CN1206032A - 炉法导电炭黑的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炉法导电炭黑的生产方法,是在万吨级新工艺三段炭黑反应炉上,采用相关系数BMCI>135的优质炭黑原料油,并使炭黑燃余气在高温区有足够的停留时间,使得生成的炭黑粒子DBP值较高和孔隙度较大,能保证本发明的导电炭黑所填充的聚合物复合材料具有较好的导电性能。
Description
本发明涉及炭黑的生产方法，特别是炉法导电炭黑的生产方法。
炭黑广泛用作橡胶的填充料。橡胶本身几乎绝缘的，而填充炭黑的硫化胶，其电阻率可在101-1015欧姆厘米范围内变化，由此可知填充炭黑的硫化胶的导电性取决于炭黑的品种。通常炭黑粒径越小，单位体积复合材料的粒子数越多。因而相邻粒子间的聚合物膜越薄，填充细粒子炭黑的聚合物导电率就越高；炭黑的结构越高，分散在胶料彼此结成链状的程度就越高，导致炭黑的聚合物的导电性就越高；此外，炭黑粒子表面孔隙度越大，同样重量的炭黑分散在单位聚合物体积的粒子数就越多，相邻粒子数就越多，相邻粒子间距也变小，聚合物膜薄，导电性就好。所以，降低炭黑粒径，提高炭黑粒子结构和孔隙度，就能使填充炭黑的聚合物导电性增加。上述要求可用炭黑产品的技术指标来表示，如现有炉法炭黑N220的技术指标见表1。
表1
本发明的目的是提供一种导电炭黑的生产方法，使得生成的炭黑粒子DBP值较高、孔隙度较大，能保证本发明的导电炭黑所填充的聚合物复合材料具有较好的导电性能。
本发明采用的技术方案是：炉法导电炭黑的生产方法由三个工序组成，a、在反应炉内产生高温燃烧气流，温度足以使液态烃原料裂解生成炭黑，向上述高温气流中喷射烃原料，生成的炭黑悬浮在高温气流中；b、在上述炭黑悬浮气流中注入冷却介质，以急速终止反应；c、分离收集炭黑，然后使收集的炭黑再次悬浮在气流中通过粉碎机，以除去其中细微块状物。本发明的特征在于：反应炉为万吨级新工艺三段炭黑反应炉，原料油为相关指数BMCI＞135的优质炭黑原料油，急冷方式采用截面急冷，保证炭黑燃余气在高温区有足够的停留时间，输送系统配备微粉机，采用湿法造粒工艺，干燥机干燥，最后制成固体粒状导电炭黑。
本发明采用优质炭黑原料油，较长的高温燃余气停留时间，使得炭黑粒子结构高，表面具有较高孔隙度，加上较先进的湿法造粒工艺，经干燥机干燥后容易控制产品的加热减量；输送系统配备微粉机，使得产品筛余物大大降低，本发明产品与炉法炭黑N220的技术指标对比如表1所示。在使用本发明导电炭黑生产电缆料过程中，表现为混炼时间短，挤出胶料外表光滑、挤出温度低，操作容易控制，换网次数少，填充导电炭黑的聚合物胶料具有较高的导电性等特点。
下面通过具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1为本发明的主要工艺流程图；
图2为在万吨级反应炉上的生产过程示意图。
本发明采用的设备是万吨级三段炭黑反应炉，燃料1在燃烧室2内完全燃烧，产生高温气流；向燃烧室2内注入工艺空气3，并在反应炉喉管4处，喷入原料油5，原料油流5受到剧烈的剪切作用，被高温燃气流雾化形成混合燃余气进入反应室7中，在高温、高速、高湍动的气流中热裂解或不完全燃烧生成炭黑，在急冷水咀6处冷却，经空气预热器、油预热器、主旋风、袋滤器。由主旋风和主袋滤器分离的炭黑经微粒粉碎机、输送风机送至回收旋风分离器，由此分离下的炭黑进入造粒机、干燥机、提升机、贮罐，最后包装成品。
本发明是在万吨级新工艺三段炭黑反应炉上，利用原料油脱水装置，将入炉原料油水份控制在0．3％以内，并且原料油经预热可达到260℃，入炉空气温度达到650℃，燃烧室火焰温度为1927℃。本发明所谓的优质炭黑原料油，是一种相关指数BMCI＞135的煤焦油加工系列的防腐油、脱品蒽油、一蒽油、二蒽油或其与石油系列乙烯(塔底油)焦油混兑，但要确保乙烯焦油配比不超过50％，否则要维持产品的DBP值是困难的，同时炭黑产品的收率也降低，经济效益变差。本发明保证炭黑燃余气在高温区有足够的停留时间，采用截面急冷方式，急冷水咀位置距喉管处原料油咀的距离≥4．1米。
表2给出本发明的实施例。
表2
| 项 目 | 例 1 | 例 2 | 例 3 | |
| 运行条件 | 万砘级新工艺三段炭黑反应炉原料油品种：BMCI | 135 | 145 | 160 |
| 工艺条件 | 原料油流量：Kg/h | 3350 | 3240 | 3050 |
| 燃料油流量：Kg/h | 510 | 515 | 525 | |
| 入炉空气量：NM3/h | 9671 | 9671 | 9671 | |
| 入炉原料油压力，MPa | 2.3 | 2.35 | 2.42 | |
| 入炉原料油温度：℃ | 262 | 264 | 256 | |
| 入炉空气温度：℃ | 640 | 630 | 636 | |
| 急冷水位置：米(注：此位置指距喉管处原料油咀的距离) | 4.1 | 4.1 | 4.1 | |
| 炭黑产品 | 吸碘值：Kg/h | 148 | 149 | 152 |
| DBP吸油值：10-5m3/Kg | 1.17 | 1.26 | 1.32 | |
| 加热减量：％ | 0.5 | 0.6 | 0.5 |
注：相关系数是油料的密度和平均沸点的函数，通常用下式表示：BMCI=476，8ρ-460．0+49970／T式中：ρ--油料在20℃的密度
T--油料的平均沸点。
Claims (4)
1、一种导电炭黑的生产方法，由三个工序组成，a，在反应炉内产生高温燃烧气流，温度足以使液态烃原料裂解生成炭黑，向上述高温气流中喷射烃原料，生成的炭黑悬浮在高温气流中；b，在上述炭黑悬浮气流中注入冷却介质，以急速终止反应；c、分离收集炭黑，然后使收集的炭黑再次悬浮在气流中通过粉碎机，以除去其中细微块状物；本发明的特征在于反应炉为万砘级三段炭黑反应炉，原料油为相关指数BMCI＞135的炭黑原料油，急冷方式采用截面急冷，保证炭黑燃余气在高温区有足够的停留时间。
2、根据权利要求1所述的导电炭黑的生产方法，其特征在于所说的BMCI＞135的炭黑原料油是指煤焦油加工系列的防腐油、脱品蒽油、一蒽油、二蒽油及其与石油系列乙烯焦油混兑油。
3、根据权利要求2所述的导电炭黑的生产方法，其特征在于煤焦油加工系列的油品与乙烯焦油混兑油中的乙烯焦油配比不超过50％。
4、根据权利要求1所述的导电炭黑的生产方法，其特征在于截面直冷方式的急冷水咀位置距喉管原料油咀的距离≥4．1米。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 97105982 CN1206032A (zh) | 1997-07-19 | 1997-07-19 | 炉法导电炭黑的生产方法 |
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| CN1206032A true CN1206032A (zh) | 1999-01-27 |
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