专利名称：一种用于电缆外屏的导电炭黑的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电缆外屏的导电炭黑生产方法。
背景技术：
目前我国除电子元器件用导电炭黑已基本实现国产化外，但市场上绝大多数的橡塑、油箱、管材、电缆等所用的导电炭黑仍然依赖进口，而且价格昂贵。特别是近几年来，我国橡胶导电炭黑需求量增长迅速。与国外相比，我国导电炭黑在生产技术、装备水平、节能环保、产品性能等方面仍有一定的差距主要是中档或低档产品较多，在分散性、电阻率方面性能还较差，且产品性能不稳定，高档品种仍然是国外占领的市场份额多。
发明内容
本发明目的是克服上述已有技术的不足，提供一种高分散性、低电阻、且性能稳定的可用于电缆外屏的导电炭黑的生产方法。本发明方法是
(1)煤焦油初加工将煤焦油加热至100°c，进入原料油罐静止存放72小时，让煤焦油中的游离碳、铁锈等渣质及油水自然沉降分层；将水从原料油罐上的排水口排出，将游离碳、铁锈等渣质去除掉；然后，将剩余煤焦油再进行加热脱水至水分< 1%;
煤焦油初加工时，一般选用甲苯不溶物彡9%、密度P2tl为I. 15 1.21g/cm3，灰分(0. 13%，粘度E8tl ( 4，水分彡8%的煤焦油作原料；
(2)蒸馏提取根据油品中各组分的闪蒸点不同，把煤焦油按<210°C、21(T28(rC、280^300°C >300°C 360°C、> 360°C五个不同温度段进行分段提取，选取在300°C 360°C温度段蒸馏出的煤焦油作为导电炭黑生产原料油；
所得到的该导电炭黑生产原料油的主要技术指标是甲苯不溶物< 0. 2%，密度P20为
I.13 I. 15g/cm3，粘度E80 ( 2，水分彡1%，210°C前的馏分彡5%，360°C前的馏分彡60%，径距
0.767 0. 900nm,比表面积 99. 8 290 m2 /g，一致性检测在 0. 263 0. 465 ；
(3)加入粘结剂把粘结剂按照3(T50kg /h用量通过计量泵从造粒水泵的进口加入，通过水泵叶轮与造粒水均匀混合，再通过静态混合器进一步混合后进入造粒机；粘结剂均勻分散在炭黑中；
所述静态混合器安装在造粒机的进水管线上；所述粘结剂是按照重量百分比计的含有1(T15%木质素磺酸钙的水溶液；
(4)高温延时反应在多段式反应炉中，按照体积比将空气与天燃气的比值调整为10 15:1，将反应炉燃烧段燃烧温度提高至180(T2000°C，原料油流量为250(T3000kg/h，反应炉内烟气流速为4(T45m/s，反应时间为0. 4、. 5秒。高温使炭黑裂解粒径小、延长反应时间及高温可增加炭黑碰撞机会，使炭黑粒子表面层粗糙、表面活性大，电阻低并且易与塑料混合加工。粘结剂与造粒水经过两次混合后，粘结剂均匀分散在炭黑中，炭黑单个粒子硬度的差值由25下降到10。本发明方法生产出的颗粒状产品高分散性、低电阻，且性能稳定，有效减少粉状污染，易于混合加工，实现材料的电性能/机械性能的均衡，以及极低的筛余物，使炭黑纯度很高，325目水洗筛余物≤IOPPm,灰分≤0. 15%。炭黑表面上除了化学结合的氧少以外，水分、溶剂抽出物、硫、氢、无机盐和炭黑的没有完全热解的烃类都较低。
具体实施例方式(I)煤焦油初加工首先将进厂煤焦油进行分类存放，把指标为甲苯不溶物≤9%，密度P 20 I- 15 I. 21g/cm3,灰分≤0. 13%，粘度(E8tl)≤4，水分≤8%的煤焦油加热至100。。，进入原料油罐静止存放72小时，让煤焦油中的游离碳、铁锈等渣质及油水自然沉降分层；然后，将水从原料油罐上的排水口排出，定期清理罐底残渣；再将煤焦油加热脱水至水分≤2%，并除掉部分游离碳、铁锈等渣质。继续加热脱水至水分≤ 1%。(2)蒸馏提取按≤2800C >280^3000C >3000C 360°C、≥360°C五个不同温度段进行分段提取，选取在300°C 160°C温度段蒸馏出的煤焦油作为炭黑生产原料油。该炭黑生产原料油的优选径距为Q . 767nm,比表面积为130，一致性检测在0. 265。炭黑生产原料油的主要技术指标采用英国MalvernInstrumentsLtd公司生产的ZetasizerfOOO激光粒度分析仪测定，测定条件振动进样速度为60%，分散气压为
5X IO^4P a，透镜为2. 5mm，遮光度为5% 10%，OCTAGON DIGITA高速筛分机，筛分时间2min。用该原料油生产炭黑时，由于各组分裂解温度比较接近，炭黑粒径分布较窄，结构发达，支链较多，从而保证炭黑产品质量、性能稳定。(3)加入粘结剂首先把粘结剂通过计量泵从造粒水泵的进口加入，经水泵叶轮混合后，粘结剂与造粒水均匀混合；其次，在造粒机进口采用静态混合器进一步使粘结剂与造粒水混合，经过两次混合后，粘结剂均匀分散在炭黑中，炭黑单个粒子硬度的差值由25下降到10。粘结剂为浓度为10%的木质素磺酸钙水溶液。粘结剂计量泵的流量为501/h，扬程为IOBar ;造粒水泵的流量为6m3/h，扬程为
2.OMpa ;主要给造粒机供水。静态混合器为SL型(单元由交叉的横条按一定规律构成单X形单元，技术特性为液一液、液一固相混合不均匀度系数)。造粒机处理量为3T/h，尺寸为0750X3200。(4)高温延时反应在多段式反应炉中，通过调整空气与天燃气的比值至15:1，将反应炉燃烧段燃烧温度提高至200(TC;原料油由原料油泵送到原料油预热器预热到180°C，用喷枪按3000 kg /h的流量喷入反应炉中；将反应炉内烟气流速降至45m/s，反应炉中反应时间延长至0. 5秒，高温及延长反应时间使炭黑裂解粒径小、增加炭黑碰撞机会。经上述步骤生产的导电炭黑，氮吸附比表面积48m2/Kg，着色强度66，胶料电阻35 Q cm,吸碘值 53g/kg，DBP 121ml/100mg (邻苯二甲酸二丁脂法，ASTM-2417-70)，加热减量0. 21%。取三份重量为88kg的聚乙烯，分别加按照上述步骤生产的导电炭黑5 kg，10kg，15kg，在120°C下，于密炼机上混炼IOmin后，压成I mm厚的模压片，裁减成8 cm X 8 cm的方形材料，于25°C、采用广州半导体材料研究所的SDY24型四探针测试仪进行测试，其体积电阻分别为90、81、71，由扫描电镜SEM显示产品均匀，可应用于高压电缆、橡塑导电、防静电管材、抗静电油箱等领域。因最终产品的导电纯度要求较高，炭黑生产用水需通过水质净化处理除去水中渣 质。经沉淀、机械过滤器、钠离子交换器处理后，炭黑生产用水的悬浮物< 5mg/L、总硬度(0. 05mmolg/L、溶解固形物彡3000mg/L、含油量彡2mg/L。
权利要求
1.一种用于电缆外屏的导电炭黑的生产方法，其特征是 (1)煤焦油初加工将煤焦油加热至100°c，进入原料油罐静止存放72小时，让煤焦油中的游离碳、铁锈等渣质及油水自然沉降分层；将水从原料油罐上的排水口排出，将游离碳、铁锈等渣质去除掉；然后，将剩余煤焦油再进行加热脱水至水分< 1% ; (2)蒸馏提取根据油品中各组分的闪蒸点不同，把煤焦油按<210°C、21(T28(rC、280^300°C >300°C 360°C、> 360°C五个不同温度段进行分段提取，选取在300°C 360°C温度段蒸馏出的煤焦油作为导电炭黑原料油； (3)加入粘结剂把粘结剂按照3(T50kg /h用量通过计量泵从造粒水泵的进口加入，通过水泵叶轮与造粒水均匀混合，再通过静态混合器进一步混合后进入造粒机；粘结剂均勻分散在炭黑中； 所述静态混合器安装在造粒机的进水管线上；所述粘结剂是按照重量百分比计的含有1(T15%木质素磺酸钙的水溶液； (4)高温延时反应在多段式反应炉中，按照体积比将空气与天燃气的比值调整为1(T15:1，将反应炉燃烧段燃烧温度提高至180(T200(TC ;原料油由原料油泵送到原料油预热器预热到180 °C，用喷枪按250(T3000 kg /h的流量喷入反应炉中；反应炉内烟气流速为4(T45m/s，反应时间为0. 4 0. 5秒。
2.如权利要求I所述的用于电缆外屏的导电炭黑的生产方法，其特征是煤焦油初加工时选用甲苯不溶物彡9%、密度P 2Q为I. 15^1. 21g/cm3，灰分彡0. 13%，粘度E8tl ( 4，水分(8%的煤焦油作原料。
3.如权利要求I所述的用于电缆外屏的导电炭黑的生产方法，其特征是蒸馏提取后所得到的该导电炭黑原料油的主要技术指标是甲苯不溶物<0.2%，密度P2tl为I.13 I. 15g/cm3，粘度E80 ( 2，水分彡1%，210°C前的馏分彡5%，360°C前的馏分彡60%，径距0.767 0. 900nm,比表面积 99. 8 290 m2 /g，一致性检测在 0. 263 0. 465。
4.如权利要求I所述的用于电缆外屏的导电炭黑的生产方法，其特征是炭黑生产原料油的优选径距Q . 767nm,比表面积为130，一致性检测在0. 265。
5.如权利要求I所述的用于电缆外屏的导电炭黑的生产方法，其特征是造粒水泵的流量为6m3/h,扬程为2. OMpa0
6.如权利要求I所述的用于电缆外屏的导电炭黑的生产方法，其特征是粘结剂计量泵的流量为501/h，扬程为lOBar。
全文摘要
一种用于电缆外屏的导电炭黑的生产方法，目的是生产高分散性、低电阻的导电炭黑；本发明先将煤焦油加热至100℃，进入原料油罐静止存放72小时，再进行加热脱水至水分≤1%；选取在300℃~360℃温度段蒸馏出的煤焦油作为导电炭黑原料油；把粘结剂按照30~50㎏/h用量通过计量泵从造粒水泵的进口加入，再通过静态混合器进一步混合后进入造粒机；在多段式反应炉中，将空气与天燃气的比值调整为15:1，反应炉燃烧段燃烧温度1800~2000℃；原料油按2500~3000㎏/h的流量喷入反应炉中；反应炉内烟气流速为40~45m/s，反应时间为0.4~0.5秒。
文档编号C09C1/50GK102796403SQ201210263678
公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月28日 优先权日2012年7月28日
发明者周华忠, 刘东玉 申请人:山西永东化工股份有限公司