专利名称：炉法造粒炭黑表面氧化流化床反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于流化床反应器，具体地说涉及一种炉法造粒炭黑表面氧化流化床反应器。
造粒炉黑因具有包装及使用时无环境污染等优点，正逐步取代粉状炉黑成为目前国内外炉黑用作色素炭黑的主要开发产品，广泛用于印刷油墨、涂料、油漆等工业的着色颜料，但炉黑用作色素炭黑的关键技术是表面氧化改性处理，这是因为通常生产的炉黑本身没有极性，而涂料、油漆和印刷油墨的基料通常有极性，有这些极性的基料介质中，非极性的炉黑很难分散且流变性差，从而影响颜料的黑度和亮度。为了克服这些困难，炉黑必须进行表面氧化改性处理，使非极性的表面变成局部极性表面，即提高炉黑的挥发成份，使其表面氧含氧官能团增多，主要是羧基官能团增多，炉黑显酸性，PH≤3.0，这样炉黑易于分散且流变性好，从而使炉黑具有高的着色力和强的黑度、亮度。
以臭氧为氧化的气相氧化炉黑法，因具有气体来源方便、氧化效率高、反应条件温和、有利于环境保护、成本低等优点，是炉黑表面氧化改性后处理用作色素炉黑所普遍采用的方法。日本专利(公开特许平-3-124772，1991)介绍了采用振动流化床臭氧氧化粉状炭黑的方法。在这个方法中，流化床由带有弹簧的四根柱子支撑，流化床底部中间带有振动电机使流化床振动，粉状炭黑从流化床顶部进入流化床内，臭氧气从流化床底部进入流化床内，在流化床内粉状炭黑与臭氧气充分接触氧化，氧化后的炭黑从流化床下部排出，气体从流化床顶部经袋式过滤器放空。此法的缺点是，设备投资大，工艺参数复杂，尤其是炭黑在流化床内存在返混，使得炭黑在流化床内停留时间不均匀，很难保证产品质量，另外粉状炭黑由于使用及运输时环境污染较大，因此，在发达国家粉状炭黑已逐步被造粒炭黑取代。
本实用新型的发明目的是提供一种在室温条件下，造粒炭黑与臭氧气能充分接触氧化，造粒炉黑物料停留时间较均匀的结构简单的流化床反应器。
本实用新型的目的是这样实现的一种炉法造粒炭黑表面氧化流化床反应器是由反应器主体、炉黑进口、炉黑出口、复合分布板、气室、气体进口、气体出口组成，其特征在于流化床反应器内设有3～7个挡板使流化床内形成4～8个流化室，各个流化室都设有通道，使各个流化室互相连通，物料在流化床内的流动为多级混合流。
如上所述复合分布板由两个多孔平面基板和耐腐蚀的纤维滤布构成，上部多孔平面基板上均匀开有6～8mm的孔，开孔率为1～9％，下部多孔平面基板上均匀地开有3～4mm的孔，开孔率为1～4％。炉黑从炉黑进口进入流化床，依次通过各个流化室，臭氧气经进气口进入各个流化室，炉黑在流化床的流动为多级混合流，臭氧气与炉黑充分接触氧化，炉黑在反应器内停留的时间较均匀，炉黑经氧化后从出料口排出，气体由流化床反应器顶部的气体出口排出。
如上所述的气室数量为2～4个。
本实用新型与现有技术相比有如下优点1．由于流化床反应器内设有3～7个档板，流化床反应器内形成4～8个流化室，使造粒炉黑在流化床内的流动为多级混合流，在反应器内造粒炉黑与臭氧气接触均匀，氧化效率高，且反应后的臭氧浓度小于0.02g/Nm3，无环境污染。
2．生产过程中，造粒炉黑在流化床反应器内的停留时间较均匀，所以产品质量稳定。
3．由于复合分布板是由两个多孔平面基板中间夹有一层纤维滤布组成，所以布气均匀，且在操作过程中意外停止操作后，造粒炉黑不返流入气室内，避免造成恶果。
4．反应温度低，工艺过程简单，臭氧氧化造粒黑的pH值可根据色素炭黑的使用要求从2.6～6范围内任意调节。
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。
图1为本实用新型的第一种结构示意图。
图2为本实用新型的复合分布板结构示意图。
图3为本实用新型的第二种结构示意图。
如
图1、图2所示，进气口1、气室2设在流化床反应器主体5的下部，出气口6设在流化床反应器主体5的最上端，流化床反应器主体5上设有进料口10、出料口4，上多孔平面基板11和下多孔平面基板13中间夹有滤布12，组成复合分布板3；在流化床反应器内装有3个档板9，形成4个流化室7，流化室7之间设有通道8，使各个流化室7之间依次连通，造粒炉黑从进料口10进入第一流化室7，经第一个通道8，进入第二个流化室7，再经第二个通道8进入第三个流化室7，再经第三个通道8进入第四个流化室7，最后从出料口4排出，气体从进气口1进入气室2，经过复合分布板3，进入各个流化室7与造粒炉黑充分接触氧化，生产出合格的产品。
图3给出了本实用新型的第二种结构，流化床反应器主体5内装有7个档板9，形成8个流化室7，气室2数量为4个，其余同第一种方案。
权利要求1．一种炉法造粒炭黑表面氧化流化床反应器，由流化床反应器主体(5)、进气口(1)、气室(2)、出气口(6)、复合分布板(3)、进料口(10)、出料口(4)组成，其特征在于主体(5)内装有3～7个档板(9)，使主体(5)内形成4～8个流化室(7)，4～8个流化室(7)之间设有通道(8)，使4～8个流化室(7)依次连通。
2．根据权利要求1所述的一种炉法造粒炭黑表面氧化流化床反应器，其特征在于所述的复合分布板(3)是由上多孔平面基板(11)和下多孔平面基板(13)中间夹一滤布(12)组成。
3．根据权利要求2所述的一种炉法造粒炭黑表面氧化流化床反应器，其特征在于所述的上多孔平面基板(11)上均匀地开有直径为6～8mm的孔，开孔率为1～9％，下多孔平面基板(13)上均匀地开有直径为3～4mm的孔，开孔率为1～4％。
4．根据权利要求1所述的一种炉法造粒炭黑表面氧化流化床反应器，其特征在于所述的气室(2)数量为2～4个。
专利摘要炉法造粒炭黑表面氧化流化床反应器是由流化床反应器主体、炉黑进口、炉黑出口、复合分布板、气室、气体进口、气体出口组成。流化床反应器内设有3～7个档板,使流化床形成4～8个流化室,使物料在流化床内的流动为多级混合流,复合分布板作用使气体与物料混合充分,且突然停止操作,物料不会掉入气室造成事故。本实用新型制造简单、成本低、工艺简单,氧化后的造粒炉里可用作色素炭黑,广泛用于印刷油墨、涂料、油漆等工业的着色。
文档编号B01J8/24GK2341708SQ9824042
公开日1999年10月6日 申请日期1998年9月1日 优先权日1998年9月1日
发明者彭辉, 张锴, 孙东凯, 王锦凤, 张济宇 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所