一種軟瀝青生產橡膠用炭黑的生產設備的製作方法

2023-09-22 02:52:55 1

專利名稱：一種軟瀝青生產橡膠用炭黑的生產設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及炭黑的生產設備，更具體的說涉及一種利用軟浙青為原料油來生產橡膠用炭黑的生產設備。
背景技術：
傳統的炭黑生產工藝，一般都是以煤焦油、蒽油和乙烯焦油為原料，並將上述原料霧化後噴入反應爐中進行汽化不完全燃燒裂解反應，再經急冷降溫、熱能回收、收集粉碎和溼法造粒等工藝製得。隨著煤焦油系列和石油系列的原料油價格日益上漲，炭黑生產成本一直居高不下。為了能降低炭黑的生產成本，有人提出採用軟浙青作原料來生產橡膠炭黑，但是由於軟浙青粘度大、流動性能差以及產品篩餘物高，並且其性能與煤焦油系列和石油系列的原料油又諸多不同，具體數據詳見表1。表1為炭黑原料油各項指標的對比表；由此，使得目前採用軟浙青來生產橡膠用炭黑廣泛存在生產工藝不穩定和產品質量差，並無法達到橡膠用炭黑的技術要求。表 1
項目軟浙青煤焦油蒽油乙烯焦油比重d42。1. 231. 181. 141. 08粘度『8°13. 04. 22. 31. 8水分％0. 13. 20. 70. 5初餾點°c278196256216幹點餾出物％49569592有鑑於此，本發明人針對現有用軟浙青生產橡膠用炭黑時的上述缺陷深入研究，遂有本案產生。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種軟浙青生產橡膠用炭黑的生產設備，以解決現有技術生產出來的橡膠用炭黑質量差並且無法達到橡膠用炭黑技術要求的問題。為了達成上述目的，本實用新型的解決方案是一種軟浙青生產橡膠用炭黑的生產設備，其中，包括反應爐和強力混合器及原料油預熱器，該反應爐的喉管段具有原料油入口，該原料油入口與原料油預熱器出口管道相連通，該原料油預熱器的入口管道則與強力混合器相連。進一步，該反應爐具有依次排列設置的燃燒段、喉管段、反應段和急冷段，該燃燒段處設置有燃料入口，該喉管段處設置有原料油入口，該喉管段的橫截面積是以煤焦油為原料的炭黑反應爐喉管段橫截面積的80 90%，該原料油入口的位置與反應段之間距離是以煤焦油為原料的炭黑反應爐的45 65%。進一步，該喉管段與反應段之間的連接處採用90度突變設計，並反應段的橫截面積為喉管段橫截面積的5 6倍。進一步，該反應段的橫截面積為喉管段橫截面積的5. 78倍。[0012]進一步，該強力混合器為一配備了重油分散乳化機和動力設備的容器。採用上述結構後，本實用新型涉及的一種軟浙青生產橡膠用炭黑的生產工藝和設備，其通過設置預熱處理步驟、強力混合器和原料油預熱器，其能大大提高軟浙青的均勻性和大大降低軟浙青的粘度，從而提高通過本工藝及設備生產出來炭黑的質量，並達到橡膠用炭黑所需要的技術指標。

圖1為本實用新型涉及一種軟浙青生產橡膠用炭黑較佳工藝中設備的流程圖；圖2為本實用新型涉及一種軟浙青生產橡膠用炭黑的生產設備中反應爐較佳實施例的剖視圖。圖中反應爐1燃燒段11[0018]燃料入口111喉管段12[0019]原料油入口121反應段13[0020]急冷段14原料油預熱器2[0021]煤焦油深加工系統31強力混合器32[0022]原料油工藝罐33軟浙青泵34[0023]壓力調節閥35溫度調節閥36[0024]流量調節閥37流量顯示器38[0025]高溫空氣預熱器39收集系統41[0026]造粒系統42乾燥系統43[0027]提升系統44輸送系統45[0028]儲存包裝系統46。
具體實施方式
為了進一步解釋本實用新型的技術方案，下面通過具體實施例來對本實用新型進行詳細闡述。本實用新型涉及的一種軟浙青生產橡膠用炭黑的生產設備，其原料採用的為軟浙青，並且相對於現有技術中採用煤焦油、蒽油和乙烯焦油為原料的製造工藝來講，該軟浙青在進入反應爐1之前還包括強力混合和預熱處理的步驟；並優選地，該預熱處理步驟為將軟浙青預熱到200 230°C，由於軟浙青的粘度較大，當預熱在200°C以下時，將會導致軟浙青的流動性能下降，在軟浙青噴入反應爐時霧化效果隨之降低，在反應爐內的二次霧化、汽化也降，最終導致生成炭黑的時間不一致，炭黑微觀粒子分布不集中，直接影響炭黑的品質同時也降低了熱能的回收利用；而如果把軟浙青預熱到230°C以上，部分浙青則會焦化，形成焦粒，焦粒會堵塞管道及油槍噴嘴，從而大大影響生產的穩定性和產品質量；故通過反覆實踐以及總結後而得出200 230°C的一個理想溫度。如圖1所示，其為本實用新型涉及一種軟浙青生產橡膠用炭黑的生產設備的較佳實施例，該生產設備包括反應爐1和原料油預熱器2，該反應爐1的喉管段12具有原料油入口 121，該原料油入口 121與原料油預熱器2的出口管道相連通。這樣，本實用新型通過設置有預熱處理步驟或者原料油預熱器2，其能大大降低軟浙青的粘度，從而提高通過本設備生產出來炭黑的質量，並達到橡膠用炭黑所需要的技術指標。更具體地，在圖1所示的較佳實施例中，該生產設備還包括煤焦油深加工系統31、 強力混合器32、原料油工藝罐33、軟浙青泵34、壓力調節閥35、溫度調節閥36、流量調節閥 37和流量顯示器38、高溫空氣預熱器39、收集系統41、造粒系統42、乾燥系統43、提升系統 44、輸送系統45以及儲存包裝系統46，本實用新型中原料軟浙青是通過煤焦油深加工系統 31加工而獲得的，同時為了讓反應爐1排出的黑煙氣中的熱量能被有效利用，該高溫空氣預熱器39以及原料油預熱器2均優選設置在反應爐1與收集系統41之間的管路上；該強力混合器32在本實施例中是一臺配備了重油分散乳化機和動力設備的容器，該重油分散乳化機具有高剪切線速度和高頻機械能的切割、擠壓、震蕩的功能，其能使軟浙青中的懸浮物、顆粒物、膠質和水分一次通過機器能同時得到重複、多次的分散、乳化和粉碎，使之成為細化均勻穩定的炭黑原料油並輸送到容器內，軟浙青在容器中的動力設備作用下形成無定向流動，從而達到充分混合、乳化的作用。與圖1所示生產設備相對應地，本實用新型的生產工藝則在預熱處理步驟之前還包括強力混合以及泵加壓的步驟，即對應於圖1所示中的強力混合器32和軟浙青泵34，從而能提高軟浙青的均勻性，並最終提高生產出炭黑的質量；該經預熱後的軟浙青依次經由壓力調節閥35、溫度調節閥36、流量調節閥37和流量顯示器38後，再經原料油噴槍而噴入反應爐1的喉管處，即將軟浙青混合入焦煤氣和空氣混合燃燒的氣流中而獲得炭黑煙氣， 該炭黑煙氣送往收集系統41進行收集分離，收集下來的炭黑又經造粒、乾燥、提升、輸送後獲得炭黑成品。另外，如圖2所示，由於軟浙青粘度大、汽化溫度高、化學組分複雜，所以本實用新型還針對原料本身的特殊性而專門對反應爐1進行了改進，首先該反應爐1具有依次排列設置的燃燒段11、喉管段12、反應段13和急冷段14，該燃燒段11處設置有燃料入口 111， 該喉管段12處設置有原料油入口 121，並且讓該喉管段12的橫截面積是以煤焦油為原料的炭黑反應爐喉管段橫截面積的80 90%，由此，由於該喉管段12的橫截面積變小，故可以獲得高流速的氣流，原料油在此處噴入高速氣流中，則可獲得相當大的剪切力，並能在極短的時間裡完成二次霧化和汽化，為反映提供了必要條件；由於喉管橫截面積將直接影響到高溫氣體在喉管處的流速，當喉管橫截面積低於80%時，則流速過高，停留時間過短，不利炭黑的結構生成，也就炭黑的吸油值(該指標對橡膠的補強作用相當大)；而當喉管橫截面積高於90%則流速過低，對軟浙青的剪切力不夠，軟浙青的二次霧化、汽化效果降低，不利於炭黑反應。同時，該原料油入口 121的位置與反應段13之間距離Dl是以煤焦油為原料的炭黑反應爐的45 65%，如此能使軟浙青汽化後會快速進入到反應段13而生成炭黑。優選地，該燃料入口 111位於燃燒段11、喉管段12、反應段13和急冷段14的共同軸線上，該喉管段12處則相對設置有六個原料油入口，由此，使得該軟浙青能在喉管段12 處得到更好的剪切、汽化效果。如圖2所示，該喉管段12與反應段13之間的連接處採用90度突變設計，並反應段 13的橫截面積為喉管段12橫截面積的5 6倍，最優選該反應段13的橫截面積為喉管段 12橫截面積的5. 78倍。由於採用的為突變式設計，其反應時間集中，從而讓生成的炭黑粒徑分布窄；另外將反應段13的橫截面積與喉管段12橫截面積之間的比例設置為5 6倍， 主要是取決於流速和停留時間.反應段13截面積越大，反應就越集中，著色強度隨之上升； 但如果被設置得為過大，停留時間太長，炭黑粒子也就增大，則著色強度隨之下降；而若截面積過小，反應就不集中，著色強度隨之下降，停留時間太短，反應不完全，從而導致裝置能力下降。綜合上述較佳實施例的特徵後，本實用新型最終能獲得性能良好和較低單耗的炭黑，具體請詳見表2示出的原料油消耗對照表以及表3示出的炭黑質量參數對照表。表 權利要求1.一種軟浙青生產橡膠用炭黑的生產設備，其特徵在於，包括反應爐、原料油預熱器以及強力混合器，該反應爐的喉管段具有原料油入口，該原料油入口與原料油預熱器出口管道相連通，該原料油預熱器的入口管道則與強力混合器相連。
2.如權利要求1所述的一種軟浙青生產橡膠用炭黑的生產設備，其特徵在於，該反應爐具有依次排列設置的燃燒段、喉管段、反應段和急冷段，該燃燒段處設置有燃料入口，該喉管段處設置有原料油入口，該喉管段的橫截面積是以煤焦油為原料的炭黑反應爐喉管段橫截面積的80 90%，該原料油入口的位置與反應段之間距離是以煤焦油為原料的炭黑反應爐的45 65%。
3.如權利要求2所述的一種軟浙青生產橡膠用炭黑的生產設備，其特徵在於，該喉管段與反應段之間的連接處採用90度突變設計，該反應段的橫截面積為喉管段橫截面積的5 6倍。
4.如權利要求3所述的一種軟浙青生產橡膠用炭黑的生產設備，其特徵在於，該反應段的橫截面積為喉管段橫截面積的5. 78倍。
5.如權利要求1所述的一種軟浙青生產橡膠用炭黑的生產設備，其特徵在於，該強力混合器為一配備了重油分散乳化機和動力設備的容器。
專利摘要本實用新型公開一種軟瀝青生產橡膠用炭黑的生產設備，包括反應爐、原料油預熱器以及強力混合器，該反應爐的喉管段具有原料油入口，該原料油入口與原料油預熱器出口管道相連通，該原料油預熱器的入口管道則與強力混合器相連。本實用新型能大大提高軟瀝青的均勻性和大大降低軟瀝青的粘度，從而提高通過本設備生產出的炭黑的質量，並達到橡膠用炭黑所需要的技術指標。
文檔編號C09C1/48GK202157046SQ201120264110
公開日2012年3月7日 申請日期2011年7月25日 優先權日2011年7月25日
發明者萬西贛, 何偉疆, 史公社, 吳德來, 吳文濤, 張才森, 張高升 申請人:萬西贛