ESD橡塑制品导电炭黑的制备方法与流程

esd橡塑制品导电炭黑的制备方法
技术领域
1.本发明涉及导电炭黑制备技术领域，具体而言，涉及一种esd橡塑制品导电炭黑的制备方法。


背景技术：

2.目前，特种炭黑正处于用量快速增长，新品种大量开发的时期。据相关数据显示，橡胶用炭黑需求量将以年均递增远高于橡胶用炭黑。
3.特种炭黑不同于橡胶炭黑，是一种新型材料，它的特点是精细化和专用化，品种繁多、用途广泛。特种炭黑以普通产品为主，中、高档特种炭黑要求应用特性突出，针对性强，同时，在纯净度、分散性及稳定性等方面都有较高的要求。目前国内企业在中高档特种炭黑生产技术及质量方面与国外先进企业还存在较大差距，特别是高档用特种碳黑，制备工艺技术和质量要求还不完善。
4.例如公开号为cn103952015a的中国专利中，公开了一种炭黑产品及其生产工艺，其公开的内容为：炭黑产品由原料油和载燃气组成，所述原料油为蒽油，载燃气为焦炉煤气，原料油与载燃气的重量配比为：360~400:140~240；其生产工艺属于接触法中的混气无槽炭黑生产工艺，该工艺生产的产品是色素炭黑，具有流动度高、黑度高、着色力强及光泽度好的特点。
5.然而，上述方法使用焦炉煤气为燃料，焦炉煤气热值低，杂质多，易造成喷嘴堵塞，使反应温度降低，雾化效果变差，频繁结焦，引起产品杂质超标，炭黑呈酸性，ph值测试值低，会延缓橡塑制品商品的硫化速率，其生产条件会随着生产时间的推进，产品品质纯度低，品质不稳定。


技术实现要素：

6.鉴于此，本发明提出了一种esd橡塑制品导电炭黑的制备方法，旨在解决现有技术中在导电炭黑生产过程中，产品的导电性能不突出，炭黑的生成率较低的问题。
7.一个方面，本发明提出了一种esd橡塑制品导电炭黑的制备方法，包括：向反应炉内添加燃料进行燃烧，使反应炉内温度达到预设温度；将预设流量的原料油通过反应炉的喉口段分段喷入反应炉内，获得具有优异导电性能的高结构炭黑粒子和聚集体；在急冷段将除盐水喷入高温炭黑烟气中，并将温度控制在为预设范围内；对炭黑烟气处理后获得导电炭黑成品。
8.进一步地，向所述反应炉内添加的原料油为蒽油，添加的所述蒽油的流量为1850kg/h～2050kg/h，入炉温度为190℃～200℃，入炉压力2.2mpa～2.6mpa。
9.进一步地，在向所述反应炉内添加燃料进行燃烧时，向所述反应炉的燃烧室添加燃料，使其与热空气混合完全燃烧，并通过所述燃料燃烧使得反应炉的温度达到1800℃～1900℃。
10.进一步地，在喉口段将原料油分别从不同的喉口断面喷入，不同断面的原料油喷入孔可以设置在相对应的喉口断面同一角度，也可以设置为不同断面错开一个角度；原料油以较高压力喷入经过喉口段的高温、高速烟气中，生成性能更优的高结构导电炭黑。
11.进一步地，在急冷段将除盐水喷入高温炭黑烟气中时，将温度控制为800℃～850℃。
12.进一步地，对所述炭黑烟气进行处理时，将炭黑烟气经湿法造粒机造粒成型，进入回转干燥机干燥，再提升、筛选以及磁选后，存放到产品贮罐中，经包装后得到导电炭黑成品。
13.进一步地，向所述反应炉的燃烧室内添加的燃料为天然气和空气a。
14.进一步地，在添加所述天然气和空气a时，将所述空气a经过两层或三层滤网过滤后又经罗茨风机压缩至压力为0.16～0.19mpa，并通过800℃高温空气预热器预热后，与所述天然气同时添加至所述反应炉内。
15.进一步地，在添加所述天然气和空气a时，所述天然气的流量为433m3/h～453m3/h，压力为65kpa，所述热空气a的流量为6500nm3/h～6800nm3/h，所述燃烧室的温度为1800℃～1900℃。
16.进一步地，在将除盐水喷入的高温炭黑烟气中时，喷入的流量为1500kg/h～1800kg/h，压力为1.4mpa～1.7mpa，控制温度为800℃～850℃。
17.进一步地，在对炭黑处理后获得导电炭黑成品时，使所述炭黑烟气经过旋风分离器分离，80%的炭黑由旋风分离器收集，其余20%炭黑烟气进入收集滤器，炭黑烟气流经滤布时炭黑以饼状被捕集在滤布上，将炭黑和尾气进行分离，进入收集袋滤器的炭黑烟气温度控制在250℃~270℃。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在本发明中，蒽油作为原料油，入反应炉前经除铁器去除油内的铁性物质，同时在原油预热器出入口处进行二次过滤，进行清渣处理，从源头上防止杂质对产品的污染，并减少铁含量；采取分段喷入原料油，提高炭黑导电性。同时，提高原料油入炉压力，使其在高温、高速燃气流中穿透力更强，雾化更加均匀，形成更多、更小和更均匀的炭黑粒子和聚集体，增加炭黑的生成率。
19.在本发明中，天然气作为燃料，天然气和预热后的热空气a在燃烧室内充分燃烧生成二氧化碳和水，它的特点是燃烧产生的高温烟气更洁净，可获得高纯度的炭黑和低水洗筛余物的产品，减少粒子表面油膜，提高甲苯透光率，保证产品质量的稳定性；另外，天然气的硫含量很低，在降低产品中硫含量（导电炭黑要求硫含量低）的同时也减轻了炭黑烟气对生产设备和输送管道的腐蚀，提高了装置的使用寿命。
20.在本发明中，经空气多级粉碎机对炭黑中的粗粒子进行超细的研磨，有效地去除了焦粒等杂质，降低产品的水洗筛余物含量，提高产品的分散性。
21.在本发明中，造粒过程用水为除盐水，湿粒子在由干燥机筒内流动过程中逐步被干燥，干燥机出口温度控制为220℃～240℃，通过高温干燥，降低硫含量。
22.本发明的制备工艺易于实现规模化工业生产。
附图说明
23.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本发明实施例提供的esd橡塑制品导电炭黑的制备方法的流程图。
具体实施方式
24.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
25.参阅图1所示，本实施例提供了一种esd橡塑制品导电炭黑的制备方法，包括以下步骤：步骤a：向反应炉内添加燃料进行燃烧，使反应炉内温度达到预设温度；步骤b：将预设流量的原料油通过反应炉的喉口段分段喷入反应炉内，获得炭黑粒子和聚集体；步骤c：在急冷段将除盐水喷入高温炭黑烟气中，并将温度控制在为预设范围内；步骤d：对炭黑烟气处理后获得导电炭黑成品。
26.具体而言，向反应炉内添加的原料油为蒽油，添加的蒽油的流量为1850kg/h～2050kg/h，入炉温度为190℃～200℃，入炉压力2.2mpa～2.6mpa。
27.具体而言，原料油为蒽油，原料油在入反应炉前经除铁器去除油内的铁性物质，进行清渣处理，防止杂质污染产品，减少产品铁含量。
28.具体而言，蒽油作为原料油，入反应炉前经除铁器去除油内的铁性物质，同时在原油预热器出入口处进行二次过滤，进行清渣处理，从源头上防止杂质对产品的污染，并减少铁含量；具体而言，原料油流量为1850kg/h～2050kg/h，入炉温度为190℃～200℃，采取分段喷入原料油，提高炭黑导电性。同时，入炉压力提高到2.2mpa～2.6mpa，增加原料油在高温、高速燃气流中的穿透力，雾化效果更加均匀，形成更多、更小和更均匀的炭黑粒子和聚集体，增加炭黑的生成率。
29.具体而言，在向反应炉内添加燃料进行燃烧时，向反应炉的燃烧室添加燃料，使其与热空气混合完全燃烧，并通过燃料燃烧使得反应炉的温度达到1800℃～1900℃。
30.具体而言，在急冷段将除盐水喷入高温炭黑烟气中时，将温度控制为800℃～850℃。
31.具体而言，对炭黑烟气进行处理时，将炭黑烟气经湿法造粒机造粒成型，进入回转干燥机干燥，再提升、筛选以及磁选后，存放到产品贮罐中，经包装后得到导电炭黑成品。
32.具体而言，向反应炉的燃烧室内添加的燃料为天然气和空气a。
33.具体而言，在添加天然气和空气a时，将空气a经过两层或三层滤网过滤后又经罗茨风机压缩至压力为0.16～0.19mpa，并通过800℃高温空气预热器预热后，与天然气同时
添加至反应炉内。
34.具体而言，在添加天然气和空气a时，天然气的流量为433m3/h～453m3/h，压力为65kpa，热空气a的流量为6500nm3/h～6800nm3/h，燃烧室的温度为1800℃～1900℃。
35.可以看出，通过将天然气作为燃料，天然气和预热后的热空气a在燃烧室内充分燃烧生成二氧化碳和水，它的特点是燃烧产生的高温烟气更洁净，可获得高纯度的炭黑和低水洗筛余物的产品，减少粒子表面油膜，提高甲苯透光率，保证产品质量的稳定性；另外，天然气的硫含量很低，在降低产品中硫含量（导电炭黑要求硫含量低）的同时也减轻了炭黑烟气对生产设备和输送管道的腐蚀，提高了装置的使用寿命。
36.具体而言，在将除盐水喷入的高温炭黑烟气中时，喷入的流量为1500kg/h～1800kg/h，压力为1.4mpa～1.7mpa，控制温度为800℃～850℃。
37.具体而言，在对炭黑处理后获得导电炭黑成品时，使炭黑烟气经过旋风分离器分离，80%的炭黑由旋风分离器收集，其余20%炭黑烟气进入收集滤器，炭黑烟气流经滤布时炭黑以饼状被捕集在滤布上，将炭黑和尾气进行分离，进入收集袋滤器的炭黑烟气温度控制在250℃~270℃。
38.具体而言，收集到的炭黑由热空气输送经空气多级粉碎机对炭黑中的粗粒子进行超细的研磨，提高炭黑的纯净度，降低水洗筛余物杂质。
39.具体而言，湿法造粒机过程用水为除盐水，造粒机水枪为2.0
×
6支，变频为80%，均匀的喷入造粒机中进行造粒，造粒过程中除盐水的ph值为7.4。
40.具体而言，提供热量使湿粒子在干燥机滚筒内流动过程中逐步被干燥，热源来至尾气燃烧炉，由炭黑生产所产生的尾气作为燃料与空气b混合燃烧，干燥机出口温度控制220℃～240℃。
41.具体而言，添加剂的作用是用来控制炭黑的结构，抑制炭黑结构的增长，而本发明的导电炭黑为高结构产品，不使用添加剂，从而能够有效地节省制造成本。
42.具体而言，上述实施例在具体实施时，向反应炉的燃烧室添加燃料与热空气混合完全燃烧，通过燃料燃烧使得反应炉的温度达到1800℃～1900℃；原料油为蒽油，流量为1850kg/h～2050kg/h，入炉温度为190℃～200℃，向反应炉的候口段分段喷入原料油，入炉压力2.2mpa～2.6mpa，穿透力强，雾化效果更加均匀，形成更多、更小和更均匀的炭黑粒子和聚集体，增加炭黑的生成率；在急冷段将除盐水喷入高温炭黑烟气中，控制温度为800℃～850℃；炭黑经湿法造粒机造粒成型，进入回转干燥机干燥，再提升、筛选、磁选、存放到产品贮罐，经包装后得到该导电炭黑。
43.可以看出，本实施例的制备工艺制备的炭黑产品属于导电炭黑，且本实施例的制备工艺能够生产出分散性好、杂质少、硫含量低、高结构esd专用炭黑，极大地改善了炭黑产品的导电性能并提高了炭黑的生成率。同时，本实施例采用的原料构成合理，对现有企业中的炭黑反应炉不需要进行大调整，大大降低企业成本。
44.实施例1一种esd橡塑制品导电炭黑的制备方法，具体如下：1）将流量为433nm3/h压力为65kpa天然气轴向送入燃烧室后与流量为6500nm3/h的热空气混合后充分燃烧，燃烧室温度控制在1800℃，燃烧后的热烟气高速流过反应炉喉口段，流量为1850kg/h的原料油由喉口段不同断面径向喷入高温烟气中，入炉油温为190℃，
入炉压力为2.2mpa，在喉口段后部的反应段内裂解反应生成炭黑；其中，热空气将空气过滤后经罗茨风机压缩至压力为0.16mpa，通过800℃高温空气预热器预热后的空气。
45.2）反应后产生的炭黑烟气在水平急冷段用流量为1500kg/h压力为1.4mpa的除盐水，水枪位置4支*25排、2支*26排急速降温终止反应，炭黑烟气依次经过800℃高温空气预热器、350℃低温空气预热器、急冷段温度控制800℃。
46.3）降温后的炭黑烟气经过旋风分离器收集大约80%的炭黑，含有约20%炭黑的烟气经过三级急冷段进入收集袋滤器进行炭黑和尾气的分离，尾气经尾气加压风机排出后用于发电，进入收集袋滤器的炭黑烟气温度控制在250℃；收集到的炭黑由热空气输送经空气多级粉碎机对炭黑中的粗粒子进行超细的研磨，经接力风机输送至气动袋滤器。
47.4）气动袋滤器收集的粉状炭黑经湿法造粒机造粒成型，造粒机过程用水为除盐水，造粒机水枪为2.0
×
6支，变频为80%，均匀的喷入造粒机中进行造粒，湿粒子在由干燥机筒内流动过程中逐步被干燥，热源来至尾气燃烧炉，由炭黑生产所产生的尾气作为燃料与空气混合燃烧，干燥机出口温度控制为220℃。
48.5）最后再提升、筛选、磁选、存放到产品贮罐，经包装生得到该色素炭黑。
49.所述收集到的炭黑由热空气输送通过空气多级粉碎机粉碎对炭黑中的粗粒子进行超细的研磨，降低产品的水洗筛余物含量，提高产品的分散性；湿粒子在由干燥机筒内流动过程中逐步被干燥，干燥机出口温度控制为220℃，通过高温干燥，降低硫含量。
50.实施例2一种esd橡塑制品导电炭黑的生产方法，生产工艺具体如下：1）将流量为453nm3/h压力为65kpa天然气轴向送入燃烧室后与流量为6800nm3/h的热空气混合后充分燃烧，燃烧室温度控制在1900℃，燃烧后的热烟气高速流过反应炉喉口段，流量为2050kg/h的原料油由喉口段不同断面径向喷入高温烟气中，入炉油温为200℃，入炉压力为2.6mpa，在喉口段后部的反应段内裂解反应生成炭黑；其中，热空气将空气过滤后经罗茨风机压缩至压力为0.19mpa，通过800℃高温空气预热器预热后的空气。
51.2）反应后产生的炭黑烟气在水平急冷段用流量为1800kg/h压力为1.7mpa的除盐水，水枪位置2支*25排、4支*26排急速降温终止反应，炭黑烟气依次经过800℃高温空气预热器、350℃低温空气预热器、急冷段温度控制850℃。
52.3）降温后的炭黑烟气经过旋风分离器收集大约80%的炭黑，含有约20%炭黑的烟气经过三级急冷段进入收集袋滤器进行炭黑和尾气的分离，尾气经尾气加压风机排出后用于发电，进入收集袋滤器的炭黑烟气温度控制在270℃；收集到的炭黑由热空气输送经空气多级粉碎机对炭黑中的粗粒子进行超细的研磨，经接力风机输送至气动袋滤器。
53.4）气动袋滤器收集的粉状炭黑经湿法造粒机造粒成型，造粒机过程用水为除盐水，造粒机水枪为2.0
×
6支，变频为80%，均匀的喷入造粒机中进行造粒，湿粒子在由干燥机筒内流动过程中逐步被干燥，热源来至尾气燃烧炉，由炭黑生产所产生的尾气作为燃料与空气混合燃烧，干燥机出口温度控制为240℃。
54.5）最后再提升、筛选、磁选、存放到产品贮罐，经包装生得到该色素炭黑。
55.所述收集到的炭黑由热空气输送通过空气多级粉碎机粉碎对炭黑中的粗粒子进
行超细的研磨，降低产品的水洗筛余物含量，提高产品的分散性；湿粒子在由干燥机筒内流动过程中逐步被干燥，干燥机出口温度控制为240℃，通过高温干燥，降低硫含量。
56.实施例3一种esd橡塑制品导电炭黑的生产方法，生产工艺具体如下：1）将流量为443nm3/h压力为65kpa天然气轴向送入燃烧室后与流量为6650nm3/h的热空气混合后充分燃烧，燃烧室温度控制在1850℃，燃烧后的热烟气高速流过反应炉喉口段，流量为1900kg/h的原料油由喉口段不同断面径向喷入高温烟气中，入炉油温为195℃，入炉压力为2.4mpa，在喉口段后部的反应段内裂解反应生成炭黑；其中，热空气将空气过滤后经罗茨风机压缩至压力为0.175mpa，通过800℃高温空气预热器预热后的空气。
57.2）反应后产生的炭黑烟气在水平急冷段用流量为1650kg/h压力为1.55mpa的除盐水，水枪位置2支*24排、4支*25排急速降温终止反应，炭黑烟气依次经过800℃高温空气预热器、350℃低温空气预热器、急冷段温度控制825℃。
58.3）降温后的炭黑烟气经过旋风分离器收集大约80%的炭黑，含有约20%炭黑的烟气经过三级急冷段进入收集袋滤器进行炭黑和尾气的分离，尾气经尾气加压风机排出后用于发电，进入收集袋滤器的炭黑烟气温度控制在260℃；收集到的炭黑由热空气输送经空气多级粉碎机对炭黑中的粗粒子进行超细的研磨，经接力风机输送至气动袋滤器。
59.4）气动袋滤器收集的粉状炭黑经湿法造粒机造粒成型，造粒机过程用水为除盐水，造粒机水枪为2.0
×
6支，变频为80%，均匀的喷入造粒机中进行造粒，湿粒子在由干燥机筒内流动过程中逐步被干燥，热源来至尾气燃烧炉，由炭黑生产所产生的尾气作为燃料与空气混合燃烧，干燥机出口温度控制为230℃。
60.5）最后再提升、筛选、磁选、存放到产品贮罐，经包装生得到该色素炭黑。
61.所述收集到的炭黑由热空气输送通过空气多级粉碎机粉碎对炭黑中的粗粒子进行超细的研磨，降低产品的水洗筛余物含量，提高产品的分散性；湿粒子在由干燥机筒内流动过程中逐步被干燥，干燥机出口温度控制为230℃，通过高温干燥，降低硫含量。
62.本发明的esd橡塑制品导电炭黑的实施例1-3指标表1：表1
可以看出，上述实施例的方法能够生产出分散性好、杂质少、硫含量低、高结构esd专用导电炭黑，而且原料合理，对现有企业中的炭黑反应炉不需要进行大调整，大大降低企业成本。
63.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。