CN116120765A - 一种乙炔炭黑造粒方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明设置的一种乙炔炭黑造粒方法及系统，包括预热装置、浸润装置、造粒装置，乙炔炭黑进料，对进料的乙炔炭黑预热，预热后的乙炔炭黑的温度为第一温度；蒸汽进料，蒸汽和预热后的乙炔炭黑混合，蒸汽对预热后的乙炔炭黑浸润；向浸润后的乙炔炭黑中通入造粒介质，进行造粒，其中造粒介质的温度为第二温度。首先对进料的乙炔炭黑预热，预热后的乙炔炭黑的温度为第一温度，预热后的乙炔炭黑和蒸汽混合，蒸汽对预热后的乙炔炭黑浸润，将浸润后的乙炔炭黑通入造粒介质，对乙炔炭黑造粒，造粒介质的温度为第二温度，实验表明，通过将使用蒸汽对乙炔炭黑进行预热后，能够将粒状乙炔炭黑的吸油值由240ml/L提高至260ml/L，扩大乙炔炭黑的使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及炭黑造粒技术领域，尤其涉及一种乙炔炭黑方法及系统。
背景技术
乙炔炭黑(又称乙炔黑，Acetylene black)是由碳化钙法或石脑油(粗汽油)热解时副产气分解精制得到的纯度99％以上的乙炔,经连续热解后得到的炭黑。它与炉法炭黑相比其结晶及二次结构更为发达，故导电性和吸液性也更优良。由于重金属等杂质少，故自放电造成的损耗小，它主要用于镍氢电池负极，也可用于超级电容器，做导电体。
为便于运输，且提高乙炔炭黑的综合性能，以使得乙炔炭黑能够被广泛应用于新型铅酸电池、一二次锂电和超高压电缆等领域，需要对乙炔炭黑进行造粒。由于乙炔炭黑的高结构性，使得干法造粒工艺难以实现。湿法造粒工艺是目前乙炔炭黑造粒的主要技术，例如，公开号为CN104371380A的中国发明专利公开了一种炭黑湿法造粒的方法以及一种炭黑湿法造粒的制造系统，并具体公开了由定量喂料机输出的炭黑粉末料连续进入高速搅齿造粒机，与同时由粘结剂供给系统输入的粘结剂在造粒机内充分接触，实现混合、成粒、球化、致密等过程。
上述炭黑湿法造粒的方法以及一种炭黑湿法造粒的制造系统虽然初步实现了乙炔炭黑的造粒，但是，造粒过程中，加入蜜糖或木质纤维素等作为粘结剂，间接引入了杂质，影响乙炔炭黑的纯净度，不能符合一些产品的要求。
为解决上述技术问题，公开号为CN110437650A的中国发明专利公开了一种粒状导电炭黑及其制备方法，将导电炭黑原料首先经过温度≥80℃的水湿润，使导电炭黑原料的亲水性能增强，进一步通过湿法造粒和干燥制得粒径分布均匀的粒状导电乙炔炭黑。并进一步地，公开了将导电炭黑原料与水蒸气或水通入到浸润装置中浸润，同时通入氮气平衡浸润装置内的压强，然后将经过水蒸气或水湿润的导电炭黑原料输送到湿法造粒机内，加入去离子水湿法造粒的过程。
上述发明中，提供了一种采用蒸汽最为浸润介质的浸润方法，得到的产品的吸油值最终为232ml/L～235ml/L，吸油值较低，限制了乙炔炭黑的使用范围。
发明内容
基于此，本发明提供一种乙炔炭黑方法及系统，以解决现有技术中存在提供的所采用蒸汽最为浸润介质的浸润方法，得到的产品的吸油值较低的技术问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案如下：
一种乙炔炭黑造粒方法，包括以下步骤：
a.乙炔炭黑进料，对进料的乙炔炭黑预热，预热后的乙炔炭黑的温度为第一温度；
b.蒸汽进料，蒸汽和预热后的乙炔炭黑混合，蒸汽对预热后的乙炔炭黑浸润；
c.向浸润后的乙炔炭黑中通入造粒介质，进行造粒，其中造粒介质的温度为第二温度。
优选的，所述第一温度为80℃～150℃。
优选的，步骤b中，所述“蒸汽进料，蒸汽和预热后的乙炔炭黑混合，蒸汽对预热后的乙炔炭黑浸润”中，蒸汽的压强为0.5MPa～1.5MPa。
优选的，所述第二温度为50℃～90℃。
优选的，所述造粒介质为纯水。
一种乙炔炭黑造粒系统，包括：
预热装置，用于对进料后的乙炔炭黑预热；
浸润装置，所述浸润装置设置有浸润介质进料口和蒸汽进气管，用于对乙炔炭黑进行混合，浸润；
造粒装置，连接所述浸润装置，用于对浸润后的乙炔炭黑进行造粒。
优选的，所述浸润装置设置有乙炔炭黑进料管，所述乙炔炭黑进料管用于向浸润装置通入乙炔炭黑，乙炔炭黑和蒸汽在浸润装置内充分混合，形成乙炔炭黑和蒸汽的混合物，所述浸润装置设置有混合物出料管。
优选的，所述浸润装置还设置有离心分离器，所述离心分离器的入口端连接所述混合物出料管，所述离心分离器用于将乙炔炭黑沉降，所述离心分离器还设置有第一出料组件，所述离心分离器还设置有尾气出料管，所述尾气出料管连接所述浸润介质进料口，用于对乙炔炭黑预热。
优选的，所述造粒装置设置有第二出料组件，所述第二出料组件设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测浸润后的乙炔炭黑的温度。
优选的，所述浸润装置前端设置有混合腔，所述混合腔用于混合乙炔炭黑和蒸汽，所述混合腔的后端设置有输送腔，所述输送腔内设置有螺旋输料器，所述螺旋输料器用于将部分沉降在浸润装置底部的粉末状乙炔炭黑输送至第一出料组件。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
本发明设置的一种乙炔炭黑造粒方法及系统，包括首先对进料的乙炔炭黑预热，预热后的乙炔炭黑的温度为第一温度，预热后的乙炔炭黑和蒸汽混合，蒸汽对预热后的乙炔炭黑浸润，将浸润后的乙炔炭黑通入造粒介质，对乙炔炭黑造粒，造粒介质的温度为第二温度，实验表明，通过将使用蒸汽对乙炔炭黑进行预热后，能够将粒状乙炔炭黑的吸油值由240ml/L提高至260ml/L，扩大乙炔炭黑的使用范围。
附图说明
图1为一种乙炔炭黑造粒系统的结构示意图。
图中：一种乙炔炭黑造粒系统10、预热装置100、浸润装置200、浸润介质进料口210、蒸汽进气管211、乙炔炭黑进料管212、混合物出料管220、离心分离器230、第一出料组件240、尾气出料管250、混合腔260、输送腔270、螺旋输料器271、造粒装置300、第二出料组件310、第一温度传感器311。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
在本发明的一个具体实施方式中，一种乙炔炭黑造粒方法，包括以下步骤：
a.乙炔炭黑进料，对进料的乙炔炭黑预热，预热后的乙炔炭黑温度为第一温度；
以炭黑吸油值≥240ml/L，碘吸附能力60～100mg/g的乙炔炭黑为原料，利用离心分离器230对乙炔炭黑气固分离后所产生的尾气，对乙炔炭黑进行预热，预热后的乙炔炭黑的温度为第一温度，作为优选，第一温度为80℃～150℃。
b.蒸汽进料，乙炔炭黑和蒸汽混合，蒸汽对预热后的乙炔炭黑浸润；
作为优选，以炭黑吸油值≥240ml/L，碘吸附能力60～100mg/g的乙炔炭黑为原料，炭黑原料与通入的高压蒸汽的质量比为3：5～4.5：5。将乙炔炭黑和蒸汽混合，形成蒸汽和乙炔炭黑的混合物，蒸汽对乙炔炭黑浸润。
c.向浸润后的乙炔炭黑中通入造粒介质，进行造粒，其中造粒介质的温度为第二温度。作为优选，第二温度为50℃～90℃，在本发明中，有效的提高乙炔炭黑的吸油值。
优选的，步骤a中，所述“蒸汽进料，乙炔炭黑和蒸汽混合，蒸汽对预热后的乙炔炭黑浸润”中，作为优选，蒸汽的压强为0.5MPa～1.5MPa，蒸汽和乙炔炭黑混合后，蒸汽对乙炔炭黑浸润。
优选的，所述造粒介质为纯水。
作为优选，纯水的温度为80℃，纯水的用量与乙炔炭黑的用量以5:2～4:2质量比通入到造粒装置300，对乙炔炭黑进行造粒，乙炔炭黑与纯水充分接触，实现混合、成粒、球化、致密等过程，得到粒状乙炔炭黑。
在本发明的又一个具体实施方式中，一种乙炔炭黑造粒系统，包括：预热装置100、浸润装置200、造粒装置300；
所述预热装置100用于对进料后的乙炔炭黑预热；
所述浸润装置200设置有浸润介质进料口210和蒸汽进气管211，用于对乙炔炭黑进行混合，浸润；
所述造粒装置300连接所述浸润装置200，用于对浸润后的乙炔炭黑进行造粒。
本发明设置的一种乙炔炭黑造粒方法及系统，包括首先对进料的乙炔炭黑预热，预热后的乙炔炭黑的温度为第一温度，预热后的乙炔炭黑和蒸汽混合，形成乙炔炭黑和蒸汽的混合物，混合后蒸汽对预热后的乙炔炭黑浸润，将浸润后的乙炔炭黑通入造粒介质，对乙炔炭黑造粒，造粒介质的温度为第二温度，实验表明，通过将使用高压蒸汽对乙炔炭黑进行预热后，能够将粒状乙炔炭黑的吸油值由240ml/L提高至260ml/L，扩大乙炔炭黑的使用范围。
在一较佳实施方式中，所述浸润段设置有乙炔炭黑进料管212，所述乙炔炭黑进料管212用于向浸润装置200通入乙炔炭黑，乙炔炭黑和蒸汽在浸润装置200内充分混合，形成乙炔炭黑和蒸汽的混合物，所述浸润装置200设置有混合物出料管220。
乙炔炭黑与蒸汽进入浸润装置200，在浸润装内充分混合、接触、碰撞，形成乙炔炭黑和蒸汽的混合物，使得乙炔炭黑和蒸汽混合过程中，蒸汽对乙炔炭黑进行浸润。
在一较佳实施方式中，所述浸润装置200还设置有离心分离器230，所述离心分离器230的入口端连接所述混合物出料管220，所述离心分离器230用于将乙炔炭黑沉降，所述离心分离器230还设置有第一出料组件240，所述离心分离器230还设置有尾气出料管250，所述尾气出料管250连接所述浸润介质进料口210，用于对乙炔炭黑预热。
将乙炔炭黑和蒸汽的混合物输送至离心分离器230，利用离心分离器230对乙炔炭黑和蒸汽的混合物进行气固分离，使得固体的乙炔炭黑进行沉降，尾气被回收利用，用于对乙炔炭黑预热。
在一较佳实施方式中，所述造粒装置300设置有第二出料组件310，所述第二出料组件310设置有第一温度传感器311，所述第一温度传感器311用于检测浸润后的乙炔炭黑的温度。
根据设定的工艺温度，检测并反馈浸润后的乙炔炭黑的温度。
在一较佳实施方式中，所述浸润装置200前端设置有混合腔260，所述混合腔260用于混合乙炔炭黑和蒸汽，所述混合腔260的后端设置有输送腔270，所述输送腔270内设置有螺旋输料器271，所述螺旋输料器271用于将部分沉降在浸润装置200底部的粉末状乙炔炭黑输送至第一出料组件240。
通过设置混合腔260，将乙炔炭黑和蒸汽通过乙炔炭黑进料管212和蒸汽进气管211，将乙炔炭黑和蒸汽输送至混合腔260内，使得乙炔炭黑和蒸汽在混合腔260内接触，形成乙炔炭黑和蒸汽的混合物，同时，蒸汽所产生的热气体对乙炔炭黑进行浸润；然后通过设置所述输送腔270，将部分沉降在输送腔270底部的粉末状乙炔炭黑通过螺旋输料器271输送至分离段，使得粉末状乙炔炭黑浸润后全部被输送至分离段。例如，所述接触段为一个筒状腔体，前端设置为混合腔260，后端设置为螺旋输料器271，乙炔炭黑和蒸汽同时进入浸润段后，在前端混合腔260内进行充分的混合，混合后蒸汽带动乙炔炭黑向前输送，在输送的过程中，部分的乙炔炭黑发生沉降，沉降的乙炔炭黑通过螺旋输料器271输送至分离装置，剩余部分乙炔炭黑随着蒸汽悬浮在离心分离器230，通过离心分离器230进行气固分离，分离后产生的乙炔炭黑通过第一出料组件240输送至造粒装置300。
以下通过具体实验例，进一步说明本发明的技术特征及技术效果，值得说明的是，以下实验室均为实验室小试实验。
对比例1
首先对乙炔炭黑进行预热，预热后的乙炔炭黑和蒸汽在浸润装置200内充分混合，蒸汽对乙炔炭黑浸润，蒸汽的压强分别采用0.7PMa、1.5PMa，将浸润后的乙炔炭黑输送至离心分离器230，离心分离器230对浸润后的乙炔炭黑气固分离，气固分离后的乙炔炭黑进入造粒装置300进行造粒，造粒水的温度为80℃，造粒后得到粒状乙炔炭黑，检测造粒后得到的乙炔炭黑产品的吸油值为表1。
对比例2
首先对乙炔炭黑进行预热，乙炔炭黑的预热温度分别为80℃、110℃、1150℃，预热后的乙炔炭黑和蒸汽在浸润装置200内充分混合，蒸汽对预热后的乙炔炭黑浸润，将浸润后的乙炔炭黑输送至离心分离器230，离心分离器230对浸润后的乙炔炭黑气固分离，气固分离后的乙炔炭黑进入造粒装置300进行造粒，造粒水的温度为80℃，造粒后得到粒状乙炔炭黑，检测造粒后得到的乙炔炭黑产品的吸油值为表1。
DBP吸油值为≥240ml/L的炭黑原料
| 蒸汽压强(PMa) | DBP吸油值(ml/L) | 预热温度(℃) | DBP吸油值(ml/L) |
| 0.7 | 241 | 80 | 242 |
| 0.7 | 241 | 110 | 242 |
| 0.7 | 242 | 150 | 246 |
| 1.5 | 243 | 80 | 249 |
| 1.5 | 244 | 110 | 253 |
| 1.5 | 248 | 150 | 260 |
通过上表可以看出：
当蒸汽压强为0.7PMa，乙炔炭黑预热至80℃～110℃时DBP吸油值影响幅度小；当蒸汽压强为0.7PMa，乙炔炭黑预热至150℃时DBP吸油值逐渐提高；
当蒸汽压强为1.5PMa，乙炔炭黑预热至80℃～110℃时DBP吸油值幅度上升；当蒸汽压强为1.5PMa，乙炔炭黑预热至150℃时，此时达到的DBP吸油值最高。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种乙炔炭黑造粒方法，其特征在于：包括
a. 乙炔炭黑进料，对进料的乙炔炭黑预热，预热后的乙炔炭黑的温度为第一温度；
b. 蒸汽进料，蒸汽和预热后的乙炔炭黑混合，蒸汽对预热后的乙炔炭黑浸润；
c. 向浸润后的乙炔炭黑中通入造粒介质，进行造粒，其中造粒介质的温度为第二温度。
2. 如权利要求1所述的乙炔炭黑造粒方法，其特征在于：所述第一温度为80 ℃～150℃。
3. 如权利要求1所述的乙炔炭黑造粒方法，其特征在于：步骤b中，所述“蒸汽进料，蒸汽和预热后的乙炔炭黑混合，蒸汽对预热后的乙炔炭黑浸润”中，蒸汽的压强为0.5 MPa～1.5 MPa。
4. 如权利要求1所述的乙炔炭黑造粒方法，其特征在于：所述第二温度为50 ℃～90℃。
5. 如权利要求1所述的乙炔炭黑造粒方法，其特征在于：所述造粒介质为纯水。
6.一种乙炔炭黑造粒系统，其特征在于：包括
预热装置，用于对进料后的乙炔炭黑预热；
浸润装置，所述浸润装置设置有浸润介质进料口和蒸汽进气管，用于对乙炔炭黑进行混合，浸润；
造粒装置，连接所述浸润装置，用于对浸润后的乙炔炭黑进行造粒。
7.如权利要求6所述的乙炔炭黑造粒系统，其特征在于：所述浸润装置设置有乙炔炭黑进料管，所述乙炔炭黑进料管用于向浸润装置通入乙炔炭黑，乙炔炭黑和蒸汽在浸润装置内充分混合，形成乙炔炭黑和蒸汽的混合物，所述浸润装置设置有混合物出料管。
8.如权利要求7所述的乙炔炭黑造粒系统，其特征在于：所述浸润装置还设置有离心分离器，所述离心分离器的入口端连接所述混合物出料管，所述离心分离器用于将乙炔炭黑沉降，所述离心分离器还设置有第一出料组件，所述离心分离器还设置有尾气出料管，所述尾气出料管连接所述浸润介质进料口，用于对乙炔炭黑预热。
9.如权利要求6所述的乙炔炭黑造粒系统，其特征在于：所述造粒装置设置有第二出料组件，所述第二出料组件设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测浸润后的乙炔炭黑的温度。
10.如权利要求8所述的乙炔炭黑造粒系统，其特征在于：所述浸润装置前端设置有混合腔，所述混合腔用于混合乙炔炭黑和蒸汽，所述混合腔的后端设置有输送腔，所述输送腔内设置有螺旋输料器，所述螺旋输料器用于将部分沉降在浸润装置底部的粉末状乙炔炭黑输送至第一出料组件。
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