一種滾筒式炭黑臭氧氧化反應罐的製作方法

2023-09-13 23:17:50

本發明涉及一種氣固相化學反應裝置，尤其涉及一種粒狀炭黑臭氧氧化裝置，屬於炭黑後處理生產領域。

背景技術：

炭黑是由許多烴類物質（固態、液態或氣態）經不完全燃燒或裂解生成的黑色納米粉狀無機材料。炭黑作為顏填料很難穩定地分散到塗料、油墨、塑膠等有機樹脂體系中，而炭黑在有機體系裡的分散性又決定了黑度、亮度、著色力、流變性、機械力學等各項性能。為了改變炭黑在塗料、油墨、塑膠裡的分散性，最有效的辦法是對炭黑進行表面氧化處理，以增加炭黑聚集體表面的含氧化學基團，這些酸性表面基團主要為羧基、酚羥基、醌基、內酯基等。

炭黑的表面氧化有液相、氣相、等離子等多種方法。在所有的氣相氧化方法中，臭氧氧化因為氣體來源較易，成本較低，氧化效率較高，反應比較溫和，對環境影響較小而被廣泛採用。

炭黑的表面氧化一般在流化床反應裝置內完成。中國專利zl98240426.3設計了一種爐法造粒炭黑臭氧表面氧化流化床反應器，該裝置採用多級流化室並聯結構，能有效實現粒狀炭黑多級混合流動，但易在流化室連接處形成堵塞；中國專利cn1958145a介紹了一種多層擋板臭氧氧化炭黑的流化床反應器，該發明的不足之處在於炭黑從反應器上部進入反應器後需要經過多層擋板的阻隔，有可能在擋板上方堆積，形成死床；中國專利cn201684589u介紹了一種造粒炭黑臭氧氧化錐形流化床反應器，該反應器由幾個連接的椎體組成，豎向設置，可以實現氧化炭黑的連續生產，但生產過程中易出現「溝流」、「節湧」、「聚團」、「騰湧」等現象；中國專利cn201842796u介紹了一種炭黑臭氧氧化裝置，該裝置帶有攪拌裝置，採用所謂的「微泡」技術，讓粒狀炭黑在「沸騰」的物理條件下進行氧化，有利於品質的穩定，但同樣是豎向設置，設備高大，不利於維護、管理。

採用本反應裝置進行粒狀炭黑的臭氧氧化，生產過程連續可控，能大幅提高生產效率，有利於設備檢修，有利於安全生產，有利於氧化炭黑品質的均勻、穩定。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是，提供一種高效、安全、便於維護的滾筒式炭黑臭氧氧化反應罐。為解決上述技術問題，本發明採取的技術方案如下：

一種滾筒式炭黑臭氧氧化反應罐，包括支架、罐體，其特徵在於罐體通過一根與水平方向呈一定夾角的固定軸固定在兩端的支架上，反應罐的兩個端面相對於固定軸是固定不動，罐體兩端與兩個端面呈動密封；

所述罐體一側的端面設置有呈一定角度的粒狀炭黑輸料管，連通罐體；同側，一根末端封閉的臭氧輸氣主管伸入罐體內，伸出端面；所述的輸氣管上連通若干根支管，所述的支管未端遍布眾多輸氣微孔；

所述罐體另一側端面底部設置有成品出料口，通出罐體；同側，端面上部設置廢氣排氣孔，通出罐體；

所述罐體的外壁固定有齒輪環，罐體依靠齒輪環與齒輪機齒輪的齒合，可圍繞固定軸作勻速滾動。

進一步，反應裝置全部由不鏽鋼製成。

進一步，反應罐罐體的長度與直徑的比大於2。

進一步，為了保證炭黑的流動，反應罐的水平方向軸與水平面的夾角大於5°。

進一步，所述的齒輪環的個數大於或等於1。

進一步，所述的的罐體內水平方向的軸上固定有刮板，刮板的作用是將可能粘附在內壁上的炭黑粉塵刮下，防止長時間的氧化，造成局部位置溫度過高，可能產生火災。

進一步，反應罐內炭黑的平均層高在罐體半徑的三分之一到五分之四之間。

進一步，反應罐內靠近出料端的內壁均勻分布有抄板，抄板的作用是在出料端將產品揚起，防止形成死角，造成長時間的氧化，造成局部位置溫度過高。

進一步，反應罐內靠近出料端的內壁上，連接抄板，垂直安裝有一圈可以調節高度的擋板，生產時，通過調整擋板的高度來控制產品的流量。

與現有的技術相比，使用滾筒式炭黑臭氧氧化反應罐能大幅提高生產效率，有利於設備檢修、維護，有利於安全生產，有利於氧化炭黑品質的均勻穩定。

附圖說明

圖1為本發明滾筒式炭黑臭氧氧化反應罐的主視圖。

圖2為本發明滾筒式炭黑臭氧氧化反應罐管路示意圖。

圖3為本發明滾筒式炭黑臭氧氧化反應罐的罐體剖面圖。

圖4為本發明滾筒式炭黑臭氧氧化反應罐的罐體側視圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

一種滾筒式炭黑臭氧氧化反應罐，包括支架2、罐體12，罐體通過一根與水平方向呈一定夾角的固定軸1固定在兩端的支架2上，反應罐的兩個端面3、4相對於固定軸1固定不動，罐體兩端與兩個端面呈動密封；罐體一側的端面3設置有呈一定角度的粒狀炭黑輸料管7，連通罐體；同側，一根末端封閉的臭氧輸氣主管8伸入罐體內；所述的臭氧輸氣主管上連通若干根支管5，所述的支管未端背物料相對運動面遍布有若干輸氣微孔；罐體另一側端面4底部設置有成品出料口9，通出罐體；同側，端面上部設置有廢氣排氣孔13，通出罐體；罐體的外壁固定有齒輪環，罐體依靠齒輪環10與齒輪機齒輪11的齒合，圍繞固定軸作勻速滾動。

本發明的罐體內水平方向的軸上固定有刮板6，刮板的作用是將可能粘附在內壁上的炭黑粉塵刮下，防止長時間的氧化，造成局部位置溫度過高，可能產生火災。反應罐內炭黑的平均層高在罐體半徑的三分之一到五分之四之間。

反應罐內靠近出料端的內壁均勻分布有6個抄板14，抄板的作用是在出料端將產品揚起，防止形成死角，造成長時間的氧化，造成局部位置溫度過高。反應罐內靠近出料端的內壁上，連接抄板，垂直安裝有一圈可以調節高度的擋板15，生產時，通過調整擋板的高度來控制產品的流量。

本具體實施實例中，反應罐罐體的長度為6米，直徑為1米，長度與直徑的比大於2；為了保證炭黑的流動，反應罐的水平方向軸與水平面的夾角為6°；反應罐筒狀柱體的外壁固定有齒輪環，齒輪環的個數為1；電機帶動齒輪機，通過齒輪環和齒輪機齒輪的齒合，使罐體圍繞水平方向的固定軸軸做每分鐘40轉的勻速滾動。

氧化炭黑時，粒狀炭黑通過粒狀炭黑輸料管流入罐內，臭氧通過臭氧輸氣主管流入罐體，再依靠臭氧發生器提供的輸氣壓力，通過輸氣支管上遍布眾多輸氣微孔與炭黑髮生氧化反應；以防止炭黑堵塞管道，微孔的直徑為0.7mm，微孔排出臭氧的壓力為0.07mpa。

炭黑完成氧化後，產品從反應罐另一側的成品出料口流出，炭黑氧化後生成的廢氣從反應罐的出料端上方的廢氣出氣管道排出，經過精密過濾裝置進行有組織排放。儘管上文對本發明的具體實施方式給予了詳細描述和說明，但是應該指明的是，我們可以依據本發明的構想對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產生的功能作用仍未超出說明書所涵蓋的精神時，均應在本發明的保護範圍之內。