一种滚筒式炭黑臭氧氧化反应罐的制作方法

本发明涉及一种气固相化学反应装置，尤其涉及一种粒状炭黑臭氧氧化装置，属于炭黑后处理生产领域。

背景技术：

炭黑是由许多烃类物质（固态、液态或气态）经不完全燃烧或裂解生成的黑色纳米粉状无机材料。炭黑作为颜填料很难稳定地分散到涂料、油墨、塑胶等有机树脂体系中，而炭黑在有机体系里的分散性又决定了黑度、亮度、着色力、流变性、机械力学等各项性能。为了改变炭黑在涂料、油墨、塑胶里的分散性，最有效的办法是对炭黑进行表面氧化处理，以增加炭黑聚集体表面的含氧化学基团，这些酸性表面基团主要为羧基、酚羟基、醌基、内酯基等。

炭黑的表面氧化有液相、气相、等离子等多种方法。在所有的气相氧化方法中，臭氧氧化因为气体来源较易，成本较低，氧化效率较高，反应比较温和，对环境影响较小而被广泛采用。

炭黑的表面氧化一般在流化床反应装置内完成。中国专利zl98240426.3设计了一种炉法造粒炭黑臭氧表面氧化流化床反应器，该装置采用多级流化室并联结构，能有效实现粒状炭黑多级混合流动，但易在流化室连接处形成堵塞；中国专利cn1958145a介绍了一种多层挡板臭氧氧化炭黑的流化床反应器，该发明的不足之处在于炭黑从反应器上部进入反应器后需要经过多层挡板的阻隔，有可能在挡板上方堆积，形成死床；中国专利cn201684589u介绍了一种造粒炭黑臭氧氧化锥形流化床反应器，该反应器由几个连接的椎体组成，竖向设置，可以实现氧化炭黑的连续生产，但生产过程中易出现“沟流”、“节涌”、“聚团”、“腾涌”等现象；中国专利cn201842796u介绍了一种炭黑臭氧氧化装置，该装置带有搅拌装置，采用所谓的“微泡”技术，让粒状炭黑在“沸腾”的物理条件下进行氧化，有利于品质的稳定，但同样是竖向设置，设备高大，不利于维护、管理。

采用本反应装置进行粒状炭黑的臭氧氧化，生产过程连续可控，能大幅提高生产效率，有利于设备检修，有利于安全生产，有利于氧化炭黑品质的均匀、稳定。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种高效、安全、便于维护的滚筒式炭黑臭氧氧化反应罐。为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种滚筒式炭黑臭氧氧化反应罐，包括支架、罐体，其特征在于罐体通过一根与水平方向呈一定夹角的固定轴固定在两端的支架上，反应罐的两个端面相对于固定轴是固定不动，罐体两端与两个端面呈动密封；

所述罐体一侧的端面设置有呈一定角度的粒状炭黑输料管，连通罐体；同侧，一根末端封闭的臭氧输气主管伸入罐体内，伸出端面；所述的输气管上连通若干根支管，所述的支管未端遍布众多输气微孔；

所述罐体另一侧端面底部设置有成品出料口，通出罐体；同侧，端面上部设置废气排气孔，通出罐体；

所述罐体的外壁固定有齿轮环，罐体依靠齿轮环与齿轮机齿轮的齿合，可围绕固定轴作匀速滚动。

进一步，反应装置全部由不锈钢制成。

进一步，反应罐罐体的长度与直径的比大于2。

进一步，为了保证炭黑的流动，反应罐的水平方向轴与水平面的夹角大于5°。

进一步，所述的齿轮环的个数大于或等于1。

进一步，所述的的罐体内水平方向的轴上固定有刮板，刮板的作用是将可能粘附在内壁上的炭黑粉尘刮下，防止长时间的氧化，造成局部位置温度过高，可能产生火灾。

进一步，反应罐内炭黑的平均层高在罐体半径的三分之一到五分之四之间。

进一步，反应罐内靠近出料端的内壁均匀分布有抄板，抄板的作用是在出料端将产品扬起，防止形成死角，造成长时间的氧化，造成局部位置温度过高。

进一步，反应罐内靠近出料端的内壁上，连接抄板，垂直安装有一圈可以调节高度的挡板，生产时，通过调整挡板的高度来控制产品的流量。

与现有的技术相比，使用滚筒式炭黑臭氧氧化反应罐能大幅提高生产效率，有利于设备检修、维护，有利于安全生产，有利于氧化炭黑品质的均匀稳定。

附图说明

图1为本发明滚筒式炭黑臭氧氧化反应罐的主视图。

图2为本发明滚筒式炭黑臭氧氧化反应罐管路示意图。

图3为本发明滚筒式炭黑臭氧氧化反应罐的罐体剖面图。

图4为本发明滚筒式炭黑臭氧氧化反应罐的罐体侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

一种滚筒式炭黑臭氧氧化反应罐，包括支架2、罐体12，罐体通过一根与水平方向呈一定夹角的固定轴1固定在两端的支架2上，反应罐的两个端面3、4相对于固定轴1固定不动，罐体两端与两个端面呈动密封；罐体一侧的端面3设置有呈一定角度的粒状炭黑输料管7，连通罐体；同侧，一根末端封闭的臭氧输气主管8伸入罐体内；所述的臭氧输气主管上连通若干根支管5，所述的支管未端背物料相对运动面遍布有若干输气微孔；罐体另一侧端面4底部设置有成品出料口9，通出罐体；同侧，端面上部设置有废气排气孔13，通出罐体；罐体的外壁固定有齿轮环，罐体依靠齿轮环10与齿轮机齿轮11的齿合，围绕固定轴作匀速滚动。

本发明的罐体内水平方向的轴上固定有刮板6，刮板的作用是将可能粘附在内壁上的炭黑粉尘刮下，防止长时间的氧化，造成局部位置温度过高，可能产生火灾。反应罐内炭黑的平均层高在罐体半径的三分之一到五分之四之间。

反应罐内靠近出料端的内壁均匀分布有6个抄板14，抄板的作用是在出料端将产品扬起，防止形成死角，造成长时间的氧化，造成局部位置温度过高。反应罐内靠近出料端的内壁上，连接抄板，垂直安装有一圈可以调节高度的挡板15，生产时，通过调整挡板的高度来控制产品的流量。

本具体实施实例中，反应罐罐体的长度为6米，直径为1米，长度与直径的比大于2；为了保证炭黑的流动，反应罐的水平方向轴与水平面的夹角为6°；反应罐筒状柱体的外壁固定有齿轮环，齿轮环的个数为1；电机带动齿轮机，通过齿轮环和齿轮机齿轮的齿合，使罐体围绕水平方向的固定轴轴做每分钟40转的匀速滚动。

氧化炭黑时，粒状炭黑通过粒状炭黑输料管流入罐内，臭氧通过臭氧输气主管流入罐体，再依靠臭氧发生器提供的输气压力，通过输气支管上遍布众多输气微孔与炭黑发生氧化反应；以防止炭黑堵塞管道，微孔的直径为0.7mm，微孔排出臭氧的压力为0.07mpa。

炭黑完成氧化后，产品从反应罐另一侧的成品出料口流出，炭黑氧化后生成的废气从反应罐的出料端上方的废气出气管道排出，经过精密过滤装置进行有组织排放。尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种滚筒式炭黑臭氧氧化反应罐，反应罐可以围绕与水平方向呈一定夹角的固定轴作匀速滚动，以利于炭黑的流动。氧化炭黑时，粒状炭黑通过一根与反应罐入料一侧端面轴向位置呈一定角度的输料管流入罐内，臭氧通过一根末端封闭的输气管从同侧端面轴向流入罐体，随即垂直下沉，再沿罐壁水平方向埋入炭黑层底部，在沿罐壁水平方向的末端封闭输气管上遍布众多微孔，依靠臭氧发生器的压力，臭氧从众多微孔排出与炭黑发生氧化反应。炭黑完成氧化后，从另一侧端面的底部的出料口流出，废气则从同侧端面的上部的排气孔排出。该装置全部由不锈钢制成，生产过程连续可控，氧化炭黑品质均匀稳定，有利于设备检修，有利于安全生产。

技术研发人员：周锋锐;吴磊;吴葆松
受保护的技术使用者：安徽黑钰颜料新材料有限公司
技术研发日：2017.05.23
技术公布日：2017.09.26