降低水耗，并得到硫酸钠含量不同的各种规格的白炭黑产品。

Description

一种白炭黑合成液的洗涤脱水装置

技术领域

本发明属于化工生产用设备技术领域，具体涉及一种白炭黑合成液的洗涤脱水装置。

背景技术

白炭黑又名水合二氧化硅，目前常规生产方法主要有气相法和沉淀法。其中，白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱、树脂增稠剂、天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。

我国沉淀法生产工艺主要是采用的以硫酸和水玻璃为原料生产，反应后得到的白炭黑合成液为二氧化硅、硫酸钠以及水的混合体系。因此，反应完成后还需对合成液进行洗涤、压滤、打浆和喷雾干燥，才能得到合格的白炭黑产品。传统的白炭黑合成液洗涤工艺是通过采用压滤机完成洗涤、压滤过程，该工艺耗水量大、洗涤不完全。

发明内容

本发明解决了现有技术中采用压滤机对白炭黑合成液进行洗涤、压滤存在耗水量大、洗涤不完全的技术问题，提供一种新的白炭黑合成液的洗涤脱水装置。

本发明的技术方案为：

一种白炭黑合成液的洗涤脱水装置，包括固液分离器、水洗罐、错流式膜过滤器、浓浆料贮槽和若干用于连接的管道；

所述固液分离器上设有合成液入口和母液出口，所述固液分离器内设有若干组过滤膜，且所述过滤膜位于合成液入口和母液出口之间；所述固液分离器的底部设有白炭黑浆液料出口，所述白炭黑浆液料出口通过第一管道与水洗罐连接；

所述水洗罐内设有搅拌器；水洗罐底部设有洗涤物料出口和清洗液出口，顶部设有白炭黑浆液料入口和洗涤液入口；水洗罐的洗涤物料出口通过第二管道与错流式膜过滤器连接；

所述错流式膜过滤器内设有若干组浓缩过滤膜；错流式膜过滤器底部设有物料入口、水相出口和清洗液入口；顶部设有白炭黑浓缩浆料出口，白炭黑浓缩浆料出口通过第三管道与水洗罐连接，且白炭黑浓缩浆料出口通过第五管道与浓浆料贮槽连接。

作为本发明的进一步改进，所述第一管道的一端与固液分离器的白炭黑浆液料出口连接，第一管道的另一端与水洗罐的浆液料入口连接；所述第一管道上设有出料阀。

作为本发明的进一步改进，所述合成液入口的前端设有进料阀，所述母液出口处设有出料阀。

作为本发明的进一步改进，所述合成液入口位于过滤膜下方，母液出口位于过滤膜上方。

作为本发明的进一步改进，所述固液分离器底部为锥形，白炭黑浆液料出口位于锥形底部；所述固液分离器的顶部还设有反吹口，反吹口的前端还设有阀门。 

作为本发明的进一步改进，所述第二管道的一端与水洗罐的洗涤物料出口连接，第二管道的另一端与错流式膜过滤器的物料入口连接；所述第二管道上设有泵、取样口和清水入口。

作为本发明的进一步改进，所述错流式膜过滤器顶部的白炭黑浓缩浆料出口还连接有第三管道，该第三管道的另一端与水洗罐连接。所述水洗罐顶部设有第二入口，所述第三管道的另一端与第二入口连接。

作为本发明的进一步改进，所述第二入口上还连接有用于疏通的第四管道，所述第四管道上连接有阀门。所述错流式膜过滤器的底部还设有清洗液入口。

作为本发明的进一步改进，所述固液分离器中过滤膜的数量为20~50。

作为本发明的进一步改进，所述错流式膜过滤器中浓缩过滤膜的数量为20~50。

本发明提供的洗涤脱水装置，通过先采用固液分离器对白炭黑合成稀浆液进行粗过滤，将含硫酸钠较高的水相母液先排出，剩余的白炭黑浆液料转入水洗罐中进行水洗，可节约洗涤工艺中水的用量；然后在水洗罐中对白炭黑浆液料进行洗涤，洗涤水用量可根据产品中对硫酸钠不同含量的要求进行调节，然后将洗涤后的物料转入错流式膜过滤器中进行浓缩，浓缩后得到的白炭黑浓缩浆料再进入水洗罐，并根据该浓缩浆料中硫酸钠的含量和白炭黑浓浆料中的水含量进行循环洗涤和浓缩，当该浓缩浆料中硫酸钠的含量和水含量达到工艺指标时，即该浓缩浆料记为合格的白炭黑浓浆料，此时即可将该合格的白炭黑浓浆料放入浓浆料贮槽，并从浓浆料贮槽底部排出进入到干燥系统。本发明提供的洗涤脱水装置能有效降低水耗，并得到硫酸钠含量不同的各种规格的白炭黑产品。

附图说明

图1为本发明提供的白炭黑合成液的洗涤脱水装置的结构示意图。

图中: 100——固液分离器，200——水洗罐，300——错流式膜过滤器，400——浓浆料贮槽；1——第一管道，2——第二管道，3——第三管道，4——第四管道，5——第五管道；10——过滤膜，11——合成液入口，12——母液出口，13——白炭黑浆液料出口，14——出料阀，15——反吹口；20——搅拌器，21——白炭黑浆液料入口，22——洗涤液入口，23——洗涤物料出口，24——第二入口，25——清洗液出口，26——泵，27——清水入口，28——取样口；30——浓缩过滤膜，31——物料入口，32——水相出口，33——白炭黑浓缩浆料出口，34——清洗液入口，35——浓浆料放料阀。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种白炭黑合成液的洗涤脱水装置，如图1所示，包括固液分离器100、水洗罐200、错流式膜过滤器300、浓浆料贮槽400和若干用于连接的管道。

其中，固液分离器100上设有合成液入口11和母液出口12，所述固液分离器100内设有若干组过滤膜10，且所述过滤膜10位于合成液入口11和母液出口12之间。具体地，合成液入口11位于过滤膜10下方，母液出口12位于过滤膜10上方。固液分离器100的底部设有白炭黑浆液料出口13，水洗罐200顶部设有白炭黑浆液料入口21。白炭黑浆液料出口13与水洗罐200的白炭黑浆液料入口21之间通过第一管道1连接。

过滤膜10用于对白炭黑合成稀浆液进行粗过滤，还含有自然沉降的过程。本发明中，所述固液分离器100中过滤膜10的数量可为20~50。过滤后，得到含硫酸钠的水相母液，其从母液出口12排出；而得到的白炭黑浆液料则从白炭黑浆液料出口13经过第一管道1进入水洗罐200中进行下一道工序。

如图1所示，第一管道1上设有出料阀14。合成液入口11的前端也可设有进料阀，母液出口12处设有出料阀。因此，先打开合成液入口11前端的进料阀和母液出口12处的出料阀，关闭第一管道1上的出料阀14，将白炭黑合成液送入固液分离器100内，通过过滤膜10进行固液分离，分离完成后，关闭合成液入口11前端的进料阀和母液出口12处的出料阀，打开第一管道1上的出料阀14和反吹口阀，将分离后得到的白炭黑浆液料通过第一管道1进入水洗罐200内。为保证分离后的白炭黑浆液料快速进入水洗罐200内，作为本发明的一种优选实施方式，所述固液分离器的顶部还设有反吹口15。更优选情况下，反吹口15的前端还可设置有阀门。

为方便白炭黑合成液中白炭黑的沉降和聚集，优选情况下，所述固液分离器100底部为锥形，白炭黑浆液料出口13位于锥形底部。

水洗罐200内设有搅拌器20，水洗罐200顶部设有洗涤液入口22；通过该洗涤液入口22通入洗涤液（例如热水），并通过搅拌器20搅拌水洗罐200内洗涤液与白炭黑浆液料的混合体系，从而对白炭黑浆液料进行充分洗涤。水洗罐200底部设有洗涤物料出口23和清洗液出口25，错流式膜过滤器300的底部设有物料入口31。物料出口23与物料入口31之间通过第二管道2连接。洗涤完成后的物料从物料出口23经过第二管道2进入错流式膜过滤器300内进行下一道工序。为方便洗涤后的物料进入错流式膜过滤器300中，优选情况下，第二管道2上设有泵26。本发明中，所述第二管道上还设有清水入口27和取样口28，其中清水入口27位于泵26的后端，而取样口28位于泵26的前端。清水入口27和取样口28上均设有对应的阀门。取样口28用于取样检测脱水后的白炭黑浓缩浆中硫酸钠的含量及浓浆料的水含量是否达到工艺控制指标。

本发明中，所述洗涤脱水装置可实现循环操作。具体地，达到产品要求指标的白炭黑浓缩浆料即为合格的白炭黑浓浆料，其可通过第五管道5进入浓浆料贮槽400，并通过该浓浆料贮槽400送入下一道工序，从而生产出合格的白炭黑产品。而未达到产品要求指标的白炭黑浓缩浆料则继续进行循环洗涤和浓缩。

错流式膜过滤器300内设有若干组浓缩过滤膜30，该浓缩过滤膜30用于对物料进行脱水过滤，以得到白炭黑浓缩浆料。所述错流式膜过滤器300中浓缩过滤膜30的数量可为20~50。

如图1所示，错流式膜过滤器300底部设有水相出口32，顶部设有白炭黑浓缩浆料出口33。物料脱水过滤后，得到的硫酸钠水相从水相出口32排出，而白炭黑浓缩浆料则从该白炭黑浓缩浆料出口33输出。

如图1所示，在错流式膜过滤器300顶部的白炭黑浓缩浆料出口33通过第三管道3与水洗罐200连接，同时，白炭黑浓缩浆料出口33还通过第五管道5与浓浆料贮槽400连接。具体地，白炭黑浓缩浆料出口33可通过一个三通接口同时与第三管道3和第五管道5连接，而水洗罐200顶部设有第二入口24，该第三管道3的另一端与第二入口24连接，第五管道5的另一端则与浓浆料贮槽400连接。第三管道3上设有阀门，该阀门位于第二入口24的前端。第五管道5上也设有阀门，即为浓浆料放料阀35，如图1所示。

经过脱水后白炭黑浓缩浆料可从白炭黑浓缩浆料出口33经第三管道3送回水洗罐200中进行循环洗涤脱水，即未达到工艺指标的白炭黑浓缩浆料可从白炭黑出口33经第三管道3送回水洗罐200中，继续进行洗涤，然后再经错流式膜过滤器300进行浓缩过滤，直至浓缩浆料中的工艺指标值达到工艺控制指标，以得到合格的白炭黑浓浆料。而达到工艺指标的白炭黑浓缩浆料（即为合格的白炭黑浓浆料）则通过第五管道5进入浓浆料贮槽400，并通过该浓浆料贮槽400送入下一道工序，以生产出合格的白炭黑产品。

作为本发明的另一种优选实施方式，水洗罐200的第二入口24上还连接有第四管道4，该第四管道4为用于疏通管道的辅助管道。

作为本发明的另一种优选实施方式，错流式膜过滤器300的底部还设有清洗液入口34，其作用是对错流式膜过滤器300及浓缩过滤膜30进行清洗。

本发明提供的洗涤脱水装置的工作原理为：

先关闭固液分离器100底部的出料阀14，打开固液分离器100的合成液入口11前端的进料阀和母液出口12处的出料阀，将白炭黑合成稀浆液以0.5MPa的压力（流速约17m³/h）从合成液入口11进入固液分离器100内，通过过滤膜10进行固液分离，分离后的含硫酸钠的水相母液从母液出口12排出。当合成液进料流量急速下降时，则浆液已加满，关闭合成液入口11前端的进料阀和母液出口12处的出料阀，打开第一管道1上的出料阀14和反吹口阀，将分离后的含白炭黑的浆液料匀速地经过第一管道1进入水洗罐200中，并取样分析白炭黑浆液料中硫酸钠含量，同时开启搅拌器20，从洗涤液入口22内匀速通入洗涤热水，热水的用量根据取样分析得到的硫酸钠含量数据和所需浓浆料中硫酸钠的含量计算得到，在水洗罐200中进行洗涤，热水加量完成后，再搅拌洗涤15分钟后用泵26将水洗罐200中的物料经第二管道2匀速的送入错流式膜过滤器300中通过浓缩过滤膜30进行脱水过滤，并通过第三管道3进行循环操作。如果脱水后的白炭黑浓缩浆料中硫酸钠的含量及浓浆料的水含量达到工艺控制指标，此时即为合格的白炭黑浓浆料，则关闭第三管道3上的阀门，开启第五管道5上的浓浆料放料阀35，将合格的白炭黑浓浆料送入浓浆料贮槽400，并通过该浓浆料贮槽400的底部出口送干燥工序。在将浓浆料送入浓浆料贮槽400的过程中，当水洗罐200的物料液位平到洗涤物料出口23的位置时，则关闭第五管道5上的浓浆料放料阀35和第二管道2上的泵26，打开第二管道2上的清水入口27前端的阀门和第三管道3上的阀门，关闭水相出口32处的阀门，将错流式膜过滤器300中的物料清洗到水洗罐200中，当第二入口24出清液后，关闭清水入口27前端的阀门，准备进行下一轮的作业。如果脱水后的白炭黑浓缩浆料中硫酸钠的含量偏高，则将该白炭黑浓缩浆料经第三管道3送回水洗罐200内进行再次洗涤，然后转入错流式膜过滤器300中再进行浓缩脱水，重复操作，直至脱水后的白炭黑浓缩浆料中硫酸钠的含量达到产品要求指标；因此，可得到硫酸钠含量不同的各种规格的白炭黑产品。脱水过滤后得到的硫酸钠水相通过底部的水相出口32排出，其可送入配制罐作为合成反应的助剂。

以上实施例仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，所作出的若干改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种白炭黑合成液的洗涤脱水装置，其特征在于，所述洗涤脱水装置包括固液分离器、水洗罐、错流式膜过滤器、浓浆料贮槽和若干用于连接的管道；

所述固液分离器上设有合成液入口和母液出口，所述固液分离器内设有若干组过滤膜，且所述过滤膜位于合成液入口和母液出口之间；所述固液分离器的底部设有白炭黑浆液料出口，所述白炭黑浆液料出口通过第一管道与水洗罐连接；

所述水洗罐内设有搅拌器；水洗罐底部设有洗涤物料出口和清洗液出口，顶部设有白炭黑浆液料入口和洗涤液入口；水洗罐的洗涤物料出口通过第二管道与错流式膜过滤器连接；

所述错流式膜过滤器内设有若干组浓缩过滤膜；错流式膜过滤器底部设有物料入口、水相出口和清洗液入口；顶部设有白炭黑浓缩浆料出口，白炭黑浓缩浆料出口通过第三管道与水洗罐连接，且白炭黑浓缩浆料出口通过第五管道与浓浆料贮槽连接。

2.根据权利要求1所述的洗涤脱水装置，其特征在于，所述第一管道的一端与固液分离器的白炭黑浆液料出口连接，第一管道的另一端与水洗罐的浆液料入口连接；所述第一管道上设有出料阀。

3.根据权利要求1或2所述的洗涤脱水装置，其特征在于，所述合成液入口的前端设有进料阀，母液出口处设有出料阀。

4.根据权利要求1所述的洗涤脱水装置，其特征在于，所述合成液入口位于过滤膜下方，母液出口位于过滤膜上方。

5.根据权利要求1所述的洗涤脱水装置，其特征在于，所述固液分离器底部为锥形，白炭黑浆液料出口位于锥形底部；所述固液分离器的顶部还设有反吹口，反吹口的前端还设有阀门。

6.根据权利要求1所述的洗涤脱水装置，其特征在于，所述错流式膜过滤器顶部的白炭黑浓缩浆料出口还连接有第三管道，该第三管道的另一端与水洗罐连接；

所述水洗罐顶部设有第二入口，所述第三管道的另一端与第二入口连接。

7.根据权利要求6所述的洗涤脱水装置，其特征在于，所述第二入口上还连接有用于疏通的第四管道，所述第四管道上连接有阀门；

所述错流式膜过滤器的底部还设有清洗液入口。

8.根据权利要求1所述的洗涤脱水装置，其特征在于，所述固液分离器中过滤膜的数量为20~50。

9.根据权利要求1所述的洗涤脱水装置，其特征在于，所述错流式膜过滤器中浓缩过滤膜的数量为20~50。

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