爐法導電炭黑的生產方法
2023-12-10 22:15:32 2
專利名稱：爐法導電炭黑的生產方法
技術領域：
本發明涉及炭黑的生產方法，特別是爐法導電炭黑的生產方法。
炭黑廣泛用作橡膠的填充料。橡膠本身幾乎絕緣的，而填充炭黑的硫化膠，其電阻率可在101-1015歐姆釐米範圍內變化，由此可知填充炭黑的硫化膠的導電性取決於炭黑的品種。通常炭黑粒徑越小，單位體積複合材料的粒子數越多。因而相鄰粒子間的聚合物膜越薄，填充細粒子炭黑的聚合物導電率就越高；炭黑的結構越高，分散在膠料彼此結成鏈狀的程度就越高，導致炭黑的聚合物的導電性就越高；此外，炭黑粒子表面孔隙度越大，同樣重量的炭黑分散在單位聚合物體積的粒子數就越多，相鄰粒子數就越多，相鄰粒子間距也變小，聚合物膜薄，導電性就好。所以，降低炭黑粒徑，提高炭黑粒子結構和孔隙度，就能使填充炭黑的聚合物導電性增加。上述要求可用炭黑產品的技術指標來表示，如現有爐法炭黑N220的技術指標見表1。
表1
本發明的目的是提供一種導電炭黑的生產方法，使得生成的炭黑粒子DBP值較高、孔隙度較大，能保證本發明的導電炭黑所填充的聚合物複合材料具有較好的導電性能。
本發明採用的技術方案是爐法導電炭黑的生產方法由三個工序組成，a、在反應爐內產生高溫燃燒氣流，溫度足以使液態烴原料裂解生成炭黑，向上述高溫氣流中噴射烴原料，生成的炭黑懸浮在高溫氣流中；b、在上述炭黑懸浮氣流中注入冷卻介質，以急速終止反應；c、分離收集炭黑，然後使收集的炭黑再次懸浮在氣流中通過粉碎機，以除去其中細微塊狀物。本發明的特徵在於反應爐為萬噸級新工藝三段炭黑反應爐，原料油為相關指數BMCI＞135的優質炭黑原料油，急冷方式採用截面急冷，保證炭黑燃餘氣在高溫區有足夠的停留時間，輸送系統配備微粉機，採用溼法造粒工藝，乾燥機乾燥，最後製成固體粒狀導電炭黑。
本發明採用優質炭黑原料油，較長的高溫燃餘氣停留時間，使得炭黑粒子結構高，表面具有較高孔隙度，加上較先進的溼法造粒工藝，經乾燥機乾燥後容易控制產品的加熱減量；輸送系統配備微粉機，使得產品篩餘物大大降低，本發明產品與爐法炭黑N220的技術指標對比如表1所示。在使用本發明導電炭黑生產電纜料過程中，表現為混煉時間短，擠出膠料外表光滑、擠出溫度低，操作容易控制，換網次數少，填充導電炭黑的聚合物膠料具有較高的導電性等特點。
下面通過具體實施方式
對本發明作進一步說明。
圖1為本發明的主要工藝流程圖；圖2為在萬噸級反應爐上的生產過程示意圖。
本發明採用的設備是萬噸級三段炭黑反應爐，燃料1在燃燒室2內完全燃燒，產生高溫氣流；向燃燒室2內注入工藝空氣3，並在反應爐喉管4處，噴入原料油5，原料油流5受到劇烈的剪切作用，被高溫燃氣流霧化形成混合燃餘氣進入反應室7中，在高溫、高速、高湍動的氣流中熱裂解或不完全燃燒生成炭黑，在急冷水咀6處冷卻，經空氣預熱器、油預熱器、主旋風、袋濾器。由主旋風和主袋濾器分離的炭黑經微粒粉碎機、輸送風機送至回收旋風分離器，由此分離下的炭黑進入造粒機、乾燥機、提升機、貯罐，最後包裝成品。
本發明是在萬噸級新工藝三段炭黑反應爐上，利用原料油脫水裝置，將入爐原料油水份控制在0．3％以內，並且原料油經預熱可達到260℃，入爐空氣溫度達到650℃，燃燒室火焰溫度為1927℃。本發明所謂的優質炭黑原料油，是一種相關指數BMCI＞135的煤焦油加工系列的防腐油、脫品蒽油、一蒽油、二蒽油或其與石油系列乙烯(塔底油)焦油混兌，但要確保乙烯焦油配比不超過50％，否則要維持產品的DBP值是困難的，同時炭黑產品的收率也降低，經濟效益變差。本發明保證炭黑燃餘氣在高溫區有足夠的停留時間，採用截面急冷方式，急冷水咀位置距喉管處原料油咀的距離≥4．1米。
表2給出本發明的實施例。
表2
注相關係數是油料的密度和平均沸點的函數，通常用下式表示BMCI=476，8ρ-460．0+49970／T式中ρ--油料在20℃的密度T--油料的平均沸點。
權利要求
1.一種導電炭黑的生產方法，由三個工序組成，a，在反應爐內產生高溫燃燒氣流，溫度足以使液態烴原料裂解生成炭黑，向上述高溫氣流中噴射烴原料，生成的炭黑懸浮在高溫氣流中；b，在上述炭黑懸浮氣流中注入冷卻介質，以急速終止反應；c、分離收集炭黑，然後使收集的炭黑再次懸浮在氣流中通過粉碎機，以除去其中細微塊狀物；本發明的特徵在於反應爐為萬砘級三段炭黑反應爐，原料油為相關指數BMCI＞135的炭黑原料油，急冷方式採用截面急冷，保證炭黑燃餘氣在高溫區有足夠的停留時間。
2.根據權利要求1所述的導電炭黑的生產方法，其特徵在於所說的BMCI＞135的炭黑原料油是指煤焦油加工系列的防腐油、脫品蒽油、一蒽油、二蒽油及其與石油系列乙烯焦油混兌油。
3.根據權利要求2所述的導電炭黑的生產方法，其特徵在於煤焦油加工系列的油品與乙烯焦油混兌油中的乙烯焦油配比不超過50％。
4.根據權利要求1所述的導電炭黑的生產方法，其特徵在於截面直冷方式的急冷水咀位置距喉管原料油咀的距離≥4．1米。
全文摘要
本發明公開了一種爐法導電炭黑的生產方法,是在萬噸級新工藝三段炭黑反應爐上,採用相關係數BMCI>135的優質炭黑原料油,並使炭黑燃餘氣在高溫區有足夠的停留時間,使得生成的炭黑粒子DBP值較高和孔隙度較大,能保證本發明的導電炭黑所填充的聚合物複合材料具有較好的導電性能。
文檔編號C09C1/44GK1206032SQ9710598
公開日1999年1月27日 申請日期1997年7月19日 優先權日1997年7月19日
發明者馬健, 王金海, 張晨生 申請人:撫順化工總廠