CN108587251A - 一种炭黑造粒方法 - Google Patents

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魏国华
夏文
王小涛
罗斌
杨绍俊
王振远
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    • C09C1/48—Carbon black
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    • C09C1/58—Agglomerating, pelleting, or the like by wet methods

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Abstract

本发明提供了一种炭黑造粒方法，该方法通过控制造粒机内壁温度为100～120℃、对造粒机出料口采用夹套保温、干燥滚筒换热段扬料板设置为12排(每排16块，每块尺寸均为500mm×120mm×50mm)等方式进行炭黑湿法造粒，成功地解决了炭黑湿法造粒过程产生块状异物(主要成分是硫酸钙)的问题。

Description

一种炭黑造粒方法
技术领域
本发明涉及炭黑湿法造粒技术领域，特别涉及一种能够去除块状异物的炭黑造粒方法。
背景技术
现在炭黑生产工艺中，湿法造粒技术已经得到普遍应用。其优点是避免了干法造粒粉尘易飞扬和粒子强度较差的缺点，因此其在厂区环境维护和产品包装及产品运输方面具有强大的优势(注：炭黑造粒粒子强度低在包装和运输过程中易破碎，给炭黑使用客户储存和投料时带来环境维护方面的困扰)。湿法造粒需要用造粒水，但现在环保工作要求生产企业废水零外排，因此实际生产中一般回收废水作为造粒水。我们大家知道炭黑生产企业废水主要来源是：①尾气发电车间循环水置换水；②尾气发电车间尾气燃烧后废气脱硫塔置换废水(石膏脱硫法)；③尾气发电车间除盐水工段产生的浓水；④原料油(例如煤焦油)车间油脱水产生的废水；⑤焦油精加工车间产生的废水。因此我们湿法造粒用水以上所述废水占比较大，而前三项废水金属离子含量较高，特别是钙离子含量较高。
湿法造粒使用的设备一般有造粒机和干燥滚筒，造粒机用于使粉状炭黑和造粒水混合，干燥滚筒用于干燥粉状炭黑和造粒水的混合物。现有的造粒机具有温度控制功能，生产时造粒机内壁温度控制在80～100℃。现有的干燥滚筒分为导流段和换热段，其干燥作用的主要是换热段。湿法造粒的工艺流程为：来自收集系统的粉状炭黑经造粒机进料口进入造粒机后与来自造粒水喷入口的造粒水均匀混合，在造粒搅齿的作用下造出大小均匀的湿炭黑粒子，湿炭黑粒子含水质量占湿炭黑粒子总质量的50％左右；湿炭黑粒子经造粒机出料管进入干燥滚筒前段(即导流段)，在干糙滚筒中段换热段有15排(每排16块)扬料板，每块扬料板的尺寸为500mm×150mm×50mm，来自导流段的湿炭黑粒子在换热段被扬料板在干糙滚筒转动作用下被提升，抛撒形成炭黑雨与来自尾气燃烧炉的烘干用热烟气进行充分换热，换热后的废烟气温度大幅下降而水蒸汽含量大幅上升，湿炭黑粒子变为干燥的炭黑颗粒。
发明内容
在使用湿法造粒技术生产炭黑时，申请人发现造粒后成品炭黑内频繁出现较硬块状异物(如图3所示)，且过不了20目筛，导致多批次产品判级不合格。如何去除块状异物成为亟待解决的问题，但是现有技术中还没有相应的技术。
申请人发现，将块状异物放入马弗炉也无法烧去。我们将此块状异物送权威机构检测，得出成分主要是硫酸钙。申请人针对此种情况立即召开技术攻关小组会议，会议一致要求立即停机检查处理。因我们发现异物主要成分是硫酸钙，分析与湿法造粒系统有关系，所以停机待造粒系统相关设备冷却后进入设备取样，分别于造粒机内壁、造粒机出料口管道内壁(即干燥滚筒进料管道)；干燥滚筒导流段取出三个样品，经分析确认与成品炭黑内发现块状异物是同样成分(表1为块状异物的分析结果数据)。
表1块状异物的分析结果数据
从燃烧后的成分进行判定，结块主要是CaSO4、MgCO3、SiO2之类的物质。
经过不懈努力，申请人终于分析出了块状异物(硫酸钙)的产生原理：(1)造粒机内壁：造粒水通过水喷嘴在造粒机内均匀雾化和大约150℃的炭黑粉料均匀混合经搅齿作用造成具有一定温度的湿炭黑粒子，当造粒机内壁温度控制较低时，会在造粒机内壁产生冷凝水，长时间就会形成水垢，而水垢主要成分就是异物(硫酸钙)；(2)造粒机出料管内壁：含水率大约50％的湿炭黑粒子在经过造粒机出料管时，当造粒机出料管内壁温度控制较低时，会在造粒机出料管内壁产生冷凝水，长时间就会形成水垢，而水垢主要成分就是异物(硫酸钙)；(3)干燥滚筒前段(即导流段)：其异物产生原理同上。
为去除块状异物，申请人经过理论研究和多次试验后，总结出一种不会产生块状异物的炭黑造粒方法。
一种炭黑造粒方法，采用的装置包括造粒机和干燥滚筒，其中造粒机通过出料管与干燥滚筒连接；所述的方法包括以下步骤：
(1)控制造粒机内壁温度为100～120℃，在造粒机内将造粒水雾化并与粉状炭黑混合，形成湿炭黑粒子；
(2)将湿炭黑粒子通过出料管送入干燥滚筒进行干燥，得到炭黑颗粒。
优选的，步骤(1)中，控制造粒机内壁温度为110℃。
优选的，所述的造粒机的出料管采用夹套保温。夹套保温效果好，更能防止出料管内产生冷凝水。
优选的，所述的干燥滚筒包括导流段和换热段，换热段设有12排扬料板，每排16块(即总数192块扬料板)。改变扬料板数量的目的是降低热烟气与炭黑雨的换热效率，从而达到提高导流段换热后烟气和水汽的温度。
优选的，所述的每块扬料板的尺寸均为500mm×120mm×50mm。目的还是降低热烟气与炭黑雨的换热效率，从而达到提高导流段换热后烟气和水汽的温度。
优选的，所述的造粒水为回收的炭黑生产废水。
优选的，所述的干燥滚筒采用来自炭黑生产尾气燃烧炉的热烟气作为干燥介质，热烟气吸收湿炭黑粒子中的水分。
采用以上炭黑造粒方法后，我们对产品质量进行为期三个月的跟踪，未发现炭黑产品内有较硬块状异物(硫酸钙)出现；彻底达到了生产废水全部回收再利用的目的，达到了环保污水零排放的要求。
本发明的有益效果：本发明的方法不会产生块状异物，成功解决了炭黑生产出现块状异物的问题；产品质量得到大幅提高，为产品市场竞争力和市场占有率提供了强有力的坚强后盾；企业废水全部回收利用，维护了生产持续稳定，同时废水的回收利用节约了生产成本；因为污水做到了零外排，环保效益巨大，彻底做到了为社会永续而生产，利在当代，功在千秋。
附图说明
图1为造粒系统相关设备示意图。
图2为本发明方法的流程图。
图3为燃烧前的块状异物的照片。
图4为燃烧后的块状异物的照片。
在图中，1-造粒机进料口(粉状炭黑进口)、2-造粒水喷入口、3-造粒机出料管、4-热烟气入口、5-干燥滚筒扬料板、6-与湿炭黑换热后的低温烟气出口、7-炭黑颗粒出口、8-环型干燥火箱、9-造粒机、10-干燥滚筒。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明采用的造粒装置包括具有温控功能的造粒机9和干燥滚筒10。造粒机9通过出料管3(即干燥滚筒10进料管道)与干燥滚筒10连接，出料管3采用夹套保温。干燥滚筒10的前段为导流段并设有烟气出口6，中段为换热段，后部设有炭黑颗粒出口7。干燥滚筒10外壁设有用于通入热烟气的环型干燥火箱8；内壁设有十二排扬料板5，每排十六块，每块扬料板的尺寸均为500mm×120mm×50mm。
参照图2，按照本发明的方法进行造粒时，首先将造粒机9内壁的温度控制到100～120℃，然后分别从造粒机进料口1通入粉状炭黑和从造粒水喷入口2喷入造粒水(造粒水采用回收的炭黑生产废水)，从环型干燥火箱8的热烟气入口4通入来自尾气燃烧炉的热烟气。来自收集系统的粉状炭黑经造粒机进料口1进入造粒机后与来自造粒水喷入口2的造粒水均匀混合，在造粒搅齿的作用下造出大小均匀的湿炭黑粒子；湿炭黑粒子经造粒机出料管3进入干燥滚筒10的导流段，来自导流段的湿炭黑粒子在换热段被扬料板5在干燥滚筒10转动作用下被提升，抛撒形成炭黑雨与来自尾气燃烧炉的烘干用热烟气进行换热，得到炭黑颗粒，炭黑颗粒从炭黑颗粒出口7流出。
因为造粒机内壁的温度为100～120℃，造粒机内壁就不会产生冷凝水，所以也就不会长期积累产生水垢。出料管采用夹套保温，保温效果好，维持高温，也可以避免造粒水冷凝。改变了扬料板的结构和规格，降低热烟气与炭黑雨的换热效率，从而达到提高导流段换热后烟气和水汽的温度，也可以避免造粒水冷凝。总之，采用以上炭黑造粒方法后，我们对产品质量进行为期三个月的跟踪，未发现炭黑产品内有较硬块状异物(硫酸钙)出现。
为保证更好的效果，每次开机前安排操作人员清理造粒机内壁、造粒机出料口管道内壁(即干燥滚筒进料管道)、干燥滚筒导流段内壁，这些部位以后每年生产线大修时安排清理一次。

Claims (7)

1.一种炭黑造粒方法，采用的装置包括造粒机和干燥滚筒，其中造粒机通过出料管与干燥滚筒连接；所述的方法包括以下步骤：
(1)控制造粒机内壁温度为100～120℃，在造粒机内将造粒水雾化并与粉状炭黑混合，形成湿炭黑粒子；
(2)将湿炭黑粒子通过出料管送入干燥滚筒进行干燥，得到炭黑颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，控制造粒机内壁温度为110℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的造粒机的出料管采用夹套保温。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的干燥滚筒包括导流段和换热段，换热段设有12排扬料板，每排16块。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的每块扬料板的尺寸均为500mm×120mm×50mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的造粒水为回收的炭黑生产废水。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的干燥滚筒采用来自炭黑生产尾气燃烧炉的热烟气作为干燥介质，热烟气吸收湿炭黑粒子中的水分。
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