炭黑湿法造粒的方法以及炭黑湿法造粒的制造系统的制作方法
【专利摘要】一种炭黑湿法造粒的方法，其具体操作为：步骤1、对乙炔气体进行裂解形成粉状炭黑原料，并对裂解产生的工业尾气进行收集；步骤2、将粉状炭黑原料进行造粒，通过热风炉设备对步骤1中收集的工业尾气通过热风炉设备进行直接燃烧，其燃烧产生的热风再对炭黑颗粒进行烘干。一种炭黑湿法造粒的制造系统，包括乙炔气体裂解装置以及炭黑烘干设备，乙炔气体裂解装置具有尾气排放口，还包括有尾气收集装置以及热风炉装置；尾气收集装置具有收集罐，收集罐与尾气排放口连通，可燃气体进气口与收集罐连接。上述方法采用燃烧尾气的方式对炭黑颗粒进行烘干，其能够资源再利用，达到节能减排的目的。上述系统的结构设计利用尾气供热，能够节约资源。
【专利说明】炭黑湿法造粒的方法以及炭黑湿法造粒的制造系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及炭黑生产【技术领域】，更具体地说，特别涉及一种炭黑湿法造粒的方法 以及一种炭黑湿法造粒的制造系统。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的高速发展，特别是轮胎、橡胶工业需求的增长，炭黑行业呈现出 空前发展的良好态势，产量、销量、生产能力和技术水平都上了快车道。据炭黑峰会统计， 2011年我国炭黑产量已达到385. 3万吨，比2010年同期增长了 14. 2%，占世界炭黑总量的 30%，并连续五年位居世界第一，2013年全国炭黑产量为436万吨，同比增长了 13%，据有 关资料统计，国外用炭黑品种已发展到40多种，而国内只能生产20几个品种。今后几年轮 胎工业发展趋势，炭黑品种重点发展子午线轮胎，特别是对能提高轮胎产品质量档次的、适 合生产"绿色轮胎"和低滚动阻力轮胎的高性能炭黑系列产品，国家急需要规模化生产。同 时对业内橡胶制品用炭黑，塑料、电线、电缆、油墨等用炭黑也急需增加品种和提高质量。据 炭黑峰会统计特殊品种炭黑远远满足不了国内市场的需求。本项目投产后，可为我国炭黑 行业增加品种和提高产品质量做出贡献。
[0003] 湿法造粒炭黑有广阔的产品市场，炭黑是橡胶工业第二大原材料，根据世界范围 的统计，橡胶用炭黑消费量占炭黑总量的90%，其中轮胎用量占67%;汽车橡胶制品用量占 10%，其他橡胶制品用量占13%，非橡胶用炭黑（亦称专用炭黑或特种炭黑）仅占10%。
[0004] 在现有技术中，炭黑颗粒的粉状原料在形成过程中（乙炔气体裂解）会产生包含 有大量氢气的工业尾气，由于氢气不属于有害气体，因此在传统技术中都是将这些工业尾 气直接排放。
[0005] 同时，由于传统炭黑烘干热源是导热油炉，燃料是天然气。而且是采用间接换热的 方式，效率低下，加热需要消耗天然气，具体产生热风的方式为，通过燃烧天然气，加热导热 油，导热油流经至导热油换热器，通过循环加热导热油换热器，通过鼓风机将热风送至炭黑 烘干设备，再间接换热又要浪费30%左右的热能。
[0006] 因此，将可利用的工业尾气直接排放，同时又采用燃烧天然气进行供热，其造成了 大量资源的浪费。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，本发明提供了一种炭黑湿法造粒的方法以及一种炭黑湿法造粒的制造 系统，以解决上述问题。
[0008] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0009] -种炭黑湿法造粒的方法，其具体操作为：
[0010] 步骤1、对乙炔气体进行裂解形成粉状炭黑原料，并对裂解产生的工业尾气进行收 集；
[0011] 步骤2、将粉状炭黑原料进行造粒，通过热风炉设备对所述步骤1中收集的工业尾 气通过热风炉设备进行直接燃烧，其燃烧产生的热风再对炭黑颗粒进行烘干。
[0012] 具体地，所述步骤1具体操作为：
[0013] 将乙炔气体裂解后的粉状炭黑原料由造粒机进行造粒；
[0014] 造粒机包括定量供料器，定量供料器设置在造粒机的上部，粉状炭黑原料通过定 量供料器连续加入到造粒机内，进入到造粒机内的粉状炭黑原料在高速转动的带搅齿的回 转件所产生的机械搅拌力及由此产生的空气动力的作用下，与粘结剂液滴接触进行混合、 成粒、球化、致密作业形成球状颗粒；
[0015] 所述步骤2具体操作为：
[0016] 造粒后的球状颗粒采用振动流化干燥机进行振动烘干；
[0017] 在烘干过程中采用热风烘干，热风通过所述热风炉设备产生。
[0018] 本发明还提供了一种炭黑湿法造粒的制造系统，包括乙炔气体裂解装置以及炭黑 烘干设备，所述乙炔气体裂解装置具有尾气排放口，还包括有尾气收集装置以及热风炉装 置；
[0019] 所述尾气收集装置具有收集罐，所述收集罐与所述尾气排放口连通；
[0020] 所述热风炉装置包括有热风炉以及鼓风机，所述热风炉具有可燃气体进气口、鼓 风机连接口以及与所述鼓风机连接口相对设置的热风出口，所述鼓风机设置于所述鼓风机 连接口上，所述热风出口通过管路与所述炭黑烘干设备相对设置，所述可燃气体进气口与 所述收集罐连接。
[0021] 优选地，所述鼓风机包括有用于控制其启动或者关闭的控制器；还包括有控制系 统，所述控制系统包括有PLC控制单片机，所述PLC控制单机通过数据线与所述控制器连 接。，
[0022] 炭黑湿法造粒其工艺特点为：效率高，生产能力大、环境污染小，炭黑粒子密度高， 强度大，便于储存、运输、输送。湿法造粒炭黑以电石作为原材料，其原材料供应充裕，运输 条件便捷，可年产3000吨湿法造粒炭黑。造粒炭黑生产利用尾气（氢气）回收技术，将回 收后的氢气通过氢气锅炉燃烧产生热源，供给造粒生产设备使用，同时生产设备产生的热 蒸汽通过水箱收集后用于采暖及洗浴，具有资源综合利用及循环经济优势。湿法造粒炭黑 生产将有效的改善炭黑生产对环境造成的污染。湿法造粒炭黑通过设备和生产技术的提高 对普通炭黑进行深加工，深加工后的造粒炭黑环境污染小，便于储存、运输，对工人生产环 境的改善和劳动强度的降低都有明显的提高，从而降低了生产工人职业危害的发生。
[0023] 本发明提供的炭黑湿法造粒的方法在炭黑颗粒制造过程中对含有氢气的工业尾 气进行收集，然后通过对工业尾气的充分燃烧，氢气排放为基本为零，其他尾气通过燃烧 后，也会减少排放，不仅能够达到对可用资源的再利用节约资源的目的，还能够减低对环境 的污染。并且，本发明采用热风炉设备对炭黑颗粒进行烘干，减少导热油炉设备，降低了废 弃热油的污染。不需要使用天然气加热，节约资源，并且没有天然气燃烧后的氮化物排放， 减少了大气污染。
[0024] 本发明提供的炭黑湿法造粒的制造系统，基于现有技术的结构特别提供了尾气收 集装置以及热风炉装置，通过合理的设计，将尾气直接输入到热风炉内进行燃烧，充分利用 乙炔气体裂解时产生的氢气，同时，相对于现有技术中采用天然气供热，本发明利用尾气对 炭黑颗粒供热烘干，其不仅节约了资源，还降低了尾气的排放量实现节能减排的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0026] 图1为本发明一种实施例中炭黑湿法造粒的方法的流程图；
[0027] 图2为本发明一种实施例中热风炉装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028] 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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 请参考图1，图1为本发明一种实施例中炭黑湿法造粒的方法的流程图。
[0030] 本发明提供了一种炭黑湿法造粒的方法，其操作为：步骤1、对乙炔气体进行裂解 形成粉状炭黑原料，并对裂解产生的工业尾气进行收集；步骤2、将粉状炭黑原料进行造 粒，通过热风炉设备对步骤1中收集的工业尾气通过热风炉设备进行直接燃烧，其燃烧产 生的热风再对炭黑颗粒进行烘干。
[0031] 根据以上湿法造粒工艺方案，其具体工艺流程如下
[0032] 1、原（粉）料仓：
[0033] 由裂解工序生产的乙炔炭黑粉末原料被输送进入造粒原（粉）料仓，料仓底部配 置有一台定量喂料机，其作用是将炭黑粉末料以一定的输送速度提供给造粒机进行造粒。 定量喂料机的物料输送量可通过变频调节其转速来实现。
[0034] 2、造粒过程：
[0035] 由定量喂料机输出的炭黑粉末料连续进入高速搅齿造粒机，与同时由粘结剂供给 系统输入的粘结剂在造粒机内充分接触，实现混合、成粒、球化、致密等过程。得到的球状颗 粒产品，落入设置于下游工序的干燥机内。高速搅齿造粒机的转速可通过变频器来作无级 调速。
[0036] 3、干燥过程：
[0037] 造粒后的球状乙炔炭黑颗粒进入干燥机（亦称振动流化床干燥机）进行干燥。其 干燥原理是在线性激振力的作用下，被干燥物料在干燥床面处于抛掷或半抛掷状态，并向 出料口端直线匀速流动的同时，热风经床面开孔垂直向上吹出，与物料层充分接触并进行 热交换，进一步使物料流化并得到干燥。而废气由顶部排气口排出，进入除尘器过滤后排入 大气。
[0038] 4、筛分过程：
[0039] 在二台串联的干燥机后面衔接一台直线振动筛，经二台干燥机干燥后的乙炔炭黑 颗粒料进入筛分机进行筛分，满足成品要求的颗粒料进入第三台干燥机继续进行干燥，以 达到成品颗粒湿含量的要求。
[0040] 5、粘结剂供给系统：
[0041] 该系统的设备是为满足乙炔炭黑造粒的工艺条件而配备。将适量的糖蜜或木质纤 维素与水在搅拌式配液罐中充分匀散开，得到的粘结剂混合液用计量泵（或由离心泵和流 量计组合而成）送入造粒机，使其与乙炔炭黑粉料充分接触，帮助乙炔炭黑粉料球化成粒。
[0042] 6、称量包装系统：
[0043] 合格的成品颗粒经斗式提升机提升后进入称量包装工序。即由一组阀口式半自动 包装机来完成产品的称量和包装工作。
[0044] 7、除尘系统：
[0045] 干燥机排出的废气及筛分机和称量包装机产生的粉尘都进入各自的除尘系统，由 除尘系统将废气过滤后排入大气。进入除尘器的粉尘由卸灰口排出箱体。
[0046] 8、电气控制系统：
[0047] 主要包括：
[0048] ①造粒系统对工艺流程中影响颗粒物料强度的关键部位进行即时温度检测显示， 即干燥机干燥热风进口温度显示和热风出口温度显示。
[0049] ②造粒机主轴转速的转速控制通过变频调速器进行变频调速，达到无级可调。
[0050] ③用PLC实现成套系统中各设备之间的报警和相关联锁控制。
[0051] ④面板控制和显示包括：
[0052] 造粒机主轴转速的显示和控制，电机工作电流显示；鼓风机、引风机电机工作电流 显示；干燥机干燥热风进、出口温度显示；各单机设备的开停控制；紧急停车按钮。
[0053] ⑤动力电源：电压：380V ;频率：50Hz。
[0054] ⑥除尘器脉冲振打控制电源：电压：220V ;频率：50Hz。
[0055] ⑦设备电机、电气控制柜及所有电气元件均为非防爆型。
[0056] ⑧设备总功率：P = 167kW。
[0057] 在本发明中：
[0058] 1.造粒设备工作原理
[0059] 物料粉末粒子，在原料容器（流化床）中呈环形流化状态，受到经过净化后的加热 空气预热和混合，将粘合剂溶液雾化喷入，使若干粒子聚集成含有粘合剂的团粒，由于热空 气对物料的不断干燥，使团粒中水分蒸发，粘合剂凝固，此过程不断重复进行，形成理想的、 均匀的多微孔球形颗粒。
[0060] 2.氢气燃烧炉工作原理
[0061] 氢气燃料燃烧是燃料中的可燃成分（H)与空气中的氧发生的强烈的放热化学反 应，利用直接燃烧氢气加热空气使之变成高温空气，通过管道将高温空气输送给其他设备 使用。
[0062] 3.热交换设备工作原理
[0063] 通过收集烘干设备产生的高温尾气，利用高温尾气产生的热能在水流经过高温尾 气时通过热交换原理，将水流加热后储存在水箱内用于采暖及洗浴。
[0064] 炭黑湿法造粒其工艺特点为：效率高，生产能力大、环境污染小，炭黑粒子密度高， 强度大，便于储存、运输、输送。湿法造粒炭黑以电石作为原材料，其原材料供应充裕，运输 条件便捷，可年产3000吨湿法造粒炭黑。造粒炭黑生产利用尾气（氢气）回收技术，将回 收后的氢气通过氢气锅炉燃烧产生热源，供给造粒生产设备使用，同时生产设备产生的热 蒸汽通过水箱收集后用于采暖及洗浴，具有资源综合利用及循环经济优势。湿法造粒炭黑 生产将有效的改善炭黑生产对环境造成的污染。湿法造粒炭黑通过设备和生产技术的提高 对普通炭黑进行深加工，深加工后的造粒炭黑环境污染小，便于储存、运输，对工人生产环 境的改善和劳动强度的降低都有明显的提高，从而降低了生产工人职业危害的发生。
[0065] 本发明提供的炭黑湿法造粒的方法在炭黑颗粒制造过程中对含有氢气的工业尾 气进行收集，然后通过对工业尾气的充分燃烧，氢气排放为基本为零，其他尾气通过燃烧 后，也会减少排放，不仅能够达到对可用资源的再利用节约资源的目的，还能够减低对环境 的污染。并且，本发明采用热风炉设备对炭黑颗粒进行烘干，减少导热油炉设备，降低了废 弃热油的污染。不需要使用天然气加热，节约资源，并且没有天然气燃烧后的氮化物排放， 减少了大气污染。
[0066] 请参考图2,图2为本发明一种实施例中热风炉装置的结构示意图。
[0067] 本发明提供的一种炭黑湿法造粒的制造系统，包括乙炔气体裂解装置以及炭黑烘 干设备，乙炔气体裂解装置具有尾气排放口，还包括有尾气收集装置1以及热风炉装置2 ; 尾气收集装置1具有收集罐，收集罐与尾气排放口连通；热风炉装置2包括有热风炉以及鼓 风机，热风炉具有可燃气体进气口、鼓风机连接口以及与鼓风机连接口相对设置的热风出 口 3,鼓风机设置于鼓风机连接口上，热风出口 3通过管路与炭黑烘干设备相对设置，可燃 气体进气口与收集罐连接。
[0068] 本发明提供的炭黑湿法造粒的制造系统，基于现有技术的结构特别提供了尾气收 集装置1以及热风炉装置2,通过合理的设计，将尾气直接输入到热风炉内进行燃烧，充分 利用乙炔气体裂解时产生的氢气，同时，相对于现有技术中采用天然气供热，本发明利用尾 气对炭黑颗粒供热烘干，其不仅节约了资源，还降低了尾气的排放量实现节能减排的目的。 [0069] 本发明提供的炭黑湿法造粒的制造系统是直接将收集罐中的尾气输入到热风炉 中进行燃烧，其设计原理如下：
[0070] 1、燃烧所需的空气量
[0071] 氢气燃料燃烧是燃料中的可燃成分（H)与空气中的氧发生的强烈的放热化学反 应。因此燃料燃烧应该具备以下条件：足够的温度或明火、合适的空气量。在燃气热风炉运 行中，配风调节是燃烧调节的主要内容，合适的配风关系到以下几个问题。
[0072] 2、理论空气量V0
[0073] Vtl即单位数量的燃料完全燃烧时所需的空气量。在此情况下，空气中的氧全部与 燃料中的可燃元素化合，烟气中没有自由氧存在，每标准立方米气体燃料完全燃烧时其理 论空气量的计算公式为：
[0074]
【权利要求】
1. 一种炭黑湿法造粒的方法，其特征在于， 步骤1、对乙炔气体进行裂解形成粉状炭黑原料，并对裂解产生的工业尾气进行收集； 步骤2、将粉状炭黑原料进行造粒，通过热风炉设备对所述步骤1中收集的工业尾气通 过热风炉设备进行直接燃烧，其燃烧产生的热风再对炭黑颗粒进行烘干。
2. 根据权利要求1所述的炭黑湿法造粒的方法，其特征在于， 所述步骤1具体操作为： 将乙炔气体裂解后的粉状炭黑原料由造粒机进行造粒； 造粒机包括定量供料器，定量供料器设置在造粒机的上部，粉状炭黑原料通过定量供 料器连续加入到造粒机内，进入到造粒机内的粉状炭黑原料在高速转动的带搅齿的回转件 所产生的机械搅拌力及由此产生的空气动力的作用下，与粘结剂液滴接触进行混合、成粒、 球化、致密作业形成球状颗粒； 所述步骤2具体操作为： 造粒后的球状颗粒采用振动流化干燥机进行振动烘干； 在烘干过程中采用热风烘干，热风通过所述热风炉设备产生。
3. -种炭黑湿法造粒的制造系统，包括乙炔气体裂解装置以及炭黑烘干设备，所述乙 炔气体裂解装置具有尾气排放口，其特征在于， 还包括有尾气收集装置（1)以及热风炉装置（2); 所述尾气收集装置具有收集罐，所述收集罐与所述尾气排放口连通； 所述热风炉装置包括有热风炉以及鼓风机，所述热风炉具有可燃气体进气口、鼓风机 连接口以及与所述鼓风机连接口相对设置的热风出口（3)，所述鼓风机设置于所述鼓风机 连接口上，所述热风出口通过管路与所述炭黑烘干设备相对设置，所述可燃气体进气口与 所述收集罐连接。
4. 根据权利要求3所述的炭黑湿法造粒的制造系统，其特征在于， 所述鼓风机包括有用于控制其启动或者关闭的控制器； 还包括有控制系统，所述控制系统包括有PLC控制单片机，所述PLC控制单机通过数据 线与所述控制器连接。
【文档编号】C09C1/58GK104371380SQ201410617964
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】马云龙 申请人:宁夏东龙工贸有限公司