CN111057402B - 一种炭黑组分分离工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种炭黑组分分离工艺，包括如下步骤：将未处理的裂解炭黑经过烘干处理，烘干过程产生的气体进行冷凝处理；将烘干后的炭黑进行冷却处理，将冷却后的炭黑依次进行磁选处理、磨粉处理，收集，得到成品炭黑。本发明的炭黑组分分离工艺，将裂解炭黑中不同的组分区别分离，高效的去除了裂解炭黑中的油分，去除了炭黑异味，提高产品的环保性能，提高了炭黑的活性，拓展了应用范围，对于分离的油分、钢丝，单独收集，作为产品，无需使用化学药剂，无废水产生，降低对环境的影响；把低价值裂解炭黑，通过一整套工艺，处理为可直接应用于塑料，橡胶的高价值炭黑产品。

Description

一种炭黑组分分离工艺
技术领域
本发明属于废旧轮胎处理技术领域，具体涉及一种炭黑组分分离工艺。
背景技术
轮胎裂解是废旧轮胎循环利用的一种有效方式，废旧轮胎裂解的产物有：裂解气、裂解油、裂解炭黑。裂解炭黑为轮胎经裂解工艺后获得的固体产物，主要成分为炭黑。相比于商品炭黑，裂解炭黑中含有轮胎裂解工艺过程的结焦、残余烟气冷凝的油、原料中未除净的细小钢丝以及生产轮胎时添加的氧化锌等助剂。这些杂质组分严重影响了裂解炭黑的应用。去除裂解炭黑中的杂质组分，是提升裂解炭黑应用性能的关键。杂质组分如果能单独分离，其作为产品有相当的价值。
申请号201811377649.X公开了一种废轮胎裂解炭黑碳化系统，增加了炭黑的深加工性能。该发明主要工艺为高温微波加热，目的是氧化分解炭黑中的碳氢、以及硫、氮等化学成分，大大提高了炭黑的深加工性能。该工艺设计能耗大，且杂质组分被分离后转化为污染物，仍需无害化处理，浪费资源且工艺复杂。
申请号201820987630.6公开了废旧轮胎热裂解碳黑加工系统，包括磁选、粉碎、混合、造粒、干燥设备及相应完整的工艺，该发明的目的是将废旧轮胎裂解炭黑加工成使用性能更好的粒状产品，并没有分离裂解炭黑中包含的油分、氧化锌等杂质，而裂解炭黑包含的油分不仅释放刺鼻的气味，还会严重影响炭黑的使用性能。
申请号201110293482.0公开了废轮胎裂解炭黑净化工艺，该工艺通过重复的酸洗和碱洗，去除炭黑中包含的二氧化硅、碳酸钙、氧化锌等杂质，该方法操作复杂、污染重、危险性高，并且酸碱处理后的炭黑活性大大降低。
现有技术中对裂解炭黑进行的处理，均未充分分离裂解炭黑的杂质，提高其使用性能，未考虑分离裂解炭黑中的油分或者油分分离的设计能耗高、污染重。
鉴于以上原因，特提出本发明。
发明内容
为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种炭黑组分分离工艺，本发明的炭黑组分分离工艺可以将炭黑中的油分分离，能耗低，污染小，提升了环保性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种炭黑组分分离工艺，包括如下步骤：
(1)将未处理的裂解炭黑经过烘干处理，烘干过程产生的气体进行冷凝处理；
(2)将烘干后的炭黑进行冷却处理，将冷却后的炭黑依次进行磁选处理、磨粉处理，收集，得到成品炭黑。
裂解炭黑普遍含有5-10％的挥发分，间歇式裂解工艺生产的裂解炭黑所含挥发分更高，主要成分为裂解油。裂解炭黑除炭黑成分外，还包含有细小钢丝、氧化锌、裂解工艺过程的结焦等杂质。油分和结焦覆盖在炭黑表面，严重降低了炭黑的活性。
进一步的，步骤(1)中烘干的温度为300-500℃，烘干时间为1.5-2.5h。
进一步的，步骤(1)中烘干的温度为430-470℃，烘干时间为1.8-2.2h。
进一步的，步骤(1)中烘干的温度为450℃，烘干时间为2h。
本发明中选择的烘干温度要小于轮胎裂解温度，本发明人经过大量试验发现当选择本发明的烘干温度范围时，炭黑中的油分分离率高，可以将油分全部分离，并且也不会产生裂解反应。
进一步的，步骤(1)中烘干采用微波烘干。
本发明优选的采用微波烘干处理，目的是微波加热的热能利用率高，加热速度快，加热均匀，整体工艺更先进。
进一步的，步骤(1)中在烘干的同时将产生的气体抽入冷凝装置进行冷凝。
将去除油分的炭黑转移到微波烘干机中进行烘干处理，微波烘干料箱密闭并接有抽气设备，抽气设备使烘干机料箱中处于负压(0.1atm)，在加热烘干的同时将裂解炭黑中持续挥发出的气体抽离。
气体进行冷凝时需要烘干同时进行，以防温度降低对气体产生影响，从而影响炭黑中油分的分离效率以及油分的回收效率。
进一步的，步骤(1)中冷凝采用水冷，冷却水的温度为23-27℃。
进一步的，冷却水的温度为25℃。
进一步的，步骤(2)中冷却的时间为4-8h，冷却的温度至室温。
进一步的，步骤(2)中磁选去除细小钢丝。
进一步的，步骤(2)中磨粉至粒径为250-350目。
进一步的，步骤(2)中磨粉至粒径为300目。
去除钢丝后的裂解炭黑通过磨粉系统，磨成细粉，磨粉系统通过自身筛分系统，保证通过的裂解炭黑颗粒尺寸符合要求。细粉状的裂解炭黑通过袋滤装置收集，期间产生的废气处理后排放。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的炭黑组分分离工艺，将裂解炭黑中不同的组分区别分离，高效的去除了裂解炭黑中的油分，去除了炭黑异味，提高产品的环保性能，提高了炭黑的活性，拓展了应用范围，对于分离的油分、钢丝，单独收集，作为产品，无需使用化学药剂，无废水产生，降低对环境的影响；把低价值裂解炭黑，通过一整套工艺，处理为可直接应用于塑料，橡胶的高价值炭黑产品。
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是本发明的炭黑组分分离工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
如图1为以下实施例中炭黑组分分离工艺流程图。
实施例1
本实施例的一种炭黑组分分离工艺，包括如下步骤：
(1)将未处理的裂解炭黑经过烘干处理，烘干温度为300℃，烘干时间为2.5h，所述的烘干采用微波烘干，微波烘干料箱密闭并接有抽气设备，抽气设备使烘干机料箱中处于负压(0.1atm)，在加热烘干的同时将裂解炭黑中挥发出的气体抽离，对气体进行冷凝处理，气体进行冷凝时，烘干需要同时进行，冷凝采用水冷，冷却水的温度为23℃；
(2)将烘干后的炭黑进行冷却处理，冷却时间为4h，冷却的温度至室温，将冷却后的炭黑依次进行磁选处理除去细小钢丝，磨粉处理至粒径为250目，磨粉系统通过自身筛分系统，保证通过的裂解炭黑颗粒尺寸符合要求，细粉状的裂解炭黑通过袋滤装置收集，期间产生的废气处理后排放，通过包装机将细粉裂解炭黑包成包，得到成品炭黑。
实施例2
本实施例的一种炭黑组分分离工艺，包括如下步骤：
(1)将未处理的裂解炭黑经过烘干处理，烘干温度为400℃，烘干时间为2.3h，所述的烘干采用微波烘干，微波烘干料箱密闭并接有抽气设备，抽气设备使烘干机料箱中处于负压(0.1atm)，在加热烘干的同时将裂解炭黑中挥发出的气体抽离，对气体进行冷凝处理，气体进行冷凝时，烘干需要同时进行，冷凝采用水冷，冷却水的温度为24℃；
(2)将烘干后的炭黑进行冷却处理，冷却时间为5h，冷却的温度至室温，将冷却后的炭黑依次进行磁选处理除去细小钢丝，磨粉处理至粒径为280目，磨粉系统通过自身筛分系统，保证通过的裂解炭黑颗粒尺寸符合要求，细粉状的裂解炭黑通过袋滤装置收集，期间产生的废气处理后排放，通过包装机将细粉裂解炭黑包成包，得到成品炭黑。
实施例3
本实施例的一种炭黑组分分离工艺，包括如下步骤：
(1)将未处理的裂解炭黑经过烘干处理，烘干温度为450℃，烘干时间为2.0h，所述的烘干采用微波烘干，微波烘干料箱密闭并接有抽气设备，抽气设备使烘干机料箱中处于负压(0.1atm)，在加热烘干的同时将裂解炭黑中挥发出的气体抽离，对气体进行冷凝处理，气体进行冷凝时，烘干需要同时进行，冷凝采用水冷，冷却水的温度为25℃；
(2)将烘干后的炭黑进行冷却处理，冷却时间为6h，冷却的温度至室温，将冷却后的炭黑依次进行磁选处理除去细小钢丝，磨粉处理至粒径为300目，磨粉系统通过自身筛分系统，保证通过的裂解炭黑颗粒尺寸符合要求，细粉状的裂解炭黑通过袋滤装置收集，期间产生的废气处理后排放，通过包装机将细粉裂解炭黑包成包，得到成品炭黑。
实施例4
本实施例的一种炭黑组分分离工艺，包括如下步骤：
(1)将未处理的裂解炭黑经过烘干处理，烘干温度为480℃，烘干时间为1.8h，所述的烘干采用微波烘干，微波烘干料箱密闭并接有抽气设备，抽气设备使烘干机料箱中处于负压(0.1atm)，在加热烘干的同时将裂解炭黑中挥发出的气体抽离，对气体进行冷凝处理，气体进行冷凝时，烘干需要同时进行，冷凝采用水冷，冷却水的温度为26℃；
(2)将烘干后的炭黑进行冷却处理，冷却时间为7h，冷却的温度至室温，将冷却后的炭黑依次进行磁选处理除去细小钢丝，磨粉处理至粒径为330目，磨粉系统通过自身筛分系统，保证通过的裂解炭黑颗粒尺寸符合要求，细粉状的裂解炭黑通过袋滤装置收集，期间产生的废气处理后排放，通过包装机将细粉裂解炭黑包成包，得到成品炭黑。
实施例5
本实施例的一种炭黑组分分离工艺，包括如下步骤：
(1)将未处理的裂解炭黑经过烘干处理，烘干温度为500℃，烘干时间为1.5h，所述的烘干采用微波烘干，微波烘干料箱密闭并接有抽气设备，抽气设备使烘干机料箱中处于负压(0.1atm)，在加热烘干的同时将裂解炭黑中挥发出的气体抽离，对气体进行冷凝处理，气体进行冷凝时，烘干需要同时进行，冷凝采用水冷，冷却水的温度为27℃；
(2)将烘干后的炭黑进行冷却处理，冷却时间为8h，冷却的温度至室温，将冷却后的炭黑依次进行磁选处理除去细小钢丝，磨粉处理至粒径为350目，磨粉系统通过自身筛分系统，保证通过的裂解炭黑颗粒尺寸符合要求，细粉状的裂解炭黑通过袋滤装置收集，期间产生的废气处理后排放，通过包装机将细粉裂解炭黑包成包，得到成品炭黑。
试验例1
考察烘干温度对经过分离工艺分离后得到的成品炭黑中油分含量的影响，只改变烘干温度，其他条件均与实施例3相同，结果如表1所示。
表1
烘干温度(℃) 成品炭黑中油分含量(％)
280 2.31
300 0.89
350 0.56
400 0.32
450 0.03
480 0.13
500 0.24
510 1.28
520 1.36
从上表可以看出，当烘干温度为300-500℃时，成品炭黑中的油分含量较低，当温度过低或过高时油分含量均有所增加，这是由于当温度过低时炭黑中的油分不能充分的挥发出来，从而残留在炭黑中，当温度过高时，温度超过了轮胎的裂解温度，其中有未裂解的高分子物质开始裂解，从而油分产生，从而增加了炭黑中的油分含量。
综合节省能耗的考虑，本发明的烘干温度选择450-480℃具有最好的油分分离效果，即成品炭黑油分含量低。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种炭黑组分分离工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将未处理的裂解炭黑经过烘干处理，烘干温度为300-500℃，烘干时间为1.5-2.5h，所述的烘干采用微波烘干，微波烘干料箱密闭并接有抽气设备，抽气设备使烘干机料箱中处于负压0.1atm，在加热烘干的同时将裂解炭黑中挥发出的气体抽离，对气体进行冷凝处理，气体进行冷凝时，烘干需要同时进行，冷凝采用水冷，冷却水的温度为23-27℃；
（2）将烘干后的炭黑进行冷却处理，将冷却后的炭黑依次进行磁选处理、磨粉处理，收集，得到成品炭黑。
2.根据权利要求1所述的炭黑组分分离工艺，其特征在于，步骤（1）中烘干的温度为450℃，烘干时间为2h。
3.根据权利要求1所述的炭黑组分分离工艺，其特征在于，冷却水的温度为25℃。
4.根据权利要求1所述的炭黑组分分离工艺，其特征在于，步骤（2）中冷却的时间为4-8h，冷却的温度至室温。
5.根据权利要求1所述的炭黑组分分离工艺，其特征在于，步骤（2）中磁选去除细小钢丝。
6.根据权利要求1所述的炭黑组分分离工艺，其特征在于，步骤（2）中磨粉至粒径为250-350目。
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