CN113480876A - 一种化纤着色炭黑及其制备方法 - Google Patents

一种化纤着色炭黑及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种化纤着色炭黑及其制备方法，配方包括：炭黑，组分的质量百分比是：100%的炭黑；一种化纤着色炭黑的制备方法，包括以下步骤：步骤一，材料准备；步骤二，预热处理；步骤三，压缩预热；步骤四，燃烧反应；步骤五，冷却收集；步骤六，混合研磨；该发明，在制备炭黑的过程中，通过采用富氧空气进行燃烧，降低了废气的产生量，从而降低了对废气处理所需的费用，且对烟气炭黑进行急冷时，利用急冷锅炉和急冷水搭配使用，降低了急冷水的使用量，从而有利于环保，且在制备炭黑的过程中，通过对炭黑进行超声波分散以及进行研磨处理，降低了炭黑的颗粒粒度，从而避免了炭黑在使用的过程中发生结团的现象，进而提高了该炭黑的品质。

Description

一种化纤着色炭黑及其制备方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体为一种化纤着色炭黑及其制备方法。
背景技术
炭黑作为颜料在纤维中的应用，可以在纤维加工过程中直接加入炭黑，进行染色。它是化学纤维原液着色中的一种。将染（颜）料制成色母粒后，用无色树脂（素粒或素片）按一定比例与之混合．纺制成有色纤维。由于使用色母粒产品，无粉尘飞扬，且能改善作业环境，而且与其他方法相比，具有色牢度好、色调均匀、色泽鲜艳、色谱齐全、加工成本低、后染均匀等优点。纤维的染色通常要在250～300℃的温度下进行。由于有机染料不稳定，使用炭黑是最为合适。炭黑具有良好的耐热性，纤维截面上的颜料粒子分布良好，染色均匀。因此，开发研制一种炭黑应用于聚酰胺纤维着色，具有更佳的经济效益和灵活性，但现有的炭黑在制备的过程中，采用的压缩空气与液态原油进行不充分燃烧时，产生的废气多，对废气进行处理的过程中增加了制备费用，同时采用急冷水对烟气炭黑进行急冷时，增加了水的使用量，不利于环保，同时制备处的炭黑易成团，降低了炭黑的品质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种化纤着色炭黑及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种化纤着色炭黑，配方包括：炭黑，组分的质量百分比是：100%的炭黑。
一种化纤着色炭黑的制备方法，包括以下步骤：步骤一，材料准备；步骤二，预热处理；步骤三，压缩预热；步骤四，燃烧反应；步骤五，冷却收集；步骤六，混合研磨；
其中上述步骤一中，选取一定量的液态原油备用，且液态原油包括煤焦油、葱油、防腐油和乙烯焦油；
其中上述步骤二中，将步骤一中选取的液态原油通过油泵进入到油体预热罐中，随后即可对液态原油进行预热处理，且液态原油的预热温度至160-200℃时即可；
其中上述步骤三中，将富氧空气经过鼓风机进行压缩至0.02-0.04Mpa，然后将压缩后的空气依次通过低温空气预热器、中温空气预热器和高温空气预热器将压缩后的空气预热至700-800℃；
其中上述步骤四中，随后将步骤二中预热后的液态原油和步骤三中预热后的压缩空气一同输送至燃烧室中进行燃烧，且在燃烧的过程中使其燃烧温度为1500-1550℃即可产生烟气炭黑，并且在燃烧的过程中添加一定量的添加剂以及助燃天然气；
其中上述步骤五中，将步骤四中产生的烟气炭黑引入至反应炉中，并借助急冷锅炉将烟气炭黑进行迅速冷却处理，从而终止炭黑的反应，然后对急冷后的烟气炭黑利用急冷水进行迅速冷却处理，并且将急冷后的烟气炭黑运输至主袋滤器得到粗炭黑，其他气体通过风送系统进行输送，并且在风送系统中设置的收集袋滤器对其他气体中残留的炭黑粉尘进行再一次的收集，随后将通过收集袋滤器的其他气体利用在处理袋滤器进行除尘排放，随后即可将收集袋滤器收集的炭黑粉尘和主袋滤器得到的粗炭黑一同混合得到原炭黑；
其中上述步骤六中，将步骤五中得到的原炭黑放置在双氧水中进行混合得到混合物，随后将得到的混合物放置在超声波下进行超声波分散处理10min，且超声波的功率为400-500w，随后将分散后的混合物通过水洗、离心、干燥得到氧化炭黑，随后将得到的氧化炭黑加入到去离子水中进行混合得到含炭黑混合水，且氧化炭黑和去离子水的重量比为1∶20，随后将得到的含炭黑混合水放置在磁力搅拌机中进行搅拌，随后将搅拌完成后的含炭黑混合水在2000r/min条件下进行研磨处理得到炭黑浆，随后将得到的炭黑浆进行烘干处理即可得到成品炭黑，若使用成品炭黑时，须先与分散剂一起进行研磨，达到高度均匀、稳定的分散状态，且炭黑粒子大小要求在5～10纳米之间即可。
优选的，所述步骤一中，液态原油中的水份含量为0-4%。
优选的，所述步骤三中，富氧空气中的富氧含量为25-30%。
优选的，所述步骤三中，低温空气预热器的低温预热温度为280-300℃，低温预热速率为5-8℃/min，中温空气预热器的中温预热温度为480-500℃，中温预热速率为8-10℃/min，高温空气预热器的中温预热温度为700-800℃，中温预热速率为10-12℃/min。
优选的，所述步骤四中，添加剂为碳酸钾溶液，同时在燃烧的过程中压缩气体进入到反应炉的流量为9.5-10km3/h，液态原油进入到反应炉中的流量为2500-2600kg/h，且添加的添加剂与液态原油的重量比为160∶1。
优选的，所述步骤六中，原炭黑和双氧水的重量比为1∶11。
优选的，所述步骤六中，搅拌时间为5-10min，搅拌速率为100-200r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该发明，在制备炭黑的过程中，通过采用富氧空气进行燃烧，从而降低了废气的产生量，从而降低了对废气处理过程中所需的费用，同时在对烟气炭黑进行急冷时，利用急冷锅炉和急冷水搭配使用，降低了急冷水的使用量，从而有利于环保，且在制备的炭黑的过程中，通过对炭黑进行超声波分散以及进行研磨处理，降低了炭黑的颗粒粒度，从而避免了炭黑在使用的过程中发生结团的现象，进而提高了该炭黑的品质。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种实施例：一种化纤着色炭黑，配方包括：炭黑，组分的质量百分比是：100%的炭黑。
一种化纤着色炭黑的制备方法,包括以下步骤：步骤一，材料准备；步骤二，预热处理；步骤三，压缩预热；步骤四，燃烧反应；步骤五，冷却收集；步骤六，混合研磨；
其中上述步骤一中，选取一定量的液态原油备用，且液态原油包括煤焦油、葱油、防腐油和乙烯焦油，同时液态原油中的水份含量为0-4%；
其中上述步骤二中，将步骤一中选取的液态原油通过油泵进入到油体预热罐中，随后即可对液态原油进行预热处理，且液态原油的预热温度至160-200℃时即可；
其中上述步骤三中，将富氧空气经过鼓风机进行压缩至0.02-0.04Mpa，且富氧空气中的富氧含量为25-30%，然后将压缩后的空气依次通过低温空气预热器、中温空气预热器和高温空气预热器将压缩后的空气预热至700-800℃，且低温空气预热器的低温预热温度为280-300℃，低温预热速率为5-8℃/min，中温空气预热器的中温预热温度为480-500℃，中温预热速率为8-10℃/min，高温空气预热器的中温预热温度为700-800℃，中温预热速率为10-12℃/min；
其中上述步骤四中，随后将步骤二中预热后的液态原油和步骤三中预热后的压缩空气一同输送至燃烧室中进行燃烧，且在燃烧的过程中使其燃烧温度为1500-1550℃即可产生烟气炭黑，并且在燃烧的过程中添加一定量的添加剂以及助燃天然气，添加剂为碳酸钾溶液，同时在燃烧的过程中压缩气体进入到反应炉的流量为9.5-10km3/h，液态原油进入到反应炉中的流量为2500-2600kg/h，且添加的添加剂与液态原油的重量比为160∶1；
其中上述步骤五中，将步骤四中产生的烟气炭黑引入至反应炉中，并借助急冷锅炉将烟气炭黑进行迅速冷却处理，从而终止炭黑的反应，然后对急冷后的烟气炭黑利用急冷水进行迅速冷却处理，并且将急冷后的烟气炭黑运输至主袋滤器得到粗炭黑，其他气体通过风送系统进行输送，并且在风送系统中设置的收集袋滤器对其他气体中残留的炭黑粉尘进行再一次的收集，随后将通过收集袋滤器的其他气体利用在处理袋滤器进行除尘排放，随后即可将收集袋滤器收集的炭黑粉尘和主袋滤器得到的粗炭黑一同混合得到原炭黑；
其中上述步骤六中，将步骤五中得到的原炭黑放置在双氧水中进行混合得到混合物，且原炭黑和双氧水的重量比为1∶11，随后将得到的混合物放置在超声波下进行超声波分散处理10min，且超声波的功率为400-500w，随后将分散后的混合物通过水洗、离心、干燥得到氧化炭黑，随后将得到的氧化炭黑加入到去离子水中进行混合得到含炭黑混合水，且氧化炭黑和去离子水的重量比为1∶20，随后将得到的含炭黑混合水放置在磁力搅拌机中进行搅拌，且搅拌时间为5-10min，搅拌速率为100-200r/min，随后将搅拌完成后的含炭黑混合水在2000r/min条件下进行研磨处理得到炭黑浆，随后将得到的炭黑浆进行烘干处理即可得到成品炭黑，若使用成品炭黑时，须先与分散剂一起进行研磨，达到高度均匀、稳定的分散状态，且炭黑粒子大小要求在5～10纳米之间即可。
基于上述，本发明的优点在于，通过利用富氧空气与液态原油进行燃烧，改变了传统中采用普通空气燃烧的方式，有利于降低在制备炭黑过程中产生的废气量，从而降低了对废气处理过程中产生的费用，同时利用急冷塔和急冷水搭配使用，降低了急冷水的使用量，有利于环保，同时利用超声波设备以及研磨设备对原炭黑进行处理，有利于使炭黑充分分散，同时降低了炭黑的粒度，避免了在使用炭黑的过程中发生结团的现象，从而提高了该炭黑的品质。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种化纤着色炭黑，配方包括：炭黑，其特征在于：组分的质量百分比是：100%的炭黑。
2.一种化纤着色炭黑的制备方法，包括以下步骤：步骤一，材料准备；步骤二，预热处理；步骤三，压缩预热；步骤四，燃烧反应；步骤五，冷却收集；步骤六，混合研磨；其特征在于：
其中上述步骤一中，选取一定量的液态原油备用，且液态原油包括煤焦油、葱油、防腐油和乙烯焦油；
其中上述步骤二中，将步骤一中选取的液态原油通过油泵进入到油体预热罐中，随后即可对液态原油进行预热处理，且液态原油的预热温度至160-200℃时即可；
其中上述步骤三中，将富氧空气经过鼓风机进行压缩至0.02-0.04Mpa，然后将压缩后的空气依次通过低温空气预热器、中温空气预热器和高温空气预热器将压缩后的空气预热至700-800℃；
其中上述步骤四中，随后将步骤二中预热后的液态原油和步骤三中预热后的压缩空气一同输送至燃烧室中进行燃烧，且在燃烧的过程中使其燃烧温度为1500-1550℃即可产生烟气炭黑，并且在燃烧的过程中添加一定量的添加剂以及助燃天然气；
其中上述步骤五中，将步骤四中产生的烟气炭黑引入至反应炉中，并借助急冷锅炉将烟气炭黑进行迅速冷却处理，从而终止炭黑的反应，然后对急冷后的烟气炭黑利用急冷水进行迅速冷却处理，并且将急冷后的烟气炭黑运输至主袋滤器得到粗炭黑，其他气体通过风送系统进行输送，并且在风送系统中设置的收集袋滤器对其他气体中残留的炭黑粉尘进行再一次的收集，随后将通过收集袋滤器的其他气体利用在处理袋滤器进行除尘排放，随后即可将收集袋滤器收集的炭黑粉尘和主袋滤器得到的粗炭黑一同混合得到原炭黑；
其中上述步骤六中，将步骤五中得到的原炭黑放置在双氧水中进行混合得到混合物，随后将得到的混合物放置在超声波下进行超声波分散处理10min，且超声波的功率为400-500w，随后将分散后的混合物通过水洗、离心、干燥得到氧化炭黑，随后将得到的氧化炭黑加入到去离子水中进行混合得到含炭黑混合水，且氧化炭黑和去离子水的重量比为1∶20，随后将得到的含炭黑混合水放置在磁力搅拌机中进行搅拌，随后将搅拌完成后的含炭黑混合水在2000r/min条件下进行研磨处理得到炭黑浆，随后将得到的炭黑浆进行烘干处理即可得到成品炭黑，若使用成品炭黑时，须先与分散剂一起进行研磨，达到高度均匀、稳定的分散状态，且炭黑粒子大小要求在5～10纳米之间即可。
3.根据权利要求2所述的一种化纤着色炭黑的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，液态原油中的水份含量为0-4%。
4.根据权利要求2所述的一种化纤着色炭黑的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，富氧空气中的富氧含量为25-30%。
5.根据权利要求2所述的一种化纤着色炭黑的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，低温空气预热器的低温预热温度为280-300℃，低温预热速率为5-8℃/min，中温空气预热器的中温预热温度为480-500℃，中温预热速率为8-10℃/min，高温空气预热器的中温预热温度为700-800℃，中温预热速率为10-12℃/min。
6.根据权利要求2所述的一种化纤着色炭黑的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，添加剂为碳酸钾溶液，同时在燃烧的过程中压缩气体进入到反应炉的流量为9.5-10km3/h，液态原油进入到反应炉中的流量为2500-2600kg/h，且添加的添加剂与液态原油的重量比为160∶1。
7.根据权利要求2所述的一种化纤着色炭黑的制备方法，其特征在于：所述步骤六中，原炭黑和双氧水的重量比为1∶11。
8.根据权利要求2所述的一种化纤着色炭黑的制备方法，其特征在于：所述步骤六中，搅拌时间为5-10min，搅拌速率为100-200r/min。
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