CN113663608B - 一种白炭黑表面改性用装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化学加工设备技术领域，尤其涉及一种白炭黑表面改性用装置，包括干燥塔、布袋除尘器和换热器，换热器的旁侧设有流化床，干燥塔的出料端与换热器的供热进料端之间设有第一管道，第一管道的中部设有粉体输送泵，干燥塔的尾气端与流化床的尾气端均与布袋除尘器的进气端之间设有第二管道，每个第二管道的中部均设有气泵，流化床包括塔体、第一气盘、驱动组件、连接组件、清理组件和第二气盘，塔体内部设有呈圆柱状的第一腔体和位于第一腔体上方的且与其连通的第二腔体，连接组件上设有与第二气盘连通的软管，流化床的下端设有出料口。本发明能够提高原料的利用率并且便于控制白炭黑的反应时间，便于对塔体内清理。

Description

一种白炭黑表面改性用装置

技术领域

本发明涉及化学加工设备技术领域，尤其涉及一种白炭黑表面改性用装置。

背景技术

干法改性是白炭黑改性常用的工业生产方法之一，一般是有机化合物为改性剂，白炭黑和有机改性剂蒸汽在固定反应器或流化床反应器中，高温下反应一定时间。

公开号为CN106750535A的中国发明专利公开了一种白炭黑表面改性用装置，包括干燥塔、提升机和表面改性剂雾化器，表面改性剂雾化器位于干燥塔和提升机之间。本发明的白炭黑表面改性用装置可以在白炭黑的生产过程中对其进行表面改性，通过本装置生产出来的白炭黑在工业应用时不需要再对其进行表面改性，由此可以减少白炭黑在工业应用时的时间和工序。应用本装置可以使得白炭黑和表面改性剂得到充分的接触，进而可以使白炭黑得到充分的改性。改性装置中设有布袋除尘器，可以回收部分经过表面改性的白炭黑，并且可以降低粉尘污染。

但是，上述专利在使用时还存在以下不足之处，1、对于原料以及能源的利用不合理，干燥塔以及流化床处理时尾气热能浪费严重，氮气的使用未做到循环利用，造成严重的浪费，增大了生产成本。2、流化床的结构涉及不合理，参照其附图，采用的是卧式流化床，一方面物料加工时由流化床的一端向另一端移动，不便于控制反应时间的长短，另一方面，对于反应后流化床的内部无法进行有效的清理，不仅造成浪费，还对后续生产造成影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决白炭黑改性过程中能源利用率低以及流化床设置不合理的技术问题，本发明提供了一种白炭黑表面改性用装置来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种白炭黑表面改性用装置，包括干燥塔、布袋除尘器和换热器，所述换热器设置在所述干燥塔的旁侧，所述换热器的旁侧设有流化床，所述干燥塔的出料端与所述换热器的供热进料端之间设有用于连通两者的第一管道，所述第一管道的中部设有用于供料的粉体输送泵，所述换热器的供热出料端与所述流化床的原料进料端通过第四管道连通，所述换热器的吸热出料端与所述流化床的辅助进料端通过第三管道连通，所述布袋除尘器设置在所述干燥塔和所述流化床之间，且所述干燥塔的尾气端和所述流化床的尾气端均与所述布袋除尘器的进气端通过第二管道连通，所述第二管道上设有气泵，所述流化床包括塔体、第一气盘、驱动组件、连接组件、清理组件和第二气盘，所述第一气盘和所述第二气盘上均匀开设有多个开口向上的喷气口，所述塔体内部设有呈圆柱状的第一腔体和位于所述第一腔体上方的且与其连通的第二腔体，所述第二腔体的直径大于所述第一腔体的直径，所述第一气盘设置在所述第一腔体的底部，且所述第一气盘通过第五管道与所述布袋除尘器的排气端连通，所述第五管道上设有气泵，所述连接组件设置在所述塔体内部，所述驱动组件设置在所述塔体的上端，工作时，通过所述驱动组件带动所述连接组件工作，所述清理组件和第二气盘均设置在所述连接组件上，所述连接组件上设有与所述第二气盘连通的软管，所述软管的上端与所述塔体固定连接，且所述软管的上端通过第六管道与所述布袋除尘器的排气端连通，所述流化床的下端设有出料口。

作为优选，所述连接组件包括连接柱和连接架，所述连接柱竖直设置在所述塔体内，所述连接架套设在所述连接柱上，工作时，所述连接架仅能够沿着所述连接柱在竖直方向上移动，所述第二气盘安置在所述连接架的上端。

作为优选，所述驱动组件包括驱动电机、收卷盘和驱动绳索，所述收卷盘设置在所述塔体的上端，且所述收卷盘的其中一端与所述塔体转动连接，所述驱动电机的输出端与所述收卷盘的另一端固定连接，所述驱动绳索的一端缠绕在所述收卷盘上，所述驱动绳索的另一端与所述连接架固定连接。

作为优选，所述清理组件包括清理架，所述清理架设置在所述连接架的下端，所述清理架与所述连接架转动连接，所述清理架与所述连接柱共轴线设置，所述清理架的边缘设有风扇叶，所述清理架的边缘还设有若干个呈圆周分布的连接孔，所述连接孔的长度方向垂直于所述连接柱的轴线，每个所述连接孔内均设有弹簧和清理杆，所述弹簧的两端分别与所述清理架以及所述清理杆的一端固定连接，所述清理杆的另一端延伸至所述连接孔外，且所述清理杆位于所述连接孔外的一端上设有清理块，所述清理块上设有清理刷。

作为优选，所述清理块的下端设有配重块，所述配重块靠近所述塔体侧壁的下方设有滚珠。

作为优选，所述连接柱上沿其长度方向设有滑槽，所述滑槽贯穿所述连接柱的侧壁，所述滑槽内设有与其滑动配合的滑块，所述滑块的上端设有滚轮，所述软管的中部穿过所述滚轮的下侧，工作时，当所述软管的一端随着所述第二气盘在竖直方向上移动时，所述软管的中部通过所述滚轮拉动所述滑块沿着所述连接柱的轴线滑动。

作为优选，所述第二气盘上靠近所述滑槽的一部分喷气口朝向所述滑槽。

作为优选，所述流化床的辅助进料端和原料进料端均设置在所述塔体的上半部。

作为优选，所述第二腔体的直径自其中部向与所述第一腔体的连接处逐渐减小直至等于所述第一腔体的直径。

本发明的有益效果是，其一，白炭黑进入干燥塔加热干燥，同时向干燥塔内输送氮气作为填充保护气，其温度一般在600摄氏度以上，之后，将其输送到换热器内，对后续的改性剂做保温输送，再将白炭黑输送到流化床内，与改性剂反应，此时的反应温度在25-600摄氏度之间，因此前述的换热工作不会对后续的反应温度造成影响，并且提高了能源的利用效率，从而达到节能环保的效果。

其二，在改性反应过程中，通过第一气盘和第二气盘工作，使得改性剂和白炭黑悬浮在第一腔体和第二腔体内进行充分接触反应，当反应时间达到指定时间后，第二气盘停止输送气体，并通过驱动组件带动连接组件和第二气盘上升，直至流化床的原料进料端和辅助进料端恰好位于第二气盘的上方，并且由于第二气盘的停止工作，以及连接架和清理组件对第一气盘产生的气流的影响，大部分反应完成的白炭黑进入连接架的下方，此时，再启动第二气盘，并关闭第一气盘，使得塔体内形成两个反应空间，下端的沉淀排出，上端的进料在第二气盘的工作下继续悬浮反应，与现有技术相比，本发明既能够实现白炭黑的连续改性生产，也能够控制反应时间的长短，从而提高白炭黑改性的效果。

其三，当连接架上升的过程中，由于第一气盘的气流的存在吹动清理组件，能够使得清理组件转动，进而对塔体的内壁进行清理，避免塔体的内壁上残留大量的产物造成浪费，也避免其对后续的生产造成影响。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一种白炭黑表面改性用装置的结构示意图；

图2是本发明一种白炭黑表面改性用装置的流化床的内部结构示意图；

图3是本发明一种白炭黑表面改性用装置的第一气盘和第二气盘的结构示意图；

图4是图3的爆炸图；

图5是本发明一种白炭黑表面改性用装置的滚轮和软管的位置关系示意图；

图6是本发明一种白炭黑表面改性用装置的清理组件的结构示意图；

图7是图6中A处的放大图。

图中：0、干燥塔；1、布袋除尘器；2、换热器；3、第一管道；4、粉体输送泵；5、第二管道；6、第三管道；

7、流化床；8、塔体；9、第一气盘；10、第二气盘；11、第一腔体；12、第二腔体；13、软管；14、第四管道；

15、驱动组件；16、第五管道；17、第六管道；18、驱动绳索；

19、连接组件；20、连接柱；21、连接架；

22、清理组件；23、清理架；24、风扇叶；25、清理杆；26、清理块；27、清理刷；

28、配重块；29、滚珠；30、滚轮；31、滑块；32、滑槽。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1~图7所示，本发明提供了一种白炭黑表面改性用装置的实施例，包括干燥塔0、布袋除尘器1和换热器2，换热器2设置在干燥塔0的旁侧，换热器2的旁侧设有流化床7，干燥塔0的出料端与换热器2的供热进料端之间设有用于连通两者的第一管道3，第一管道3的中部设有用于供料的粉体输送泵4，换热器2的供热出料端与流化床7的原料进料端通过第四管道14连通，换热器2的吸热出料端与流化床7的辅助进料端通过第三管道6连通，其中，换热器2的供热进料端用于白炭黑的进料，换热器2的供热出料端用于白炭黑的出料，换热器2的吸热出料端用于改性剂的出料，换热器2上还有吸热进料端，用于将改性剂输送到换热器2内进行热交换，此外，流化床7上的原料进料端用于白炭黑的进料，流化床7上的辅助进料端用于改性剂的进料，布袋除尘器1设置在干燥塔0和流化床7之间，且干燥塔0的尾气端和流化床7的尾气端均与布袋除尘器1的进气端通过第二管道5连通，第二管道5上设有气泵。

工作时，白炭黑进入干燥塔0加热干燥，同时向干燥塔0内输送氮气作为填充保护气，其温度一般在600摄氏度以上，之后，将白炭黑通过第一管道3输送到换热器2内，对后续进入换热器2内的改性剂做保温输送，再通过第四管道14将白炭黑输送到流化床7内，同时将改性剂通过第三管道6输送到流化床7内，使白炭黑和改性剂在流化床7内反应，此时的反应温度在25-600摄氏度之间，因此前述的换热工作不会对后续的反应温度造成影响，并且提高了能源的利用效率，从而达到节能环保的效果。

流化床7包括塔体8、第一气盘9、驱动组件15、连接组件19、清理组件22和第二气盘10，第一气盘9和第二气盘10上均匀开设有多个开口向上的喷气口，塔体8内部设有呈圆柱状的第一腔体11和位于第一腔体11上方的且与其连通的第二腔体12，第二腔体12的直径自其中部向与第一腔体11的连接处逐渐减小直至等于第一腔体11的直径，第二腔体12的直径大于第一腔体11的直径，第一气盘9设置在第一腔体11的底部，且第一气盘9通过第五管道16与布袋除尘器1的排气端连通，第五管道16上设有气泵。

连接组件19设置在塔体8内部，连接组件19上设有与第二气盘10连通的软管13，连接组件19包括连接柱20和连接架21，连接柱20竖直设置在塔体8内，连接架21套设在连接柱20上，即连接柱20贯穿连接架21的中心，工作时，连接架21仅能够沿着连接柱20在竖直方向上移动，第二气盘10安置在连接架21的上端。

连接柱20上沿其长度方向设有滑槽32，滑槽32贯穿连接柱20的侧壁，第二气盘10上靠近滑槽32的一部分喷气口朝向滑槽32，能够将进入滑槽32内的原料吹出，滑槽32内设有与其滑动配合的滑块31，滑块31的上端设有滚轮30，软管13的中部穿过滚轮30的下侧；当软管13的一端随着第二气盘10在竖直方向上移动时，软管13的中部通过滚轮30拉动滑块31沿着连接柱20的轴线滑动，通过滑块31的重力能够使得在工作过程中软管13始终呈竖直位于滑槽32内，即此时的软管13呈“U”字形收入滑槽32中，滚轮30位于“U”字形软管13的底部，在连接架21和第二气盘10上升过程中，软管13的“U”字形底部和滑块31逐渐穿过连接架21的中心，避免软管13在自身的抵触弹力作用下移动到滑槽32外，对连接架21的移动造成阻碍。

在改性反应过程中，通过第一气盘9和第二气盘10工作，使得改性剂和白炭黑悬浮在第一腔体11和第二腔体12内进行充分接触反应，当反应时间达到指定时间后，第二气盘10停止输送气体，并通过驱动组件15带动连接组件19和第二气盘10上升，直至第二气盘10贴近流化床7的原料进料端和辅助进料端并且位于二者的下方时，第二气盘10停止上升，由于第二气盘10的停止工作，以及连接架21和清理组件22对第一气盘9产生的气流的阻挡，使第二气盘10的上方的风压减小，不足以支撑反应完成的白炭黑继续悬浮，大部分反应完成的白炭黑由于自身重力作用落入连接架21的下方，同时少部分未反应完成的白炭黑也能够落入连接架21的下方继续反应，白炭黑全部反应完成后，关闭第一气盘9一段时间让反应完成的白炭黑充分沉淀，然后启动第二气盘10，使得塔体8内形成两个反应空间，即在第二腔体12中继续通入保护气体，使第二腔体12中的进料在第二气盘10的工作下继续悬浮反应，而第一腔体11中的沉淀排出，与现有技术相比，本发明既能够实现白炭黑的连续改性生产，也能够控制反应时间的长短，从而提高白炭黑改性的效果。

在连接架21上升的过程中，由第一气盘9吹出的气流吹动清理组件22，能够使得清理组件22转动，进而对塔体8的内壁进行清理，避免塔体8的内壁上残留大量的产物造成浪费，也避免其对后续的生产造成影响。

清理组件22包括清理架23，清理架23设置在连接架21的下端，清理架23与连接架21转动连接，清理架23与连接柱20共轴线设置，清理架23的边缘设置风扇叶24，以减少风扇叶24对第一气盘9吹动的气流造成的阻挡，清理架23的边缘还设有若干个呈圆周分布的连接孔，连接孔的长度方向垂直于连接柱20的轴线，每个连接孔内均设有弹簧和清理杆25，弹簧的两端分别与清理架23以及清理杆25的一端固定连接，清理杆25的另一端延伸至连接孔外，且清理杆25位于连接孔外的一端上设有清理块26，清理块26上设有清理刷27；工作时，风扇叶24与气流的配合使得清理架23转动，转动时产生的离心力使得清理杆25从连接孔向外延伸，进而使得清理刷27抵触在塔体8的内壁上，并在清理架23的转动下，对塔体8的内壁进行清理，清理块26的下端设有配重块28，配重块28靠近塔体8侧壁的下方设有滚珠29；当清理架23转动时，清理块26需要克服弹簧的拉力向远离连接孔的方向甩出，此时是通过清理架23转动时的离心力作用驱动，配重块28的设置，在相同转速下，能够提高离心力，更便于使得清理杆25从连接孔内伸出，配重块28靠近塔体8侧壁的下方设有滚珠29，当清理组件22在第二腔体12内时，需要尽可能的伸出以对塔体8的内壁进行清理，而清理组件22从第二腔体12回到第一腔体11内时，需要向内收缩，此时，通过滚珠29与塔体8内壁的抵触，更便于清理杆25的收缩，并且不会造成两者之间的磨损。

驱动组件15设置在塔体8的上端，驱动组件15包括驱动电机、收卷盘和驱动绳索18，收卷盘设置在塔体8的上端，且收卷盘的其中一端与塔体8转动连接，驱动电机的输出端与收卷盘的另一端固定连接，驱动绳索18的一端缠绕在收卷盘上，驱动绳索18的另一端与连接架21固定连接。

工作时，通过驱动组件15带动连接组件19移动，清理组件22和第二气盘10均设置在连接组件19上，软管13的上端与塔体8固定连接，且软管13的上端通过第六管道17与布袋除尘器1的排气端连通，这样经过布袋除尘器1过滤的氮气能够继续通入流化床7中重复使用，流化床7的辅助进料端和原料进料端均设置在塔体8的上半部，流化床7的下端设有出料口用于排出反应完成的白炭黑。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种白炭黑表面改性用装置，包括干燥塔、布袋除尘器和换热器，其特征在于：所述换热器设置在所述干燥塔的旁侧，所述换热器的旁侧设有流化床，所述干燥塔的出料端与所述换热器的供热进料端之间设有用于连通两者的第一管道，所述第一管道的中部设有用于供料的粉体输送泵，所述换热器的供热出料端与所述流化床的原料进料端通过第四管道连通，所述换热器的吸热出料端与所述流化床的辅助进料端通过第三管道连通，所述布袋除尘器设置在所述干燥塔和所述流化床之间，且所述干燥塔的尾气端和所述流化床的尾气端均与所述布袋除尘器的进气端通过第二管道连通，所述第二管道上设有气泵，所述流化床包括塔体、第一气盘、驱动组件、连接组件、清理组件和第二气盘，所述第一气盘和所述第二气盘上均匀开设有多个开口向上的喷气口，所述塔体内部设有呈圆柱状的第一腔体和位于所述第一腔体上方的且与其连通的第二腔体，所述第二腔体的直径大于所述第一腔体的直径，所述第一气盘设置在所述第一腔体的底部，且所述第一气盘通过第五管道与所述布袋除尘器的排气端连通，所述第五管道上设有气泵，所述连接组件设置在所述塔体内部，所述驱动组件设置在所述塔体的上端，工作时，通过所述驱动组件带动所述连接组件工作，所述清理组件和所述第二气盘均设置在所述连接组件上，所述连接组件上设有与所述第二气盘连通的软管，所述软管的上端与所述塔体固定连接，且所述软管的上端通过第六管道与所述布袋除尘器的排气端连通，所述流化床的下端设有出料口。

2.如权利要求1所述的一种白炭黑表面改性用装置，其特征在于：所述连接组件包括连接柱和连接架，所述连接柱竖直设置在所述塔体内，所述连接架套设在所述连接柱上，工作时，所述连接架仅能够沿着所述连接柱在竖直方向上移动，所述第二气盘安置在所述连接架的上端。

3.如权利要求2所述的一种白炭黑表面改性用装置，其特征在于：所述驱动组件包括驱动电机、收卷盘和驱动绳索，所述收卷盘设置在所述塔体的上端，且所述收卷盘的其中一端与所述塔体转动连接，所述驱动电机的输出端与所述收卷盘的另一端固定连接，所述驱动绳索的一端缠绕在所述收卷盘上，所述驱动绳索的另一端与所述连接架固定连接。

4.如权利要求3所述的一种白炭黑表面改性用装置，其特征在于：所述清理组件包括清理架，所述清理架设置在所述连接架的下端，所述清理架与所述连接架转动连接，所述清理架与所述连接柱共轴线设置，所述清理架的边缘设有风扇叶，所述清理架的边缘还设有若干个呈圆周分布的连接孔，所述连接孔的长度方向垂直于所述连接柱的轴线，每个所述连接孔内均设有弹簧和清理杆，所述弹簧的两端分别与所述清理架以及所述清理杆的一端固定连接，所述清理杆的另一端延伸至所述连接孔外，且所述清理杆位于所述连接孔外的一端上设有清理块，所述清理块上设有清理刷。

5.如权利要求4所述的一种白炭黑表面改性用装置，其特征在于：所述清理块的下端设有配重块，所述配重块靠近所述塔体侧壁的下方设有滚珠。

6.如权利要求5所述的一种白炭黑表面改性用装置，其特征在于：所述连接柱上沿其长度方向设有滑槽，所述滑槽贯穿所述连接柱的侧壁，所述滑槽内设有与其滑动配合的滑块，所述滑块的上端设有滚轮，所述软管的中部穿过所述滚轮的下侧，工作时，当所述软管的一端随着所述第二气盘在竖直方向上移动时，所述软管的中部通过所述滚轮拉动所述滑块沿着所述连接柱的轴线滑动。

7.如权利要求6所述的一种白炭黑表面改性用装置，其特征在于：所述第二气盘上靠近所述滑槽的一部分喷气口朝向所述滑槽。

8.如权利要求7所述的一种白炭黑表面改性用装置，其特征在于：所述流化床的辅助进料端和原料进料端均设置在所述塔体的上半部。

9.如权利要求8所述的一种白炭黑表面改性用装置，其特征在于：所述第二腔体的直径自其中部向与所述第一腔体的连接处逐渐减小直至等于所述第一腔体的直径。

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