CN103289449B - 一种炭黑、白炭黑一体化生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炭黑、白炭黑一体化生产方法，该方法与传统且各自独立工艺相比，可以实现碳酸钠的循环利用，并且充分利用在传统炭黑生产工艺中产生的二氧化碳和热量。因此，此方法通过整合优化工艺流程，实现低碳、低污染排放，达到循环利用的目的。

Description

一种炭黑、白炭黑一体化生产方法

本申请是申请号为201310027002．5，申请日为2013年3月25日的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及填料领域，特别涉及一种炭黑、白炭黑一体化生产方法。

背景技术

现代橡胶工业中，制造橡胶制品的胶料99％以上含有细粒子粉末状填料，它们的应用一方面是用作橡胶的补强材料，提高橡胶的物理机械性能和改善橡胶产品的使用性能；另一方面，又可赋予橡胶制品一些特殊的功能，诸如导电、导热、抗辐射性能、磁性能等，因此，填料在橡胶制品原材料的消耗量仅次于橡胶本身而一直位居第二。

传统的干法混炼技术由于其工艺混炼时间长、耗能高、粉尘多且分散性极差等原因使其湿法混炼技术成为越来越多的企业和科研机构的研究重点，其不仅能克服干法混炼的缺点，同时使硫化胶的物理机械性能和橡胶产品质量得到改进。

在湿法混炼技术中，以炭黑或白炭黑为代表的填料、合成橡胶溶液是尤为关键的原料。美国卡伯特公司作为全球知名的炭黑生产企业，其工艺主要如专利CN85101730、CN99809473所示，主要技术如下：首先生成燃料气体流，以保证具有足够的速度和热能，随后将原料注入燃烧气体中与高温燃烧气流混合，迅速裂解生成炭黑烟气，该烟气通过骤冷区以终止反应，将流出物流分离并回收炭黑产物。此技术是目前绝大多数的炭黑生产企业采用的工艺路线，但存在着尾气及二氧化碳排放和大量热能未能充分利用等问题。

CN102209586A中公开了来自碳化合物(比如炭黑、石墨)的工业生产或者来自糖热解的废热和残余气体用于生产电能，特别是用于操作熔炉，和／或将废热用于吸热过程中，但是该专利没有公开如何利用炭黑生产中产生的二氧化碳，并减少二氧化碳的排放。

白炭黑的生气工艺从20世纪60年代开始，其工艺特点为在水玻璃溶液中加入二氧化碳进行沉淀，再进行过滤和干燥，如专利GB1040462、GB1088343、US3427130所示。此技术中的二氧化碳需要进行采购和储存，因此工艺流程性上较复杂。随着生产工艺的发展，白炭黑的技术特点逐渐采用硫酸为酸化物质，如专利CA2403954、US5851502、US2002061404、US2003082090、US2007059232、US2008199384所示。此技术的特点在于：用硫酸替代二氧化碳后，白炭黑的沉淀速率加快，但是其副产品硫酸钠溶液必须进行处理后才能排放。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明的目的是提供一种填料、合成橡胶、湿法混炼胶一体化生产方法。本发明的另一个目的是提供一种使用该填料、合成橡胶、湿法混炼胶一体化生产方法制备的混炼胶。

本发明所述的填料、合成橡胶、湿法混炼胶一体化生产方法的优点为：1)一体化炭黑和白炭黑湿法混炼胶可突破现有橡胶材料的技术瓶颈，实现材料的应用性能，极限性能和加工性能的突破；2)更合理地利用和分配四个工艺中的物量和能量，从而大大降低生产总成本，通过循环利用，可持续发展实现产品利润最大化；3)炭黑，白炭黑，橡胶合成和混炼胶工艺的有效结合可以实现二氧化碳低排放，废料和废能的循环利用，开创全新的绿色环保型橡胶原材料制造和加工模式。

本发明进一步涉及如下实施方案：

1、一种炭黑、白炭黑一体化生产方法，其包括如下步骤：

(1)炭黑的生产：将燃料油或燃料气送至与主供风机提供的经空气预热器预热到一定温度下的空气在燃烧段混合、燃烧，产生高温燃烧气流；原料油经预热器预热至一定温度后喷入反应炉喉管段，与高温燃烧气流混合，迅速裂解，生产炭黑烟气；然后，喷入急冷水，降低烟气温度使反应终止，通过袋滤器后将炭黑分离出来；

(2)白炭黑的生产：将石英砂与纯碱在高温下进行反应制得工业水玻璃，工业水玻璃用水配制成溶液，然后通入步骤(1)的炭黑生产和尾气燃烧所产生的二氧化碳进行反应，使二氧化硅沉淀出来，再经过滤、洗涤、干燥制得白炭黑；

其中步骤(1)的炭黑生产和尾气燃烧中所产生的热量用于干燥白炭黑。

2、根据实施方式1所述的方法，其中白炭黑生产中所产生的碳酸钠回收后在白炭黑生产中的制造水玻璃中循环使用。

本发明的填料、合成橡胶、湿法混炼胶一体化生产方法中，当填料为炭黑时，生产方法具体为：

(1)炭黑的生产：将燃料油或燃料气送至与主供风机提供的经空气预热器预热到一定温度下的空气在燃烧段混合、燃烧，产生高温燃烧气流；原料油经预热器预热至一定温度后喷入反应炉喉管段，与高温燃烧气流混合，迅速裂解，生产炭黑烟气；然后，喷入急冷水，降低烟气温度使反应终止，通过袋滤器后将炭黑分离出来；

(2)合成橡胶的生产：单体在溶剂中在催化剂的作用下聚合制得聚合物，然后再经脱除催化剂后得到合成橡胶溶液；

(3)湿法混炼胶的生产：将步骤(1)得到的炭黑加入到步骤(2)得到的合成橡胶溶液中，通过搅拌、分散、凝聚得到混合物，脱溶剂后进行干燥，即为湿法混炼胶。

当填料为白炭黑时，生产方法具体为：

(1)白炭黑的生产：将石英砂与纯碱在高温下进行反应制得工业水玻璃，工业水玻璃用水配制成溶液，然后加入无机酸进行反应，使二氧化硅沉淀出来，再经过滤、洗涤、干燥制得白炭黑；

(2)合成橡胶的生产：单体在溶剂中在催化剂的作用下聚合制得聚合物，然后再经脱除催化剂后得到合成橡胶溶液；

(3)湿法混炼胶的生产：将步骤(1)得到的白炭黑加入到步骤(2)得到的合成橡胶溶液中，通过搅拌、分散、凝聚得到混合物，脱溶剂后进行干燥，即为湿法混炼胶。

当填料为炭黑和白炭黑时，生产方法具体为：

(1)炭黑的生产：将燃料油或燃料气送至与主供风机提供的经空气预热器预热到一定温度下的空气在燃烧段混合、燃烧，产生高温燃烧气流；原料油经预热器预热至一定温度后喷入反应炉喉管段，与高温燃烧气流混合，迅速裂解，生产炭黑烟气；然后，喷入急冷水，降低烟气温度使反应终止，通过袋滤器后将炭黑分离出来；

(2)白炭黑的生产：将石英砂与纯碱在高温下进行反应制得工业水玻璃，工业水玻璃用水配制成溶液，然后加入无机酸进行反应，使二氧化硅沉淀出来，再经过滤、洗涤、干燥制得白炭黑；

(3)合成橡胶的生产：单体在溶剂中在催化剂的作用下聚合制得聚合物，然后再经脱除催化剂后得到合成橡胶溶液；

(4)湿法混炼胶的生产：将步骤(1)得到的炭黑和步骤(2)得到的白炭黑加入到步骤(3)得到的合成橡胶溶液中，通过搅拌、分散、凝聚得到混合物，脱溶剂后进行干燥，即为湿法混炼胶。

本发明的炭黑生产方法为：将燃料油或燃料气送至与主供风机提供的经空气预热器预热到一定温度下的空气在燃烧段混合、燃烧，产生高温燃烧气流；原料油经预热器预热至一定温度后喷入反应炉喉管段，与高温燃烧气流混合，迅速裂解，生产炭黑烟气；然后，喷入急冷水，降低烟气温度使反应终止，通过袋滤器后将炭黑分离出来。

本发明炭黑生产和尾气燃烧所产生的热量可以用于干燥白炭黑和湿法混炼胶；炭黑生产和尾气燃烧产生的二氧化碳可以用于白炭黑的生产，用于代替无机酸来酸化工业水玻璃溶液。

本发明的白炭黑生产方法为：将石英砂与纯碱在高温下进行反应制得工业水玻璃，工业水玻璃用水配制成溶液，然后通入炭黑生产和尾气燃烧产生的二氧化碳进行反应，使二氧化硅沉淀出来，再经过滤、洗涤，并且利用炭黑生产中产生的热量进行干燥制得白炭黑，其中白炭黑生产中所产生的碳酸钠回收后在制造水玻璃中循环使用。

本发明的合成橡胶生产方法为：单体在溶剂中在催化剂的作用下聚合制得聚合物，然后再经脱除催化剂后得到合成橡胶溶液。

所述合成橡胶为直接从制备溶聚橡胶生产线中获得，所述溶聚橡胶为用乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、已烯、庚烯、4-7个碳原子的双烯或6-7个碳原子的三烯、或含其它原子或官能团的烯类单体的均聚或共聚聚合物，所述其他原子或官能团为硅原子、氟原子、氯原子、氮原子、氧原子、硫原子、酯基团，氨基酯基团，氰基，也包括含有上述单体的均聚物和共聚物，其中包括但并不限于聚丁二烯、聚异戊二烯、丁苯胶、乙丙胶、丁基胶、丁腈胶、氯丁胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丙烯酸酯橡胶等。橡胶的分子量为1千至4000万，优选5千至3000万，更优选1万至800万。

本发明的湿法混炼胶生产方法可以包括如下步骤：

步骤1)：将填料加入到橡胶溶液中，通过搅拌形成橡胶／填料/溶剂混合物；

步骤2)：将步骤1)中的橡胶／填料／溶剂混合物送入凝聚器中，并在凝聚器中与氮气、水蒸气、水、填料水浆和油中的一种或多种流体相接触并混合后凝聚，得到橡胶／填料复合物与溶剂的混合物；

步骤3)：脱除溶剂并对所述的混合物进行干燥，得到橡胶／填料母炼胶。

本发明的橡胶母炼胶的连续式制造方法还任选包括回收步骤3)所脱除的溶剂以循环利用的步骤。此外，在步骤1)和／或步骤2)中任选添加一种或多种选自但不限于油、防老剂、偶联剂、活性剂、抗氧化剂、阻燃剂、热稳定剂、光稳定剂、染料、颜料、硫化剂和促进剂的添加剂。

本发明的湿法混炼胶生产方法中的步骤1)可以使用本领域公知的方法实现。步骤1)中所述的搅拌可以使用一般搅拌机完成，包括但不限于叶片式搅拌机，槽式搅拌机，行星式搅拌机，曲拐式搅拌机等。

本发明的湿法混炼胶生产方法中的步骤1)还可以进一步包括细分散步骤，所述的细分散可以通过如下方式实施：将上述搅拌所得的混合物通过一个喷嘴在高压高剪切的情况下喷出，以改善填料和／或添加剂的分散；使上述喷出物通过一个多弯头管使混合液在管中与管壁撞击增加填料和／或添加剂的分散性；或使喷出物通过个管内径多次收放变化的管路来变换剪切应力而增加填料和／或添加剂的分散。所用压力范围从2MPa至60MPa，优选10MPa至40MPa。

所述的细分散后所形成的混合物还可以通过下述精分散进一步改善填料和／或添加剂在橡胶溶液中的分散：

i．将所述细分散之后的混合物连续加入球磨机和／或胶体磨中进行分散，使填料和／或添加剂均匀的分散在橡胶溶液中；

ii．将所述细分散之后的混合物连续加入到研磨机中进行研磨以使填料和／或添加剂充分分散在橡胶溶液中，该研磨机具有一组或多组高速转动的平面磨盘和固定在研磨机套筒上并与平面磨盘相间的固定销钉或定盘。

iii．将所述细分散之后的混合物连续加入到研磨机中进行研磨，该研磨机具有转动方向相反的两个叶片，所述叶片具有细孔流槽，在高压下可以通过旋转的叶片提高填料和／或添加剂在橡胶溶液中的分散程度。所用压力范围从2MPa至60MPa，优选10MPa至40MPa。

iv．将所述细分散之后的混合物连续地加入到多层高压狭缝分散机中，使混合物在高压下从两层之间狭缝中挤出，此时产生的强剪切力可提高填料和／或添加剂在橡胶溶液中的分散程度。所用压力范围从2MPa至60MPa，优选10MPa至40MPa。

v．将所述细分散之后的混合物连续地加入到动力分散器中进行分散，所述动力分散器的高速旋转的转子上有许多径向分布的狭缝或孔，混合物以高速撞击在定子表面上以使填料和／或添加剂均匀地分散在橡胶溶液中。

上述五种细分散方法中的两种或两种以上可以相互串联使用。

所述橡胶溶液中的溶剂均为各种橡胶的良溶剂。溶剂具体可以是脂肪烃溶剂、芳香烃溶剂、氯化烃溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂和酯类溶剂，所述脂肪烃溶剂包括但并不限于各种溶剂汽油、环烷烃、取代环烷烃、正烷烃，所述芳香烃溶剂包括但不限于苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯，所述氯化烃溶剂包括但不限于二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、氯苯、四氯乙烯、氯甲苯。橡胶在溶液中的浓度范围为1％重量至60％重量，优选5％重量至40％重量，更优选10％重量至30％重量。

本发明的湿法混炼胶生产方法中的步骤1)也可以同时加入添加剂。添加剂可任选包括但不限于油、防老剂、偶联剂、活性剂、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、阻燃剂、染料、颜料、硫化剂或促进剂的添加剂中的一种或多种。所用添加剂的用量均为常规用量，或根据实际情况的要求进行调整。

在本发明的湿法混炼胶生产方法中的步骤2)中，将步骤1)中的橡胶/填料／溶剂混合物送入凝聚器中，并在凝聚器中与氮气、水蒸气、填料水浆和油中的一种或多种流体相接触并混合后凝聚，得到橡胶／填料复合物与溶剂的混合物。

本发明的湿法混炼胶生产方法中的步骤2)中使用的凝聚器可以为具有一个或两个以上进料口的管式凝聚器，其中所述进料口的进料方向可以与管式凝聚器管的轴向方向平行，出口处于管的末端，也可以与管式凝聚器管的轴向方向呈1-180°角，优选呈20-120°角，更优选呈70-100°角，最优选呈85-95°角。当进料口为多个时，部分进料口的进料方向与管式凝聚器管的轴向方向平行；其余的进料口的进料方向与管式凝聚器的筒的轴向方向呈1-180°角，优选呈20-120°角，更优选呈70-100°角，最优选呈85-95°角，各进料口的进料方向在与管轴心垂直的横截面上的投影为该横截面的半径方向至该横截面的切线方向之间的任何方向，优选为半径方向，或者为切线方向。所述的进料口均处于与管的轴向相垂直的同一平面上或者所述的进料口处于不同的平面上。

本发明的湿法混炼胶生产方法中的步骤2)中使用的凝聚器也可以为由两个或三个以上相互同心的管组成，其中每个管具有一个或两个以上的进料口，所述进料口的进料方向为平行于管的轴向方向或为管的切线方向，出口处于管的末端。流体可以直接通入，也可以从管壁的切线方向通入。每个管的进料口的末端可以在同一平面内，也可以由内向外每个管的进料口的末端依次变长或由内向外每个管的进料口的末端依次变短。

本发明的湿法混炼胶生产方法中的步骤2)中使用的凝聚器也可以为筒式凝聚器，该筒式凝聚器只有一个进料口，该进料口位于筒式凝聚器的上端或筒壁上，出口位于筒的下端。流体可以通过进料口直接注入凝聚器，也可以沿筒壁以切线的方向注入凝聚器。

本发明的湿法混炼胶生产方法中的步骤2)中使用的凝聚器也可以为上部是筒状，下部是圆锥状的筒锥式结构，并具有一个或两个以上进料口。进料口的进料方向可以为筒壁的切线方向；各进料口可以处于同一平面，也可以处于不同平面。进料口的进料方向也可以与筒的轴向方向垂直或与筒的轴向方向呈1-180°角，优选20-110°角，更优选70-100°角，最优选85-95°角，各进料口的进料方向在与筒轴心垂直的横截面的投影为该横截面的半径方向至该横截面的切线方向之间的任何方向，优选为该横截面的切线方向。

本发明的湿法混炼胶生产方法中的步骤2)中所述的氮气、水蒸气、填料水浆和油中的一种或多种流体和步骤1)中得到的橡胶／填料／溶剂混合物通过一个或多个进料口进入凝聚器，其中氮气的温度为20-300℃，水蒸气的温度为100-300℃，液体水的温度为20-100℃，油的温度为20-300℃，填料水浆的温度为20-100℃。所述油为橡胶领域制造充油橡胶常用的油。步骤1)中任选使用的油可以与步骤2)中使用的油相同或不同。步骤1)中使用的填料可以与步骤2)中使用的填料相同或不同。

本发明的湿法混炼胶生产方法中的步骤3)中的干燥步骤为利用炭黑生产和尾气燃烧所产生的热量进行干燥。

所述的回收溶剂的方法可以使用本领域中任何已知的方法，如将汽化的溶剂通过表面冷凝或直接接触冷凝的方法加以回收。当使用直接冷凝接触的方法时冷却剂可以采用水。

本发明的技术方案有如下优势：

在现代的工业生产中，无论是炭黑、白炭黑为代表的填料生产企业，还是合成橡胶和湿法混炼胶生产企业都是各自独立进行工业化生产。在单一产品的生产过程中，存在着物料和能量极大的浪费。

在炭黑产品的生产中，将燃料油或燃料气泵送至与主供风机提供的经空气预热器预热到一定温度下的空气在燃烧段混合、燃烧，产生高温燃烧气流；原料油经预热器预热至一定温度后喷入反应炉喉管段，与高温燃烧气流混合，迅速裂解，生产炭黑烟气；然后，喷入急冷水，降低烟气温度使反应终止，通过袋滤器后将炭黑进行分离，再通过造粒、干燥、成品包装后成为市售产品。同时，在生产过程中产生的二氧化碳、氮气等尾气和大量的热量直接排放大气。

本发明中炭黑生产技术有如下优势：1)省去造粒、干燥、成品包装等后处理步骤和设备，降低生产成本；2)生产的余热和尾气燃烧的热量可用于白炭黑和湿法混炼胶的生产，使其热量充分利用，降低生产成本；3)尾气中的二氧化碳代替其它酸性物质用于生产白炭黑，降低生产成本，并减少二氧化碳的排放；4)尾气中的氮气可用于湿法母炼胶的干燥。

在白炭黑的生产中，将石英砂与纯碱制得工业水玻璃溶于水后进行酸化，使二氧化硅沉淀出来，再经过滤、洗涤、干燥、碾压、造粒和包装后即为白炭黑产品。

本发明中白炭黑生产技术有如下优势：1)省去碾压、造粒、包装等后处理步骤和设备，降低生产成本；2)将炭黑生产过程中产生的二氧化碳用作白炭黑生产中的酸性物质，降低生产成本，并减少二氧化碳排放；3)白炭黑生产过程中的副产品碳酸钠可回收循环用于白炭黑原料水玻璃的制造，达到无废物、并减少污染的排放；4)在白炭黑生产中，需要用到大量的热量进行反应和白炭黑的干燥，这些热量由炭黑生产过程中产生的余热和尾气燃烧的热量提供从而实现热能的充分利用。

在合成橡胶的生产过程中，单体在溶剂中在催化剂的作用下聚合制得聚合物，然后再经脱除催化剂后得到合成橡胶溶液，再经干燥等后处理工序成为产品。在本发明技术中，将橡胶溶液直接为湿法混炼胶提供原料，不仅省去后处理工艺和设备，还提高了生产效率，降低成本。

在本发明的湿法混炼胶生产过程中，直接使用合成橡胶溶液，采用未造粒的填料，省却填料粉碎工序，改善填料分散性能，同时利用炭黑生产和尾气燃烧的热量进行干燥，炭黑生产的尾气燃烧分离出二氧化碳后，所得气体基本上是氮气。该氮气加热后可作为凝聚混合物的惰性干燥介质，节省能源，降低成本。

因此，与填料、合成橡胶、湿法混炼胶各自独立的生产工艺相比，本发明通过四个工艺过程有效地结合，实现材料技术和性能的突破、能源及能耗的合理利用和分配、社会效益的最大化，达到低碳、低污染排放和循环利用的目的。

具体实施方式

下面用实施例进一步描述本发明，但是本发明的范围不受这些实施例的限制。

(一)实施例中实验数据用以下仪器设备及测定方法测定：

表1橡胶样品制备的仪器设备

序号	设备名称	规格型号	生产厂家
				1	密炼机	XSM-1／10-120	上海科创橡塑机械设备有限公司
2	开炼机	152．5*320	广东省湛江机械厂
				3	平板硫化机	XLB-D600*600	浙江湖州东方机械有限公司

表2硫化胶物理性能的测试方法及仪器

(二)实施例及对比例

原料：

合成聚异戊二烯橡胶，IR-70，青岛伊科思新材料有限公司；

异戊二烯，青岛伊科思新材料有限公司；

燃料油，淄博胜飞化工有限公司；

白炭黑，H833，无锡恒诚硅业有限公司；

炭黑，N234，卡博特(中国)投资有限公司；

氧化锌，大连氧化锌厂；

硬脂酸，PF1808，马来西亚立成有限公司；

防老剂4020，Flexsys Chemical(M)Sdn Bhd；

硅烷偶联剂Si69，南京曙光化工集团有限公司；

促进剂CZ，山东尚舜化工有限公司；

促进剂DPG，山东单县化工有限公司；

硫黄，临沂罗庄新安化工厂。

对比例1

在密炼机内将30份白炭黑、30份炭黑、4份硅烷偶联剂Si69加入到100份合成顺式聚异戊二烯中进行混炼，当填料混入橡胶后，加入3．5份氧化锌、2份硬脂酸、2份防老剂4020后再混炼2分钟从密炼机中卸料，然后在开炼机上过辊下片得预混胶。停放8小时后，将2份促进剂CZ、1份促进剂DPG和1．6份硫黄开炼机上加入预混胶中制得混炼胶。经下片，停放8小时后，在150℃平板硫化机中硫化至正硫化，制得干法硫化胶1。

对比例1采用直接购买的白炭黑、炭黑和合成橡胶，这些原料均是单独生产，而且都包含后续的处理步骤，如粉碎，干燥，包装，储存和运输等，尤其炭黑的生产中还产生大量的尾气二氧化碳和热量的排放，白炭黑的生产中也有副产品的排放，合成橡胶还包括脱溶剂，干燥等后续步骤和设备。

实施例1

将燃料油泵送至与主供风机提供的经空气预热器预热到850℃的空气在燃烧段混合、燃烧，产生约1900℃的高温燃烧气流;原料油经预热器预热至一定温度后喷入反应炉喉管段，与高温燃烧气流混合，迅速裂解，生产炭黑烟气;然后，喷入急冷水，降低烟气温度使反应终止，通过袋滤器后将分离出来的炭黑送进湿法混炼胶的工艺中，尾气燃烧后从中分离出来的二氧化碳用于白炭黑的生产工艺中，氮气用于湿法混炼工艺中，产生的大量热量在白炭黑和湿法混炼工序中使用。

将炭黑生产中尾气进行处理后的二氧化碳通入pH值为12.5-13.5的工业水玻璃溶液中，反应到溶液pH值为8.5-9.0时，停止通入二氧化碳气体，再经过滤、洗涤和利用炭黑生产中产生的热量干燥制得白炭黑送至湿法混炼工艺中。

异戊二烯单体用锂为催化剂，以己烷作溶剂的间歇溶液聚合制得聚合物，再经脱除催化剂后得到异戊橡胶溶液。

在含有13%异戊橡胶溶液中，以橡胶100份计加入30份如上述生产的炭黑、30份如上述生产的白炭黑、4份硅烷偶联剂5i69、2份防老剂4020、3.5份氧化锌、2份硬脂酸混入异戊胶溶液中，经混合后在30MPa的压力下经过一个入口注入到三进口的直管式混合凝聚器中，同时将炭黑生产尾气锅炉所生产的0.5MPa水蒸汽通过另外两个入口通入凝聚器中，所得混合物通过凝聚器的一个喷嘴出口喷入干燥器，该干燥器利用炭黑生产中产生的热量进行干燥，形成固体粉末状物质，再经干燥后即为母炼胶1。

将母炼胶1在开炼机上包辊后，加入2份促进剂CZ、1份促进剂DPG和1.6份硫黄薄通下片，停放8小时后，在150℃的平板硫化机中硫化至正硫化，制得湿法硫化胶1。

对比例2

在密炼机内将3.5份氧化锌、2份硬脂酸、2份防老剂4020、55份炭黑加入到100份合成顺式聚异戊二烯中进行混炼，混炼2分钟从密炼机中卸料，然后在开炼机上过辊下片得预混胶。停放8小时后，将L3份促进剂CZ和1.2份硫黄在开炼机上加入预混胶中制得混炼胶。经下片，停放8小时后，在150℃平板硫化机中硫化至正硫化，制得干法硫化胶2。

对比例2采用直接购买的炭黑和合成橡胶，这些原料均是单独生产，而且都包含后续的处理步骤，如粉碎，干燥，包装，储存和运输等，尤其炭黑的生产中还产生大量的尾气二氧化碳和热量的排放，合成橡胶还包括脱溶剂，干燥等后续步骤和设备。

实施例2

将燃料油泵送至与主供风机提供的经空气预热器预热到850℃的空气在燃烧段混合、燃烧，产生约1900℃的高温燃烧气流；原料油经预热器预热至一定温度后喷入反应炉喉管段，与高温燃烧气流混合，迅速裂解，生产炭黑烟气；然后，喷入急冷水，降低烟气温度使反应终止，通过袋滤器后将分离出来的炭黑用于湿法混炼胶的工艺中，尾气在尾气锅炉中燃烧生产的二氧化碳用于白炭黑的生产工艺中，产生的热量在白炭黑和湿法混炼工序中使用。

异戊二烯单体用锂为催化剂，以已烷作溶剂的间歇溶液聚合制得聚合物，再经脱除催化剂后得到异戊橡胶溶液。

在含有13％异戊橡胶溶液中，以橡胶100份计加入55份如上述生产的炭黑、2份防老剂4020、3．5份氧化锌、2份硬脂酸混入异戊胶溶液中，经混合后在30MPa的压力下经过一个入口注入到三进口的直管式混合凝聚器中，同时将炭黑尾气锅炉所生产的0．5MPa水蒸汽通过另外两个入口通入凝聚器中，所得混合物通过凝聚器的一个喷嘴出口喷入干燥器，该干燥器利用炭黑生产中产生的热量进行干燥，形成固体粉末状物质，再经干燥后即为母炼胶2。

将母炼胶2在开炼机上包辊后，加入1.3剂CZ和1.2硫黄后薄通下片，停放8小时后，在150℃的平板硫化机上硫化至正硫化，制得湿法硫化胶2。

表3湿、干法硫化胶的物理性能

表3为在不同配方及工艺下湿法母炼胶的实施例和干法混炼胶的对比例所得到的硫化胶的物理性能。从中可以看出，在相同配方下，湿法母炼胶与干法母炼胶相比，填料在橡胶中的分散性大大提高，硫化胶的硬度较低，拉伸强度和扯断伸长率较高，弹性高，动态压缩生热低，耐磨性能较好。同时，在湿法混炼胶的制备过程中，炭黑、白炭黑、合成橡胶作为主要原料都省去后处理步骤，并将炭黑生产过程中所产生的热量和二氧化碳进行充分利用，节省大量的能源和原料的消耗，降低了生产成本，并实现二氧化碳的低排放。

Claims (2)

1.一种炭黑、白炭黑一体化生产方法，其包括如下步骤：

(1)炭黑的生产：将燃料油或燃料气送至与主供风机提供的经空气预热器预热到一定温度下的空气在燃烧段混合、燃烧，产生高温燃烧气流；原料油经预热器预热至一定温度后喷入反应炉喉管段，与高温燃烧气流混合，迅速裂解，生产炭黑烟气；然后，喷入急冷水，降低烟气温度使反应终止，通过袋滤器后将炭黑分离出来；

(2)白炭黑的生产：将石英砂与纯碱在高温下进行反应制得工业水玻璃，工业水玻璃用水配制成溶液，然后通入步骤(1)的炭黑生产和尾气燃烧所产生的二氧化碳进行反应，使二氧化硅沉淀出来，再经过滤、洗涤、干燥制得白炭黑；

其中：

步骤(1)的炭黑生产和尾气燃烧中所产生的热量用于干燥步骤(2)中的白炭黑及用于湿法混炼胶的生产过程中，尾气中的氮气用于湿法混炼胶的干燥；

步骤(1)和步骤(2)生产的炭黑和白炭黑直接加入到合成橡胶溶液中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中白炭黑生产中所产生的碳酸钠回收后在白炭黑生产中的制造水玻璃中循环使用。