CN106752118B - 内胎专用炭黑生产工艺 - Google Patents
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Abstract
一种内胎专用炭黑N666生产工艺，包括以下步骤：第一步：选用高BMCI、高出油率的原油作为炭黑原料油；第二步：原料油经0.4‑2.0MPa压力的压缩空气或蒸汽雾化在新型反应炉NTD段与1000℃‑2000℃高温旋转双气流混合；第三步：在QTD前段增加逆向喷射的主急冷水枪，迅速急冷，增加了炭黑总结构中一次结构的比例，减少二次结构的生成；第四步：炭黑烟气经过主袋滤器收集分离，分离出的尾气用于尾气炉供热及锅炉发电，炭黑经造粒干燥后储存。本发明最后适当提高造粒过程中的造粒机转速，达到提高炭黑一次结构CDBP的目的，从而满足炭黑在胶料中的高定伸应力的要求。
Description
技术领域
本发明涉及炭黑生产领域，具体是生产内胎专用炭黑的工艺技术。
背景技术
炭黑是橡胶行业选用的主要补强填充剂， N660炭黑适用于各种橡胶，与半补强碳黑相比，具有较高的结构，粒子较细，在胶料中易分散，硫化胶的拉伸强度、抗撕裂强度和定伸应力较高，而变形小，生热低，弹性和耐屈扰性能良好。主要用于胎轮帘胶布、内胎、自行车、胶管、胶带、电缆、鞋类及压延制品、模型制品等。因此N660炭黑也称为通用炉黑。但是传统的N660炭黑在轮胎内胎实际应用中无法满足内胎高定伸的需求，因此本发明提供了一种新型内胎专用炭黑N666的工艺技术。
发明内容
本发明提供一种高定伸的内胎专用炭黑N666生产工艺。
本发明是通过如下技术方案来实现的：一种内胎专用炭黑N666生产工艺，包括以下步骤：
第一步：选用高BMCI、高出油率的原油作为炭黑原料油，原料油出油率控制在50%以上，BMCI（芳烃指数）值控制在180以上；
第二步：原料油经0.4-2.0MPa压力的压缩空气或蒸汽雾化在新型反应炉NTD段与1000℃-2000℃高温旋转双气流混合，增加了分子碰撞频率，使原料油充分裂解成炭晶核，在反应段快速结合成炭黑聚集体；NTD段为原料油枪喷咀出口到喉管端面的距离；
第三步：在QTD前段增加逆向喷射的主急冷水枪，迅速急冷，增加了炭黑总结构中一次结构的比例，减少二次结构的生成；QTD前段为喉管端面到一次急冷水枪的距离；
第四步：炭黑烟气经过主袋滤器收集分离，分离出的尾气用于尾气炉供热及锅炉发电，炭黑经造粒干燥后储存。
作为优选，所述步骤第三步原传统的N660在QTD末段使用4只径向喷射的一次急冷水枪，经工艺改进后，根据炭黑反应的基本原理，在QTD前段增加2支逆向喷射的主急冷水枪，提高炭黑一次结构即CDBP，从而达到提升定伸的要求。
作为优选，所述步骤第四步中增加炭黑造粒机转速，减少二次结构的生成，提高炭黑一次结构，造粒机电动机的频率 43HZ频率， 造粒机转速430r/min转/分钟；或造粒机电动机的频率45HZ频率，造粒机转速450r/min转/分钟。
作为优选，所述步骤第一步，炭黑原料油为煤焦油或蒽油或乙烯焦油或炭黑油。
本发明在炭黑生成反应中先通过原油检测挑选出高出油率、高BMCI的原油作为原料油，再使用高压过热蒸汽替代传统0.6MPa雾化空气进行原料油雾化，然后在反应过程中增加逆向喷射主急冷水以提高急冷效果，最后适当提高造粒过程中的造粒机转速，达到提高炭黑一次结构CDBP的目的，从而满足炭黑在胶料中的高定伸应力的要求。
本发明的内胎专用炭黑指标已不属于GB3778-2011橡胶用炭黑N660技术指标范畴，因此重新命名此内胎专用炭黑牌号为N666，同时制定了N666指标的企业标准《炭黑技术指标及管理规范》Q/ZQS.J07.01-2016。N666生产技术指标如下：
| 品种名称 | 吸碘值g/kg | 吸油值10-5m3/kg | 压缩样吸油值10-5m3/kg | 外表面积103m2/kg | 总表面积103m2/kg | 加热减量% | 300%定伸应力Mpa | 筛余物PPM | 倾注密度Kg/m | 灰分% |
| N666 | 36±5 | 106±5 | 69-79 | 30-40 | 29-39 | ≤1.0 | -2.2±1.5 | ≤200 | 440±40 | ≤0.7 |
附图说明：
图1为N666炭黑反应过程；
图2炭黑反应微观变化过程：炭晶核→聚集体→炭黑；
图3炭黑聚集体的类型；
图4炭黑聚集体的结构。
具体实施方式：
炭黑生产反应聚集体微观结构如图1—图4。
以下通过具体实施方式进一步对本发明的内容进行阐述。
年产3万吨软质炭黑生产线采用本发明生产N666炭黑。
实施案例1
1）选用BMCI指数180，出油率50%以上的煤焦油CBO-01作为炭黑原料油；
原料油经0.6MPa的雾化空气雾化在新型反应炉NTD（原料油枪喷咀出口到喉管端面的距离）段与1500℃高温旋转双气流混合，增加了分子碰撞频率，使原料油充分裂解成炭晶核，在反应段快速结合成炭黑聚集体。
3）在QTD（喉管端面到一次急冷水枪的距离）后段使用4支径向喷射的一次急冷水枪，终止炭黑继续反应。
4）炭黑烟气经过主袋滤器收集分离，分离出的尾气用于尾气炉供热及锅炉发电，炭黑经造粒(造粒机频率43HZ)干燥后储存。
实施案例2
1）选用BMCI指数180，出油率50%以上的煤焦油CBO-01作为炭黑原料油；
2）原料油经0.6MPa的雾化空气雾化在新型反应炉NTD（原料油枪喷咀出口到喉管端面的距离）段与1500℃高温旋转双气流混合，增加了分子碰撞频率，使原料油充分裂解成炭晶核，在反应段快速结合成炭黑聚集体。
3）在QTD（喉管端面到一次急冷水枪的距离）前段增加两支逆向喷射的主急冷水枪，迅速进行急冷，在后段使用对向2支径向喷射的一次急冷水枪，保证炭黑终止反应。
4）炭黑烟气经过主袋滤器收集分离，分离出的尾气用于尾气炉供热及锅炉发电，炭黑经造粒(造粒机频率45HZ)干燥后储存。
实施案例3
1）选用BMCI指数180，出油率50%以上的煤焦油CBO-01作为炭黑原料油；
2）原料油经0.9MPa的过热蒸汽雾化在新型反应炉NTD（原料油枪喷咀出口到喉管端面的距离）段与1500℃高温旋转双气流混合，增加了分子碰撞频率，使原料油充分裂解成炭晶核，在反应段快速结合成炭黑聚集体。
3）在QTD（喉管端面到一次急冷水枪的距离）前段增加两支逆向喷射的主急冷水枪，迅速进行急冷，在后段使用对向2支径向喷射的一次急冷水枪，保证炭黑终止反应。
4）炭黑烟气经过主袋滤器收集分离，分离出的尾气用于尾气炉供热及锅炉发电，炭黑经造粒(造粒机频率45HZ)干燥后储存。
验证效果
以上三个实施案例生产的炭黑检测数据如下：
| 序号 | 测试项目 | 实施案例1 | 实施案例2 | 实施案例3 |
| 1 | 吸碘值g/kg （GB3780.1） | 36 | 35 | 37 |
| 2 | DBP吸收值10-5m3/kg （GB/T3780.2） | 90 | 103 | 106 |
| 3 | CDBP吸收值10-5m3/kg （GB/T3780.2） | 70 | 73 | 75 |
| 4 | NSA 103m2/kg （GB/T10722） | 32 | 31 | 32 |
| 5 | STSA 103m2/kg （GB/T10722） | 29 | 29 | 29 |
| 4 | 加热减量 % （GB/T3780.8） | 0.26 | 0.39 | 0.30 |
| 5 | 灰份 % （GB/T3780.10） | 0.2 | 0.3 | 0.3 |
| 6 | 45µm筛余物 mg/kg | 67 | 278 | 53 |
| 7 | 300%定伸应力MPa（GB/T3780.18） | -2.9 | -1.6 | -1.3 |
根据炭黑应用反馈，案例3应用效果最佳，300%定伸及拉伸强度最符合内胎应用的要求。
由效果实施例可见，采用本发明后的炭黑300%定伸应力增加，拉伸强度增加，并且以实施案例3中所述工艺及指标为最符合内胎用炭黑要求，此结果验证了本发明的有效性。
本发明要求保护不仅是工艺技术方案及本产品技术指标，也包括此类工艺生产的炭黑产品。如有在此工艺技术上的更新，也应列入专利保护范围。
Claims (4)
1.一种内胎专用炭黑N666生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
第一步：选用高BMCI、高出油率的原油作为炭黑原料油，原料油出油率控制在50%以上，BMCI（芳烃指数）值控制在180以上；
第二步：原料油经0.4-2.0MPa压力的压缩空气或蒸汽雾化在反应炉NTD段与1000℃-2000℃高温旋转双气流混合，增加了分子碰撞频率，使原料油充分裂解成炭晶核，在反应段快速结合成炭黑聚集体；NTD段为原料油枪喷咀出口到喉管端面的距离；
第三步：在QTD前段增加逆向喷射的主急冷水枪，迅速急冷，增加了炭黑总结构中一次结构的比例，减少二次结构的生成；QTD前段为喉管端面到一次急冷水枪的距离；
第四步：炭黑烟气经过主袋滤器收集分离，分离出的尾气用于尾气炉供热及锅炉发电，炭黑经造粒干燥后储存。
2.如权利要求1所述的一种内胎专用炭黑N666生产工艺，其特征在于所述步骤第三步原传统的N660在QTD末段使用4只径向喷射的一次急冷水枪，经工艺改进后，根据炭黑反应的基本原理，在QTD前段增加2支逆向喷射的主急冷水枪，提高炭黑一次结构即CDBP，从而达到提升定伸的要求。
3.如权利要求1所述的一种内胎专用炭黑N666生产工艺，其特征在于所述步骤第四步中增加炭黑造粒机转速，减少二次结构的生成，提高炭黑一次结构，造粒机电动机的频率43Hz 频率，造粒机转速430转/分钟；或造粒机电动机的频率45Hz 频率，造粒机转速450转/分钟。
4.如权利要求1所述的一种内胎专用炭黑N666生产工艺，其特征在于所述步骤第一步，炭黑原料油为煤焦油或蒽油或乙烯焦油或炭黑油。
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