CN109111766A - 一种橡胶制品专用炭黑的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明及一种橡胶制品专用炭黑的生产方法，包括向反应炉的燃烧室添加燃料，通过燃料燃烧使得反应炉的温度达到1500℃～1600℃；向反应炉的反应段内喷入蒸汽和原料油混合物以及添加剂，其中，蒸汽在喷入反应炉之前预热，预热温度达到500℃；原料油为蒽油，蒽油的流量为4000kg/h‑5000kg/h，预热温度为150℃；蒽油的质量指标为甲苯不溶物≤0.2％，20℃时的密度ρ20为1.13g/cm3，粘度E80为1.3，水分体积比≤1％，灰分0.02％，初馏点为220℃，360℃前的馏分为72％；添加剂为甲酸钾水溶液；向反应炉的急冷段喷入冷水终止蒽油的反应。

Description

一种橡胶制品专用炭黑的生产方法
技术领域
本发明涉及炭黑生产领域，尤其涉及一种橡胶制品专用炭黑的生产方法。
背景技术
橡胶制品用炭黑在汽车密封条、门窗密封条、减震模压件等橡胶制品中有着广泛的应用。随着技术的发展，特别是汽车工业的发展，一些高端客户对橡胶制品用炭黑提出了更高的要求，要求产品稳定性好，炭黑跟橡胶混合后流动性好，挤出表面光滑无疵点，挤出密封条口型膨胀小。目前一些高端产品还是以国外炭黑为主，与国外相比，国内产品在性能上特别是稳定性上还存在一定差距。
现有技术在炭黑结构度、筛余物、颗粒尺寸分布上已不能满足高端客户的要求。针对以上问题，本发明提供一种橡胶制品专用炭黑的生产方法，旨在解决上述问题，满足高端客户的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高炭黑的纯净度、提高胶料的流动性，降低挤出口型膨胀的橡胶制品专用炭黑的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种橡胶制品专用炭黑的生产方法，包括
向反应炉的燃烧室添加燃料，通过燃料燃烧使得反应炉的温度达到1500℃～1600℃；
向反应炉的反应段内喷入蒸汽和原料油混合物以及添加剂，其中，蒸汽在喷入反应炉之前预热，预热温度达到500℃；原料油为蒽油，蒽油的流量为4000kg/h-5000kg/h，预热温度为150℃；蒽油的质量指标为甲苯不溶物≤0.2％，20℃时的密度ρ20为1.13g/cm3，粘度E80为1.3，水分体积比≤1％，灰分0.02％，初馏点为220℃，360℃前的馏分为72％；添加剂为甲酸钾水溶液；
向反应炉的急冷段喷入冷水终止蒽油的反应。
作为优选的技术方案，甲酸钾水溶液的浓度为6kg/L-7kg/L，通过喷枪以流量为20kg/h向反应炉内添加。
作为优选的技术方案，蒽油在送入反应炉之前进行去杂质处理工艺，去杂质处理工艺包括将蒽油配入储罐中静置存放48h，使油渣及杂质沉降分离，同时通过储罐底部的加热装置将蒽油温度控制在80℃；沉降分离后的蒽油经过过滤器过滤去除杂质。
作为优选的技术方案，蒸汽通过预热器进行预热，预热后的蒸汽通入套管式原料油枪中，蒸汽走外层，预热后的蒽油走内管，套管式原料油枪的出口处有混合腔，蒸汽和原料油在混合腔内混合，最后经过枪头的喷孔喷入反应炉内。
作为优选的技术方案，燃料为煤气和预热后的空气。
作为优选的技术方案，反应段的上游端的两侧设有两个燃烧室，蒸汽和原料油混合物及甲酸钾水溶液沿反应段的轴向喷入。
作为优选的技术方案，反应炉中生成的炭黑粉收集后送入造粒机内进行造粒，造粒过程中向造粒机中添加分散剂，所述分散剂为煤油。
作为优选的技术方案，分散剂与造粒过程用水由静态混合器均匀混合后进入造粒机，其中，造粒机处理量为5t/h时，分散剂浓度为0.05％，流量为2kg/h；造粒过程用水的PH为7.2。
作为优选的技术方案，收集后的炭黑粉在输入粉炭储罐之前经过微米粉碎机粉碎至45um；经过造粒机后的炭黑颗粒进行除磁操作，除磁装置的磁感应强度为15000GS。
作为优选的技术方案，携带炭黑粉的炉烟经过空气预热器后在换热设备内降温，然后通过袋式过滤器将炭黑粉收集；通入燃烧室的空气在空气预热器内预热。
本发明方法生产的炭黑，平均颗粒强度为23cN，吸碘值42g/kg，氮吸附比表面积40*103m2/kg，DBP吸收值为123*10-5m3/kg，压缩DBP吸油值为85*10-5m3/kg，结构适宜；筛余物≤10ppm，灰分≤0.2％，产品纯净度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
一种橡胶制品专用炭黑的生产方法，包括
向反应炉的燃烧室添加燃料，通过燃料燃烧使得反应炉的温度达到1500℃～1600℃；其中，燃料包括煤气和预热后的空气；
向反应炉的反应段内喷入蒸汽和原料油混合物，其中，蒸汽在喷入反应炉之前预热，预热温度达到500℃；原料油为蒽油，蒽油的流量为4000kg/h-5000kg/h，预热温度为150℃；蒽油的质量指标为甲苯不溶物≤0.2％，20℃时的密度ρ20为1.13g/cm3，粘度E80为1.3，水分体积比≤1％，灰分0.02％，初馏点为220℃，360℃前的馏分为72％；
向反应炉的反应阶段加入甲酸钾水溶液；其中，甲酸钾水溶液的浓度为6kg/m3-7kg/m3，通过喷枪以流量为20kg/h向反应炉内添加；挤出橡胶制品要求口型膨胀小，而炭黑的结构(压缩DBP吸收值)直接影响到炭黑与胶料配合后挤出口型膨胀大小，但结构过高会影响到加工性能，故采用控制添加剂的浓度及流量来控制炭黑的结构度在适宜的范围，即84*10-5m3/kg-86*10-5m3/kg。
向反应炉的急冷段喷入冷水终止蒽油的反应。
蒽油在送入反应炉之前进行去杂质处理工艺，去杂质处理工艺包括将蒽油配入储罐中静置存放48h，使油渣及杂质沉降分离，同时通过储罐底部的加热装置将蒽油温度控制在80℃；沉降分离后的蒽油经过过滤器过滤去除杂质。蒸汽通过预热器进行预热，预热后的蒸汽通入套管式原料油枪中，蒸汽走外层，预热后的蒽油走内管，套管式原料油枪的出口处有混合腔，蒸汽和原料油在混合腔内混合，最后经过枪头的喷孔喷入反应炉内。反应段的上游端的两侧设有两个燃烧室，蒸汽和原料油混合物及甲酸钾水溶液沿反应段的轴向喷入。
携带炭黑粉的炉烟经过空气预热器后在换热设备内降温，然后通过袋式过滤器将炭黑粉收集；通入燃烧室的空气在空气预热器内预热。反应炉中生成的炭黑粉收集后送入造粒机内进行造粒，造粒过程中向造粒机中添加分散剂，所述分散剂为煤油，改善炭黑的表面活性，使炭黑与胶料配合后具有良好的流动性。分散剂与造粒过程用水由静态混合器均匀混合后进入造粒机，其中，造粒机处理量为5t/h时，分散剂浓度为0.05％，流量为2kg/h；造粒过程用水的PH为7.2。收集后的炭黑粉在输入粉炭储罐之前经过微米粉碎机粉碎至45um；经过造粒机后的炭黑颗粒进行除磁操作，除磁装置的磁感应强度为15000GS。
上述方法生产的炭黑的物理性能的检测：实验室按照一定配方，采用开炼机进行混合、薄通压片，检测胶料的门尼粘度。通过挤出机挤出检测胶料的口型膨胀大小。配方如下：
本方法生产的炭黑：190g；
EPDM：100g；
ZnO：6g；
硬脂酸：1g；
PEG4000：2g；
石蜡油：108g；
轻质碳酸钙：50g；
硫磺：1.5g；
促进剂ZDBC-80：1.8g；
促进剂DPTT：0.7g；
促进剂MBT：1.5g；
促进剂TMTD：0.7g；
测试胶料的门尼粘度由70降低到65，胶料的流动性提高；挤出口型膨胀由2mm降低到1mm，挤出胶条表面光滑无疵点，在显微镜下观察分散均匀。
实施例一：
调整反应炉温度达到1500℃，高压蒸汽通过预热器进行预热，预热温度为500℃，然后将预热后的高压蒸汽通入套管式原料油枪中，蒸汽走外层，预热后的蒽油走内管，在出口处有混合腔，蒸汽和原料油在混合腔内混合，最后经过枪头的喷孔喷如炉内，此时原料油和蒸汽的混合物呈雾状，在高温下原料油裂解。其中原料油流量为4500kg/h。还需要向反应炉中加入甲酸钾添加剂，其浓度为6kg/L，流量为20kg/h，以调整炭黑的结构，使炭黑的一次结构在86*10-5m3/kg。
由反应炉所得的携带炭黑分的高温烟气经过空气预热器进行第一次换热，向燃烧室喷入的空气在该空气预热器内被预热；然后再在换热设备内降温，达到要求温度后的烟气与炭黑粉在袋式过滤器内分离，炭黑粉被收集。收集后的炭黑粉颗粒度不同，将炭黑粗品经过微米粉碎机将大块进行粉碎，粉碎至325um，由送风机送入粉炭储罐内暂存。
炭黑粉在造粒机中进行造粒，在造粒过程中加入煤油作为一种炭黑造粒分散剂，浓度为0.05％，流量为2kg/h，分散剂与造粒过程用水由静态混合器均匀混合后进入造粒机，均匀分散到炭黑中。造粒过程用水采用软化水，PH为7.2。由造粒机生产的炭黑颗粒依次经过干燥机干燥、转动筛选机进行颗粒大小的筛选、风选除尘再次筛选除尘、最后经过磁选机进行除磁，磁选机的磁感应强度为15000GS。
实施例二：
调整反应炉温度达到1600℃。高压蒸汽通过预热器进行预热，预热温度为500℃，然后将预热后的高压蒸汽通入套管式原料油枪中，蒸汽走外层，预热后的蒽油走内管，在出口处有混合腔，蒸汽和原料油在混合腔内混合，最后经过枪头的喷孔喷如炉内，此时原料油和蒸汽的混合物呈雾状，在高温下原料油裂解。其中原料油流量为5000kg/h。向反应炉中加入甲酸钾添加剂，其浓度为7kg/L，流量为20kg/h。调整炭黑的结构，使炭黑的一次结构在85*10-5m3/kg。由反应炉所得的携带炭黑分的高温烟气经过空气预热器进行第一次换热，向燃烧室喷入的空气在该空气预热器内被预热；然后再在换热设备内降温，达到要求温度后的烟气与炭黑粉在袋式过滤器内分离，炭黑粉被收集。收集后的炭黑粉颗粒度不同，将炭黑粗品经过微米粉碎机将大块进行粉碎，粉碎至325um，由送风机送入粉炭储罐内暂存。
炭黑粉在造粒机中进行造粒，在造粒过程中加入煤油作为一种炭黑造粒分散剂，分散剂浓度为0.05％，流量为2kg/h，分散剂与造粒过程用水由静态混合器均匀混合后进入造粒机，均匀分散到炭黑中。造粒过程用水采用软化水，PH为7.2。
造粒炭黑产品进入储罐前经过精加工，将炭黑粗品经过微米粉碎机将大块进行粉碎，粉碎至45um以下。由造粒机生产的炭黑颗粒依次经过干燥机干燥、转动筛选机进行颗粒大小的筛选、风选除尘再次筛选除尘、最后经过磁选机进行除磁，磁选机的磁感应强度为15000GS。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种橡胶制品专用炭黑的生产方法，其特征在于：包括
向反应炉的燃烧室添加燃料，通过燃料燃烧使得反应炉的温度达到1500℃～1600℃；
向反应炉的反应段内喷入蒸汽和原料油混合物以及添加剂，其中，蒸汽在喷入反应炉之前预热，预热温度达到500℃；原料油为蒽油，蒽油的流量为4000kg/h-5000kg/h，预热温度为150℃；蒽油的质量指标为甲苯不溶物≤0.2％，20℃时的密度ρ20为1.13g/cm3，粘度E80为1.3，水分体积比≤1％，灰分0.02％，初馏点为220℃，360℃前的馏分为72％；添加剂为甲酸钾水溶液；
向反应炉的急冷段喷入冷水终止蒽油的反应。
2.如权利要求1所述的一种橡胶制品专用炭黑的生产方法，其特征在于：甲酸钾水溶液的浓度为6kg/L-7kg/L，通过喷枪以流量为20kg/h向反应炉内添加。
3.如权利要求1所述的一种橡胶制品专用炭黑的生产方法，其特征在于：蒽油在送入反应炉之前进行去杂质处理工艺，去杂质处理工艺包括将蒽油配入储罐中静置存放48h，使油渣及杂质沉降分离，同时通过储罐底部的加热装置将蒽油温度控制在80℃；沉降分离后的蒽油经过过滤器过滤去除杂质。
4.如权利要求1所述的一种橡胶制品专用炭黑的生产方法，其特征在于：蒸汽通过预热器进行预热，预热后的蒸汽通入套管式原料油枪中，蒸汽走外层，预热后的蒽油走内管，套管式原料油枪的出口处有混合腔，蒸汽和原料油在混合腔内混合，最后经过枪头的喷孔喷入反应炉内。
5.如权利要求1所述的一种橡胶制品专用炭黑的生产方法，其特征在于：燃料为煤气和预热后的空气。
6.如权利要求1所述的一种橡胶制品专用炭黑的生产方法，其特征在于：反应段的上游端的两侧设有两个燃烧室，蒸汽和原料油混合物及甲酸钾水溶液沿反应段的轴向喷入。
7.如权利要求1至6中任一项所述的一种橡胶制品专用炭黑的生产方法，其特征在于：反应炉中生成的炭黑粉收集后送入造粒机内进行造粒，造粒过程中向造粒机中添加分散剂，所述分散剂为煤油。
8.如权利要求7所述的一种橡胶制品专用炭黑的生产方法，其特征在于：分散剂与造粒过程用水由静态混合器均匀混合后进入造粒机，其中，造粒机处理量为5t/h时，分散剂浓度为0.05％，流量为2kg/h；造粒过程用水的PH为7.2。
9.如权利要求7所述的一种橡胶制品专用炭黑的生产方法，其特征在于：收集后的炭黑粉在输入粉炭储罐之前经过微米粉碎机粉碎至45um；经过造粒机后的炭黑颗粒进行除磁操作，除磁装置的磁感应强度为15000GS。
10.如权利要求7所述的一种橡胶制品专用炭黑的生产方法，其特征在于：携带炭黑粉的炉烟经过空气预热器后在换热设备内降温，然后通过袋式过滤器将炭黑粉收集；通入燃烧室的空气在空气预热器内预热。
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