CN104672953A - 具有超长停留段的色素炭黑反应炉及其产出的色素炭黑 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有超长停留段的色素炭黑反应炉,从功能上可以分成五段:第一段为液态或气态燃料与适量预热空气充分混合燃烧并产生高扩散湍流火焰的燃烧段;第二段为喷入经过预热的芳烃原料油的喉管段;第三段为雾状的芳烃原料油发生热裂解反应、炭黑晶核生成并成长的反应段;第四段为向反应炉径向喷入雾状急冷水以终止炭黑热裂解反应的急冷段;第五段为比普通反应炉相对超长的、对炭黑进行活化处理的停留段。本发明还公开了该炭黑反应炉生产出的色素炭黑。本发明加长反应炉的停留段,能显著提高色素炭黑产品的甲苯透光率、降低多环芳烃含量、提高炭黑的表面光滑度,有利于提高炭黑在涂料、油墨、塑胶等应用体系里的分散性。

Description

具有超长停留段的色素炭黑反应炉及其产出的色素炭黑
技术领域
本发明涉及一种具有超长停留段的色素炭黑反应炉及其产出的色素炭黑,属于炭黑生产领域。
背景技术
炉法炭黑的反应炉是炭黑生产装置的核心设备,炭黑炉法炭黑工业的技术进步归根结底是炭黑反应炉的技术进步。
1971年,国际上出现一系列新品种胎面炭黑,称为新工艺炭黑,由于其收率高、性能好,很快成为炉法炭黑的主流产品,生产新工艺炭黑反应炉被称为新工艺炭黑反应炉或称第二代反应炉,它的最大特点是把炭黑生产的燃烧和裂解两个阶段较好地分开,和原有的反应炉相比,炭黑收率提高的15%,其产品在结构、表面积和原有品种水平接近的情况下,耐磨性能达到高一级别的水平。
本发明涉及的炭黑反应炉就是在近年来新工艺炭黑反应炉的基础上发展起来的五段式炭黑反应炉基础上特别地加长停留段而形成的。
全世界每年生产的炭黑有90%作为补强剂使用在橡胶领域,只有不到10%作为着色剂使用到涂料、油墨,塑胶领域,这些炭黑称之为色素炭黑。由于色素炭黑的市场小、品种多,用炉法炭黑生产技术来生产色素炭黑产品,一般生产线的产能较低,只在3000~10000吨/年,只能采用干法造粒技术,甚至根本不造粒。
普通的炉法色素炭黑反应炉的停留段一般只有5~7段,每段的长度约为1200~1600毫米,将停留段设计的较短主要是为了降低造价、减少维护成本、提高热能的利用率。使用这样的反应炉生产的色素炭黑产品普遍存在两个问题:第一是炭黑不易分散。由于色素炭黑的粒径只有6~100纳米,表面能高,炭黑是所有颜料中最难分散的。第二是生产出的部分产品炭黑表面吸附有未裂解的油状烃类物质,造成甲苯透光率偏低,多环芳烃含量偏高,加剧了炭黑在应用体系里的分散难度,同时多环芳烃对人体健康有伤害,不符合环保健康安全的要求。
本发明为解决这些问题提供了技术手段。
发明内容
本发明提供了一种提高色素炭黑产品的甲苯透光率的炉法色素炭黑反应炉。
本发明的方案如下:一种炉法色素炭黑反应炉,所述炭黑反应炉从功能上可以分成五段:
第一段为液态或气态燃料与适量预热空气充分混合燃烧并产生高扩散湍流火焰的燃烧段;
第二段为喷入经过预热的芳烃原料油的喉管段;
第三段为雾状的芳烃原料油发生热裂解反应、炭黑晶核生成并成长的反应段;
第四段为向反应炉径向喷入雾状急冷水,以终止炭黑热裂解反应的急冷段;
第五段为在1000°C左右的条件下对炭黑进行活化处理的停留段,停留段为12节以上,每节的长度约为1200~1600毫米。
进一步,反应炉为气密性钢制圆筒体,反应炉的圆形筒体的中间为炉腔,炉壁从内到外分三层结构:最里层为能够耐近2000°C高温气体冲刷的Al2O3、Cr2O3和ZrO2刚玉耐火材料混合而成砌筑或浇筑而成反应炉内衬,中间层为高铝钢钎维及轻质高铝耐火材料制成的保温层,最外层的炉壳由碳钢板材卷焊而成的保护层。
进一步,反应炉为分节砌筑组装,其中反应段为一节,长度约为2400~2800毫米;喉管段为一节,长度约为250~2800毫米;而急冷段、反应段、停留段皆由多节构成,每节的长度约为1200~1600毫米,每节炉体下有滑轮,整个反应炉逐节相连,用法兰连接起来,以便于分节拆卸,整节更换备件。
进一步,炭黑反应炉停留段的节数为14节。
本发明还提供了一种色素炭黑,由上述具有超长停留段的炉法色素炭黑反应炉生产而得,具有高甲苯透光率,多环芳烃含量低,炭黑的表面光滑,有利于提高炭黑在涂料、油墨、塑胶等应用体系里的分散性。
炉法炭黑反应炉的停留段一般在3~7节之间,不同于一般的炉法生产反应炉,本发明反应炉停留段的长度要求在12节以上,其意义在于:
用炉法炭黑生产线生产色素炭黑时,在1000°C的高温条件下,延长炭黑烟气在停留段的停留时间有利于让吸附在炭黑微粒表面的未裂解的芳烃油类及时焦化,变成焦炭,再经微米粉碎机粉碎混入产品体系,从而升高甲苯透光率、降低多环芳烃含量。
另一方面,延长炭黑烟气在停留段的停留时间有利于炭黑的石墨化过程。炭黑的石墨化是指碳黑在惰性气体(通常为氩气)保护下加热(2700 ℃左右),炭黑晶型由无定型、乱层结构向三维石墨结构转化的相变过程。炭黑的石墨化使得碳黑内部和表面的大空隙结构被破坏,表面生成光滑、无孔的石墨晶型结构,经过石墨化处理,炭黑的密度提高、表面光滑度提高、结构胶减少。
无论是升高甲苯透光率还是提高炭黑表面的光滑性,其最终目的是改善炭黑在涂料、油墨、塑胶等应用体系里的分散性。
本发明的有益效果:
1、技术成熟可靠;
2、与传统的炉法炭黑反应炉相比,能明显地提高产品得率;
3、与传统的炉法炭黑反应炉相比,炭黑产品的粒径分布窄,有较高的着色强度;
4、加长停留段,能提高色素炭黑产品的甲苯透光率、能提高炭黑的表面光滑度,有利于提高炭黑在涂料、油墨、塑胶等应用体系里的分散性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
在图中,1、燃烧段 2、喉管段 3、反应段 4、急冷段 5、停留段。
具体实施方式
本发明所说的炭黑反应炉从功能上可以分成五段:
第一段为燃烧段1,在燃烧段1,一定压力下输入的液态或气态燃料与适量预热空气充分混合,燃烧并产生高扩散湍流火焰,燃烧温度达到1600~2000°C,燃烧火焰为芳烃原料油的热裂解提供了必要条件。
第二段为喉管段2,在喉管段2,经过预热的芳烃原料油通过油枪在0.4~0.8Mpa的压力下充分雾化,径向喷入,与燃烧段过来的高速、高温气流充分混合。
第三段为反应段3,在反应段3,高温下的雾状的芳烃原料油发生热裂解反应、炭黑的晶核生成并成长。
第四段为急冷段4,在急冷段4,安装有多排水枪,可根据生产炭黑品种的不同,在不同的位置、0.6~0.8Mpa的压力下向反应炉径向喷入雾状急冷水,以终止炭黑的热裂解反应。
第五段为停留段5(又称“烟道”、“活化段”),在停留段5里,经过急冷的炭黑微尘混合在尾气(主要成分是水蒸气、一氧化碳、氢气等)中,温度依然在1000°C左右,炭黑将被送往空气预热器进一步降温;停留段为12节以上,每节的长度约为1200~1600毫米。
本发明的炉法色素炭黑反应炉为气密性钢制圆筒体,反应炉的圆形筒体的中间为炉腔,内孔的直径大小由炭黑反应装置的产能决定,炉壁从内到外分三层结构:最里层为能够耐近2000°C高温气体冲刷的Al2O3、Cr2O3和ZrO2刚玉耐火材料砌筑或浇筑而成反应炉内衬,由于燃烧段的内衬需要承受更高的温度,厚度约为130~150毫米,其余各段的内衬厚度约为100~120毫米;反应炉壁的中间层由高铝钢钎维及轻质高铝耐火材料构成,其中燃烧段的厚度约为220~240毫米,其余各段的中间保温层的厚度约为180~200毫米;最外层的炉壳由碳钢板材卷焊而成的保护层,钢板的厚度约为23毫米。
为了便于砌筑、保养、运输、拆卸,整段更换备件,本发明的反应炉为分段砌筑组装设计,其中反应段为一节,长度约为2400~2800毫米,喉管段为一节,长度约为250~2800毫米,而急冷段、反应段、停留段皆由多节构成,每节的长度约为1200~1600毫米,每节炉体下有滑轮,整个反应炉逐节相连,用法兰连接起来,以便于分节拆卸,整节更换备件。
本发明的炭黑反应炉停留段在12节以上。
实施例:
在传统的炉法炭黑生产线上生产色素炭黑,反应炉的燃烧段、喉管段、反应段、急冷段的结构完全相同,所有的反应炉控制工艺、控制参数也完全相同,只是改变停留段的长度,本发明选择每节长度为1600毫米的停留段,分别实施7节、14节和28节三种进行试验对比,得到的比较结果如表1所示:
表1   不同停留段对炭黑分散性影响比较表
从上表的比较结果可以看出,加长停留段,能提高色素炭黑产品的甲苯透光率、降低多环芳烃含量、提高炭黑的表面光滑度,有利于满足环保安全要求,有利于提高炭黑在涂料、油墨、塑胶等应用体系里的分散性。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明,但是应该指明的是,我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改,其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时,均应在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有超长停留段的色素炭黑反应炉,其特征在于,所述炭黑反应炉从功能上可以分成五段:
第一段为液态或气态燃料与适量预热空气充分混合燃烧并产生高扩散湍流火焰的燃烧段;
第二段为喷入经过预热的芳烃原料油的喉管段;
第三段为雾状的芳烃原料油发生热裂解反应、炭黑晶核生成并成长的反应段;
第四段为向反应炉径向喷入雾状急冷水,以终止炭黑热裂解反应的急冷段;
第五段为在1000°C左右的条件下对炭黑进行活化处理的停留段,停留段为12节以上,每节的长度约为1200~1600毫米。
2.根据权利要求1所述的一种具有超长停留段的色素炭黑反应炉,其特征在于:反应炉为气密性钢制圆筒体,反应炉的圆形筒体的中间为炉腔,炉壁从内到外分三层结构:最里层为能够耐近2000°C高温气体冲刷的Al2O3、Cr2O3和ZrO2刚玉耐火材料混合而成砌筑或浇筑而成反应炉内衬,中间层为高铝钢钎维及轻质高铝耐火材料制成的保温层,最外层的炉壳由碳钢板材卷焊而成的保护层。 
3.根据权利要求1或2所述的一种具有超长停留段的色素炭黑反应炉,其特征在于:反应炉为分节砌筑组装,其中反应段为一节,长度约为2400~2800毫米;喉管段为一节,长度约为250~2800毫米;而急冷段、反应段、停留段皆由多节构成,每节的长度约为1200~1600毫米,每节炉体下有滑轮,整个反应炉逐节相连,用法兰连接起来,以便于分节拆卸,整节更换备件。
4.一种色素炭黑,其特征在于:由权利1或2所述的一种具有超长停留段的色素炭黑反应炉生产而得。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105968885A (zh) * 2016-06-07 2016-09-28 杭州中策清泉实业有限公司 环保型炭黑生产工艺技术
CN106752118A (zh) * 2016-12-01 2017-05-31 杭州中策清泉实业有限公司 内胎专用炭黑n666生产工艺
CN108003666A (zh) * 2018-01-05 2018-05-08 江西黑猫炭黑股份有限公司 一种排放低氮烟气的炭黑制造方法
CN109775833A (zh) * 2019-02-28 2019-05-21 唐山黑猫炭黑有限责任公司 一种炭黑生成过程中焦油明水的处理装置和方法
CN111303668A (zh) * 2020-03-02 2020-06-19 乌海黑猫炭黑有限责任公司 低能耗的高色素炭黑生产方法及其生产设备
CN112358747A (zh) * 2020-11-09 2021-02-12 江西省永固新能源炭黑有限公司 一种低能耗的高色素炭黑生产方法及其生产设备
CN112812588A (zh) * 2021-01-22 2021-05-18 丰城黑豹炭黑有限公司 富氢气气体助产的热裂法炭黑生产工艺
CN114539822A (zh) * 2022-03-09 2022-05-27 山东联科新材料有限公司 食品级炭黑的生产方法
TWI788415B (zh) * 2017-09-29 2023-01-01 日商富士軟片股份有限公司 光硬化性組成物、積層體及固體攝像元件
CN117229656A (zh) * 2023-09-06 2023-12-15 山东联科新材料有限公司 橡胶用环保炭黑的生产方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102286221A (zh) * 2011-06-24 2011-12-21 龙星化工股份有限公司 硬质炭黑反应炉
CN202099231U (zh) * 2011-06-29 2012-01-04 招远市玲珑橡胶助剂总厂 一种硬质炭黑反应炉
CN104334649A (zh) * 2012-03-02 2015-02-04 卡博特公司 具有低pah量的改性炭黑以及包含其的弹性体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102286221A (zh) * 2011-06-24 2011-12-21 龙星化工股份有限公司 硬质炭黑反应炉
CN202099231U (zh) * 2011-06-29 2012-01-04 招远市玲珑橡胶助剂总厂 一种硬质炭黑反应炉
CN104334649A (zh) * 2012-03-02 2015-02-04 卡博特公司 具有低pah量的改性炭黑以及包含其的弹性体

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105968885B (zh) * 2016-06-07 2018-02-16 杭州中策清泉实业有限公司 环保型炭黑生产工艺技术
CN105968885A (zh) * 2016-06-07 2016-09-28 杭州中策清泉实业有限公司 环保型炭黑生产工艺技术
CN106752118A (zh) * 2016-12-01 2017-05-31 杭州中策清泉实业有限公司 内胎专用炭黑n666生产工艺
CN106752118B (zh) * 2016-12-01 2018-08-21 杭州中策清泉实业有限公司 内胎专用炭黑生产工艺
TWI788415B (zh) * 2017-09-29 2023-01-01 日商富士軟片股份有限公司 光硬化性組成物、積層體及固體攝像元件
CN108003666A (zh) * 2018-01-05 2018-05-08 江西黑猫炭黑股份有限公司 一种排放低氮烟气的炭黑制造方法
CN108003666B (zh) * 2018-01-05 2023-03-14 江西黑猫炭黑股份有限公司 一种排放低氮烟气的炭黑制造方法
CN109775833A (zh) * 2019-02-28 2019-05-21 唐山黑猫炭黑有限责任公司 一种炭黑生成过程中焦油明水的处理装置和方法
CN111303668A (zh) * 2020-03-02 2020-06-19 乌海黑猫炭黑有限责任公司 低能耗的高色素炭黑生产方法及其生产设备
CN112358747A (zh) * 2020-11-09 2021-02-12 江西省永固新能源炭黑有限公司 一种低能耗的高色素炭黑生产方法及其生产设备
CN112812588A (zh) * 2021-01-22 2021-05-18 丰城黑豹炭黑有限公司 富氢气气体助产的热裂法炭黑生产工艺
CN114539822A (zh) * 2022-03-09 2022-05-27 山东联科新材料有限公司 食品级炭黑的生产方法
CN114539822B (zh) * 2022-03-09 2023-02-17 山东联科新材料有限公司 食品级炭黑的生产方法
CN117229656A (zh) * 2023-09-06 2023-12-15 山东联科新材料有限公司 橡胶用环保炭黑的生产方法

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