一种使用硫磺燃烧热干燥白炭黑的方法
【专利摘要】本发明提供了一种使用硫磺燃烧热干燥白炭黑的方法，该方法包括：将硫磺燃烧中产生的第一温度的风与送风装置产生的第二温度的风共同输送至热风换热器中进行热交换，从而将第二温度的风加热为第三温度的风，使用第三温度的风对白炭黑浆液进行干燥以生成白炭黑粉末，其中，第一温度高于第二温度，且第一温度也高于第三温度。通过本发明的方法，可以有效减少在白炭黑的干燥步骤中的能源消耗。
【专利说明】一种使用硫磺燃烧热干燥白炭黑的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工生产【技术领域】，具体来说，涉及一种使用硫磺燃烧热干燥白炭黑的方法。
【背景技术】
[0002]白炭黑的应用领域十分广泛，例如可以应用于农业化学制品、日用化工制品、胶结齐U、抗结块剂、造纸填料以及橡胶制品中。由于节能减排与绿色环保的要求，越来越多的白炭黑应用于轮胎橡胶工业。将二氧化硅作为填料与天然胶和合成胶混炼，应用于轮胎可以降低滚动阻力，改善湿滑性能，因而使汽车耗油低、减少废气排放。
[0003]传统的制造白炭黑的方法为沉淀法，在传统的制造方法中硫酸与硅酸钠作为原料必不可少，且所使用的硫酸均为使用燃烧法进行制造。
[0004]现有技术中提供了一种制造白炭黑的方法，这种方法的步骤包括:(a)将稀硅酸钠溶液加入到反应釜中；(b)将硫酸加入到稀硅酸钠溶液中反应；(C)将反应后的混合溶液静置，使其老化，形成晶种；(d)将老化后的混合溶液搅拌均匀；(e)将高温水蒸气通入混合溶液中进行加热直到溶液温度加热到70°C?80°C，再加入稀硅酸钠直至溶液PH值为11.0?11.5 ;(f)将高温水蒸气通入反应釜内的溶液中进行加热，当溶液温度加热到86°C?95°C时，停止通入高温水蒸汽，并将硫酸加入溶液中；(g)当溶液的PH值为3.0?5.0是有沉淀物析出；(h)将沉淀物经过滤、打浆、干燥形成成品。
[0005]干燥工艺是利用热风将白炭黑浆料中的水分蒸发，通过控制干燥器出口温度来使最终产品的水分合格。现有技术中通常将冷空气通过送风机送入燃烧器(燃烧器采用天然气燃烧炉)，天然气和加压冷空气直接在炉内燃烧放热，使冷空气升温至400?750°C。产生的热风作为压力干燥的热源以去除白炭黑浓浆中的水分。由于水的汽化潜热大，蒸发一吨100C的水需要2.257 X 106KJ的热量，干燥工艺需要耗费大量的能源。因此在现有技术中，如何减少干燥步骤的能源消耗是亟待解决的问题。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中在白炭黑干燥过程中能源消耗大的问题，本发明提供给了一种使用硫磺燃烧热干燥白炭黑的方法，该方法包括:
[0007]将硫磺燃烧中产生的第一温度的高温气与送风装置产生的第二温度的风共同输送至热风换热器中进行热交换，从而将第二温度的风加热为第三温度的风；
[0008]使用第三温度的风对白炭黑浆液进行干燥以生成白炭黑粉末；
[0009]其中，第一温度高于第二温度，且第一温度也高于第三温度。
[0010]根据以上方法，热风换热器的换热面积为2000平方米至4000平方米，优选值为2800平方米至3600平方米，进一步优选值为3200平方米至3600平方米。
[0011]方法中所使用的送风装置为送风机。
[0012]方法中，硫磺产生的第一温度介于900°C至1500°C，优选值为1000°C ;送风机所输送的风的第二温度为室温；且所生成的风的第三温度介于400°C至750°C之间，优选值介于500°C至700°C之间，进一步优选值为650°C。
[0013]并且，本发明所述方法中第一温度的风与第二温度的风分别沿各自的风道通过所述热风换热器。
[0014]通过本发明的上述方法，可以有效减少在白炭黑的干燥步骤中消耗的能源，并进一步降低了白炭黑工业中的生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是利用硫磺燃烧余热干燥白炭黑的流程图。
[0016]图2是热风换热器的换热面积与加热后冷风的温度的柱状图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018]如图1中的步骤SlOl所示，在焚硫炉中进行硫磺燃烧，所进行反映如以下方程式所示:
[0019]S+02=S02-9.28 X 103KJ/KG
[0020]其中，所使用原料为黄铁矿或硫横。
[0021]如上述方程式所示，在硫磺燃烧中，产生大量的热量，I吨硫磺进行充分燃烧后，可以产生3.4吨的过热蒸汽(压力:23kg/cm2)。燃烧塔出口高温气的温度为1000°C。
[0022]如图1中的步骤S103所示，将硫磺燃烧中产生的高温气(第一温度的高温气)通入热风换热器中，同时使用送风机将温度为室温的冷风(第二温度的风)输送至热风交换器。由于高温气中含有SO2,且SO2具有强腐蚀性，若直接使用含SO2的高温气对白炭黑浆液进行干燥，则会腐蚀干燥系统，并破坏成品白炭黑的性能。因此，在热风换热器中，使用不同的风道对冷风与高温气进行输送。
[0023]如图1中的步骤S105所示，在热风换热器中进行热交换，从而利用高温气对来自送风机的冷风进行加热成用于干燥白炭黑浆液的风，其中，可以调节热风换热器的换热面积，且不同的换热面积可以对应不同的第三温度，即，用于干燥白炭黑浆液的风的温度。如图2所示，在热风换热器中若有效的换热面积为2000?2400平方厘米，则用于干燥白炭黑浆液的风的温度为500?560°C ;若有效的换热面积为2400?2800平方厘米，则用于干燥白炭黑浆液的风的温度为560?620°C ;若有效的换热面积为2800?3200平方厘米，则用于干燥白炭黑浆液的风的温度为620?670°C ;若有效的换热面积为3200?3600平方厘米，则用于干燥白炭黑浆液的风的温度为670?720°C。由于白炭黑的干燥温度为620°C至6700C，优选值为650°C，因此，优选的热风换热器的有效换热面积为2800?3200平方厘米。
[0024]如图1中的步骤S107所示，将温度介于620°C至670°C之间的用于干燥白炭黑浆液的风通入干燥塔中，使用喷雾式干燥方式对白炭黑浆料进行干燥，使白炭黑浆液的含水量由70%?80%下降至3%?10% (优选值为5%?8%)。在本发明中，可以使用的干燥工艺包括高速离心雾化干燥，喷雾压力干燥，闪蒸干燥，气流干燥等所有干燥工艺。
[0025]在现有技术中，硫磺燃烧后产生的含有SO2的高温气需降温至400°C，并送入一段转化塔中进行一段转化。通常，所使用的方法为在焚烧炉出口处加入低压锅炉，从而利用高温气的热量产生蒸汽，再进行发电。然而这种工艺对过热蒸汽的能源转化效率仅为30%?50%。而且，在干燥白炭黑的现有技术，需使用燃烧天然气的方法产生热量进而对白炭黑进行干燥。这种方法进一步加重了能源的消耗。本发明的方法使用热风换热器替代传统方法中所使用的低压锅炉，从而直接使用焚烧硫磺产生的热量用于加热干燥白炭黑的空气。使用这种方法，不仅将对过热蒸汽的能源转化效率提高为40%?85%，并且，避免了在干燥工艺中用于加热冷空气的二次能源消耗。
[0026]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种使用硫磺燃烧热干燥白炭黑的方法，其特征在于，包括: 将硫磺燃烧中产生的第一温度的高温气与送风装置产生的第二温度的风共同输送至热风换热器中进行热交换，从而将第二温度的风加热为第三温度的风； 使用所述第三温度的风对白炭黑浆液进行干燥以生成白炭黑粉末； 其中，所述第一温度高于所述第二温度，且第一温度也高于第三温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热风换热器的换热面积为2000平方米至4000平方米。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热风换热器的换热面积为2800平方米至3600平方米。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热风换热器的换热面积为2800平方米至3200平方米。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一温度介于90(TC至1500°C。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一温度为1000°C。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二温度为室温。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三温度介于500°C至720°C之间。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第三温度介于620°C至720°C之间。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第三温度介于620°C至670°C之间。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一温度的高温气与所述第二温度的风分别沿各自的风道通过所述热风换热器。
【文档编号】C01B33/113GK104418329SQ201310374436
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】王永庆, 阙伟东, 初亮 申请人:确成硅化学股份有限公司