CN108774415A - 一种节能环保炭黑的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种节能环保炭黑的制造方法，涉及一种炭黑脱PAHs的方法，需要利用反应装置、预热装置、造粒装置和尾气处理装置，反应装置包括反应炉、喉管、反应室和冷却段，预热装置包括空气预热器和油预热器，造粒装置包括炭黑分级装置、造粒设备和干燥装置。与现有技术相比，本发明能够有效去除附着在炭黑上的多环芳烃(PAHs)以及其他杂质，使得炭黑原料无毒环保，解决了炭黑作为原材料在生产过程中散发多环芳烃(PAHs)污染环境以及危害工人健康的问题。

Description

一种节能环保炭黑的制造方法
技术领域
本发明涉及一种炭黑脱污技术，尤其涉及一种炭黑脱PAHs的方法。
背景技术
炭黑是一种主要成分为无定形碳的轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从 10-3000m2/g，是有机物（天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物（具有较大的粘附性）。炭黑的应用领域非常广泛，可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也用于做橡胶的补强剂，在工业领域有着重要的作用。传统上，在炭黑生产工艺流程中，空气和燃料在反应炉中燃烧，原料经雾化后喷入燃烧的火焰中，经高温热解生成炭黑。炭黑悬浮于燃气中形成烟气。烟气经急冷后送空气预热器、油预热器进一步降温，经空气预热器降温后的烟气可再经后序换热器降温后送入袋滤器，分离出的炭黑送到造粒机中造粒，然后在干燥机中干燥。在炭黑生产过程中会消耗大量的能源，比如初始阶段就要充入1000℃的预热气体，在高温热解阶段的温度就需要达到了将近2000℃，随后还需要将炭黑烟气进行降温到900℃左右后才能进行下一步部的炭黑粉体分离工作。整个过程都在大量的消耗能量、浪费能量。
多环芳烃(PAHs)是指具有两个或两个以上苯环的一类有机化合物。多环芳烃是分子中含有两个以上苯环的碳氢化合物，包括萘、蒽、菲、芘等 150余种化合物。英文全称为polycyclic aromatic hydrocarbon，简称PAHs。有些多环芳烃还含有氮、硫和环戊烷，常见的多环芳烃具有致癌作用的多环芳烃多为四到六环的稠环化合物。国际癌研究中心（IARC）（1976年）列出的94种对实验动物致癌的化合物，其中15种属于多环芳烃。多环芳烃(PAHs)是一种非常严重的污染物。
在炭黑的生产过程中，多环芳烃(PAHs)会无可避免的产生，同时又因为炭黑本身具有粘附性，PAHs会附着在炭黑上，一般的物理清洁过滤方法无法完全清除炭黑上的PAHs，使得炭黑产品上仍具有污染物，不仅无法通过国外的环保验证，还会在实际生产中对工人造成伤害。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种节能环保炭黑的制造方法，能够有效去除附着在炭黑上的多环芳烃(PAHs)以及其他杂质，使得炭黑原料无毒环保，解决了炭黑作为原材料在生产过程中散发多环芳烃(PAHs)污染环境以及危害工人健康的问题。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决，一种节能环保炭黑的制造方法，需要利用反应装置、预热装置和造粒装置，反应装置包括反应炉，反应炉包括燃烧段、喉管、反应室和冷却段，造粒装置包括炭黑袋滤器、造粒设备和干燥装置，还包含以下几个步骤：步骤A）：空气和燃料在燃烧段中燃烧，原料经雾化后从喉管喷入在反应室经过高温裂解反应形成炭黑烟气，炭黑烟气在冷却段进行急冷降温，随后在预热装置内进行进一步降温，降温后的炭黑烟气在炭黑袋滤器内被分离过滤为炭黑粉和尾气；步骤B）：采用湿法造粒，炭黑粉进入造粒设备后加入水，以炭黑质量百分比计，所述的水中包括0.1%~5%的液态氧化剂，造粒后得到炭黑颗粒，此时炭黑颗粒的含水量在40%~80%；步骤C）：炭黑颗粒进入干燥装置进行干燥，在干燥装置内干燥温度在1000℃~1200℃之间，干燥时炭黑颗粒吸附的液态氧化剂对在高温下对炭黑颗粒表面进行改性处理，与附着在炭黑上的杂质发生反应；步骤D）：处理结束后既得到合格的炭黑颗粒。
上述技术方案中，优选的，所述的氧化剂为双氧水。
上述技术方案中，优选的，所述的杂质包括多环芳烃、氮氧化物、碳氧化物。
上述技术方案中，优选的，以炭黑质量百分比计，所述的水中包括0.5%的液态氧化剂。
现有炭黑的工业化生产大多为原料油高温裂解法，由于原料油纯度以及本身原因，在原料油的高温裂解过程中不可避免的会燃烧不完全产生多环芳烃(PAHs)和其他杂质，部分多环芳烃会在剩下的制备过程被分解还原，但是炭黑本身具有一定的吸附性，还有部分多环芳烃和杂质会附着在炭黑的表面。由于附着在炭黑上的多环芳烃并不能用一般的物理过滤法有效的去除，本发明则在炭黑造粒阶段加入氧化剂，在炭黑颗粒干燥过程中炭黑表面的多环芳烃(PAHs)进行分解。由于炭黑本身的稳定性能强，在干燥时温度可以达到1000℃以上，在此高温下多环芳烃(PAHs)与氧化剂能快速反应，而不会影响到炭黑本身。本发明的氧化剂是双氧水，双氧水与多环芳烃(PAHs)在1000℃以上发生还原反应时产生的副产物主要是水蒸气、二氧化碳等，不仅不影响炭黑本身的干燥还与尾气成分一致，容易处理。
与现有技术相比，本发明能够有效去除附着在炭黑上的多环芳烃(PAHs)以及其他杂质，使得炭黑原料无毒环保，解决了炭黑作为原材料在生产过程中散发多环芳烃(PAHs)污染环境以及危害工人健康的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：一种节能环保炭黑的制造方法，需要利用反应装置、预热装置和造粒装置，反应装置包括反应炉，反应炉包括燃烧段、喉管、反应室和冷却段，造粒装置包括炭黑袋滤器、造粒设备和干燥装置，还包含以下几个步骤：步骤A）：空气和燃料在燃烧段中燃烧，原料经雾化后从喉管喷入在反应室经过高温裂解反应形成炭黑烟气，炭黑烟气在冷却段进行急冷降温，随后在预热装置内进行进一步降温，降温后的炭黑烟气在炭黑袋滤器内被分离过滤为炭黑粉和尾气；步骤B）：采用湿法造粒，炭黑粉进入造粒设备后加入水，以炭黑质量百分比计，所述的水中包括0.5%的液态氧化剂。造粒后得到炭黑颗粒，此时炭黑颗粒的含水量在60%；所述的氧化剂为双氧水。步骤C）：炭黑颗粒进入干燥装置进行干燥，在干燥装置内干燥温度在1000℃~1200℃之间，干燥时炭黑颗粒吸附的液态氧化剂对在高温下对炭黑颗粒表面进行改性处理，与附着在炭黑上的杂质发生反应；所述的杂质包括多环芳烃、氮氧化物、碳氧化物。步骤D）：处理结束后既得到合格的炭黑颗粒。
实施例2：一种节能环保炭黑的制造方法，需要利用反应装置、预热装置和造粒装置，反应装置包括反应炉，反应炉包括燃烧段、喉管、反应室和冷却段，造粒装置包括炭黑袋滤器、造粒设备和干燥装置，还包含以下几个步骤：步骤A）：空气和燃料在燃烧段中燃烧，原料经雾化后从喉管喷入在反应室经过高温裂解反应形成炭黑烟气，炭黑烟气在冷却段进行急冷降温，随后在预热装置内进行进一步降温，降温后的炭黑烟气在炭黑袋滤器内被分离过滤为炭黑粉和尾气；步骤B）：采用湿法造粒，炭黑粉进入造粒设备后加入水，以炭黑质量百分比计，所述的水中包括0.1%的液态氧化剂。造粒后得到炭黑颗粒，此时炭黑颗粒的含水量在40%；所述的氧化剂为双氧水。步骤C）：炭黑颗粒进入干燥装置进行干燥，在干燥装置内干燥温度在1000℃~1200℃之间，干燥时炭黑颗粒吸附的液态氧化剂对在高温下对炭黑颗粒表面进行改性处理，与附着在炭黑上的杂质发生反应；所述的杂质包括多环芳烃、氮氧化物、碳氧化物。步骤D）：处理结束后既得到合格的炭黑颗粒。
实施例3：一种节能环保炭黑的制造方法，需要利用反应装置、预热装置和造粒装置，反应装置包括反应炉，反应炉包括燃烧段、喉管、反应室和冷却段，造粒装置包括炭黑袋滤器、造粒设备和干燥装置，还包含以下几个步骤：步骤A）：空气和燃料在燃烧段中燃烧，原料经雾化后从喉管喷入在反应室经过高温裂解反应形成炭黑烟气，炭黑烟气在冷却段进行急冷降温，随后在预热装置内进行进一步降温，降温后的炭黑烟气在炭黑袋滤器内被分离过滤为炭黑粉和尾气；步骤B）：采用湿法造粒，炭黑粉进入造粒设备后加入水，以炭黑质量百分比计，所述的水中包括5%的液态氧化剂。造粒后得到炭黑颗粒，此时炭黑颗粒的含水量在80%；所述的氧化剂为双氧水。步骤C）：炭黑颗粒进入干燥装置进行干燥，在干燥装置内干燥温度在1000℃~1200℃之间，干燥时炭黑颗粒吸附的液态氧化剂对在高温下对炭黑颗粒表面进行改性处理，与附着在炭黑上的杂质发生反应；所述的杂质包括多环芳烃、氮氧化物、碳氧化物。步骤D）：处理结束后既得到合格的炭黑颗粒。

Claims (4)

1.一种节能环保炭黑的制造方法，需要利用反应装置、预热装置和造粒装置，反应装置包括反应炉，反应炉包括燃烧段、喉管、反应室和冷却段，造粒装置包括炭黑袋滤器、造粒设备和干燥装置，其特征为还包含以下几个步骤：
步骤A）：空气和燃料在燃烧段中燃烧，原料经雾化后从喉管喷入在反应室经过高温裂解反应形成炭黑烟气，炭黑烟气在冷却段进行急冷降温，随后在预热装置内进行进一步降温，降温后的炭黑烟气在炭黑袋滤器内被分离过滤为炭黑粉和尾气；
步骤B）：采用湿法造粒，炭黑粉进入造粒设备后加入水，以炭黑质量百分比计，所述的水中包括0.1%~5%的液态氧化剂，造粒后得到炭黑颗粒，此时炭黑颗粒的含水量在40%~80%；
步骤C）：炭黑颗粒进入干燥装置进行干燥，在干燥装置内干燥温度在1000℃~1200℃之间，干燥时炭黑颗粒吸附的液态氧化剂对在高温下对炭黑颗粒表面进行改性处理，与附着在炭黑上的杂质发生反应；
步骤D）：处理结束后既得到合格的炭黑颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种节能环保炭黑的制造方法，其特征为，所述的氧化剂为双氧水。
3.根据权利要求1所述的一种节能环保炭黑的制造方法，其特征为，所述的杂质包括多环芳烃、氮氧化物、碳氧化物。
4.根据权利要求1所述的一种节能环保炭黑的制造方法，其特征为，以炭黑质量百分比计，所述的水中包括0.5%的液态氧化剂。
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