CN103506318B - 一种炭黑及制备装置 - Google Patents

Abstract

一种炭黑及制备装置，该制备装置主要包括反应炉、空气预热器、油预热器和炭黑分级装置，所述的炭黑分级装置包括筒体，所述的筒体上设置有上通道和下通道，所述的筒体内设置有导流柱，所述的导流柱上螺旋设置有导流片，所述的导流片的侧端与所述筒体的内侧壁相接触，所述的筒体侧壁上设置有若干个通槽，本装置利用水性漆漆膜遇热易分解和可溶于有机溶剂的特性来除去积在筒壁上的积碳。与现有技术相比，本发明能够去除炭黑烟尘在炭黑分级装置内造成的积碳，不仅能提高设备的使用效率还能延长设置的使用寿命。解决了炭黑分级装置长时间使用后筒壁和通槽周围积碳严重造成炭黑烟尘流通不畅的问题。

Description

一种炭黑及制备装置

技术领域

本发明涉及一种炭黑及制备装置。

背景技术

炭黑是一种主要成分为无定形碳的轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10-3000m2/g，是有机物（天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物（具有较大的粘附性）。炭黑的应用领域非常广泛，可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也用于做橡胶的补强剂，在工业领域有着重要的作用。

传统上，在炭黑生产工艺流程中，空气和燃料在反应炉中燃烧，原料经雾化后喷入燃烧的火焰中，经高温热解生成炭黑。炭黑悬浮于燃气中形成烟气。烟气经急冷后送空气预热器、油预热器进一步降温，经空气预热器降温后的烟气可再经后序换热器降温后送入袋滤器，分离出的炭黑送到造粒机中造粒，然后在干燥机中干燥；再经精处理后进入成品包装***。

本申请人先前申请了一种炭黑分级装置（申请号201010608380.9）表述一种利用离心力从炭黑烟气中分离出焦粒的装置，可以大幅降低炭黑烟气中的焦粒，提高炭黑的品质，使其可以运用到导电炭黑、色素炭黑等领域。但是在炭黑烟气在炭黑分级装置内运动时，炭黑烟气内的细微焦粒容易甩出，让炭黑分级装置内壁和通槽上积碳，影响整个装置的运转。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种炭黑制备装置，能够去除炭黑烟尘在炭黑分级装置内造成的积碳，不仅能提高设备的使用效率还能延长设置的使用寿命。解决了炭黑分级装置长时间使用后筒壁和通槽周围积碳严重造成炭黑烟尘流通不畅的问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种炭黑及制备装置，包括反应炉、空气预热器、油预热器和炭黑分级装置，所述的炭黑分级装置包括筒体，所述的筒体上设置有上通道和下通道，所述的筒体内设置有导流柱，所述的导流柱上螺旋设置有导流片，所述的导流片的侧端与所述筒体的内侧壁相接触，所述的筒体侧壁上设置有若干个通槽，所述的炭黑分级装置又包括有控制台，所述的控制台内设置有控制器，所述的筒体内侧面和所述的导流片上下两面喷涂有水性漆，所述的筒体顶端设置有环形中空管，所述的环形中空管上设置有若干个甲喷嘴，所述的环形中空管外接有外部存储箱和加压器，所述的筒体外侧壁与所述的筒体的内侧壁之间设置有导热腔，所述的导热腔连接有所述的空气预热器，所述的导流片侧端设置有若干个可折叠的折叠片，所述的筒体底部设置有收集盒，所述的收集盒上设置有密封盖板，所述的密封盖板与所述的导流片最低端相配合，所述的下通道上设置有电动门，所述的上通道上设置有自动门。

炭黑分级装置的工作流程为：炭黑烟尘从下通道进入筒体内，炭黑烟尘沿着螺旋状的导流片螺旋上升，在炭黑烟尘螺旋上升的过程中，炭黑烟尘在离心力的作用下较大颗粒的炭黑粉尘在通过筒体内侧壁通槽时被甩出，较小颗粒的炭黑粉尘从筒体顶部的上通道逸出。在炭黑烟尘流通在炭黑分级装置内时，筒体内侧壁和通槽附近非常容易积碳，当积碳道一定程度后就会影响整个炭黑分级装置的工作效率减少炭黑分级装置的使用寿命。

当炭黑分级装置长时间使用积碳比较严重，可以停止炭黑分级装置的工作，打开收集盒上的密封盖板，关闭下通道上设置有电动门，同时让上通道上的自动门关闭，阻隔下通道和炭黑分级装置连通，同时关闭上通道让整个装置想成密闭空间，让装置内的气体或液体无法泄露到外。让空气预热器内的预热气体进入导热腔，因为预热气体的温度在600度上下，选择喷涂在筒体内侧壁的水性漆耐温温度在600度以下，这样筒体内侧壁上的水性漆预热变形与筒体内侧壁分离。然后环形中空管上的甲喷嘴向筒体内侧壁喷酒精或者其他有机溶剂，因为水性漆可以溶于酒精或者其他有机溶剂，在酒精或者其他有机溶剂的冲刷下水性漆会溶解，原先积在水性漆膜上的积碳会被冲刷下。这时在控制台内控制器的控制下让导流片侧端的折叠片折叠，脱离与筒体内侧壁的接触。让酒精或者有机溶剂可以通过导流片与筒体内侧壁之间会有缝隙，顺利的流到筒体底部进入收集盒内。对于导流片上的积碳可以先用喷枪喷洒干冰细粒，然后喷射高压气体，最后喷射酒精或者溶剂，这时导流片上的大多数积碳可以被冲刷下来。筒体内侧壁和导流片上的水性漆被溶解后可以重新喷涂。又因为整个炭黑气流在炭黑分级装置内螺旋上升，在上升的过程中产生离心力，因此导流柱上的积碳现象不会很严重。

本发明的炭黑分级装置能够自动去除积碳不需要人工去除，不仅提高了设备的使用效率还能延长设置的使用寿命。解决了炭黑分级装置长时间使用后筒壁和通槽周围积碳严重造成炭黑烟尘流通不畅的问题。

上述技术方案中，优选的， 所述的导流片侧端设置有若干个连续连接的折叠片，所述的折叠片与所述的导流片之间设置有电动转轴，所述的折叠片侧边设置有橡胶条，所述的折叠片上下两侧设置有橡胶连接层，所述的橡胶连接层包裹有所述的电动转轴且与所述的导流片连接。这样设置，折叠片在导流片侧端是连续连接的，从导流片低端一直设置到导流片顶端。折叠片与导流片之间用电动转轴连接，同时连接处有橡胶连接层覆盖防止炭黑进入连接处造成运转不畅。折叠片侧边设置有橡胶条，不仅折叠片与折叠片之间可以密封，还可以让折叠片与筒体内侧壁之间密封。橡胶条与橡胶连接层都是耐高温的橡胶材料。

 上述技术方案中，优选的，所述的环形中空管上均匀圆周分布有若干个甲喷嘴，所述的甲喷嘴对准所述的筒体内侧壁。这样设置，甲喷嘴均匀对准筒体内侧壁，可以让喷射出的水流顺着筒体内侧壁流下。

上述技术方案中，优选的，所述的通槽穿过所述的导热腔连接有外接收集装置。

上述技术方案中，优选的，所述的水性漆温度在300-350摄氏度之间。这样设置，炭黑烟气的温度在280度左右，导热腔内的预热空气在600度左右，水性漆耐温度在300-350摄氏度之间时可以让预热空气轻易让水性漆发生反应，同时炭黑烟气不对水性漆产生较大的影响，又因为随着积碳的增加，水性漆受到炭黑烟气温度的影响越小。

 上述技术方案中，优选的，经过预热后的空气与燃料油在反应炉中燃烧，再喷入雾化后的原料油，经高温热解后所述的原料油生成炭黑微尘，所述的炭黑微尘悬浮于燃气中形成炭黑烟气，所述的炭黑烟气经急冷后送入所述的油预热器和所述的空气预热器进一步降温且为待反应空气和待反应燃料油预热，然后所述的炭黑烟气进入所述的炭黑分级装置，在所述的炭黑分级装置中较微小的炭黑微尘从所述的上通道中逸出，较大的炭黑微尘从所述的通槽中逸出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 能够去除炭黑烟尘在炭黑分级装置内造成的积碳，不仅能提高设备的使用效率还能延长设置的使用寿命。解决了炭黑分级装置长时间使用后筒壁和通槽周围积碳严重造成炭黑烟尘流通不畅的问题。

附图说明

图1为本发明炭黑生产过程流程图示意图。

图2为本发明炭黑分级装置示意图。 图3为本发明炭黑分级装置内部透视示意图。

图4为本发明导流柱与导流片示意图。

图5为本发明局部导流片上部分折叠片示意图。

图6为本发明局部导流片上部分折叠片覆盖橡胶后示意图。

图7为本发明喷枪侧面示意图。

图8为本发明喷枪中喷头示意图。

图9为本发明环形中空管示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参见图1至图9所示： 生产炭黑所需要的设备包括反应炉1、空气预热器3、油预热器2和炭黑分级装置4，如果要生产出活性炭黑还需要活化装置6。这些装备以反应炉1、油预热器2、空气预热器3、炭黑分级装置4、活化装置6的顺序通过烟尘管道5依次连接。其中油预热器2与反应炉1之间还连接有油路管道21，空气预热器3与反应炉1之间连接有甲预热空气管道31，与炭黑分级装置4之间连接有乙预热空气管道32。

生产炭黑的过程为：经过空气预热器3预热后的温度达到850℃左右的高温空气与经过油预热器2预热后的燃烧油在反应炉1中混合、燃烧，产生约1900℃的高温燃烧气流。然后雾化喷入180℃左右温度的原料油，原料油在反应炉1与高温燃烧气流混合，迅速裂解，生产炭黑烟气。然后炭黑烟气通过烟尘管道5依次进入油预热器2与空气预热器3，在油预热器2与空气预热器3中，炭黑烟气经过热交换使自身温度降低，同时也预热了待反应的燃料油和空气，这样不仅不需要对炭黑烟气进行喷水降温增加炭黑烟气的湿度还减少了在预热过程中消耗的能源，使整个生产***的能耗降低，效率增加。经过降温后的炭黑烟气以180℃左右的温度通过烟尘管道5进入炭黑分级装置4，在炭黑分级装置4内不同大小的炭黑颗粒被分离出，其中颗粒直径较小的炭黑可以用于生产导电炭黑，色素炭黑等。颗粒较大的炭黑可以继续通过烟尘管道5进入活化装置6，然后制成活性炭黑。

炭黑分级装置4主要用于炭黑烟尘的分级，包括筒体49，筒体49上设置有上通道41和下通道42，筒体49内设置有导流柱44，导流柱44上螺旋设置有导流片45，导流片45的侧端与筒体49的内侧壁相接触，筒体49侧壁上还设置有若干个通槽43。其工作原理是，炭黑烟尘从下通道42进入筒体49后在导流片45的导流下螺旋上升，在炭黑烟尘螺旋上升的过程中颗粒较大的炭黑会在离心力的作用下甩出，通过通槽43被甩出到筒体49外，通槽43还以外接收集装置，收集这些被甩出的炭黑颗粒。颗粒较小的炭黑会一直旋转上升从上通道41逸出。

但是，当使用一段时间后炭黑分级装置4容易积碳，这些积碳会阻碍炭黑烟尘的螺旋上升，而且在通槽43周边的积碳还会阻碍颗粒较大的炭黑被甩出，使整个炭黑分级装置4的效率下降，减少了炭黑分级装置4的寿命。

本发明使用的炭黑分级装置4可以自行去除在筒体49内的积碳，不仅提高设备的使用效率还能延长设置的使用寿命。

炭黑分级装置4还包括控制台7，控制台7上设置有控制器71。控制器71控制炭黑分级装置4内所有犯人电动元器件。筒体49内侧面和导流片45上下两面都喷涂有水性漆，水性漆无毒环保，漆膜干后不溶于水，但易溶于有机溶剂，如酒精等。水性漆漆膜不甚牢固，超过一定温度后水性漆的漆膜就会破裂。在筒体49内侧面和导流片45上下两面喷涂的都是耐热性在300℃-350℃之间水性漆。上通道41上设置有自动门411，自动门411在控制器71的控制下可以关闭上通道41。下通道42与筒体49之间设置有电动门421。电动门421可以在控制器71的控制下阻隔下通道42与筒体49内部。筒体49底部设置有收集盒47，收集盒47上设置有密封盖板472，密封盖板472可以在控制器71的控制下打开，同时密封盖板472处于导流片45底端的下方，密封盖板472为转动式打开，打开后整个密封盖板472都处于收集盒47内，不影响筒体49内任何物质的流动或流通。在密集盖板472是下方过滤装置473，过滤装置473主要包括若干层过滤纸，这样可以让溶液从过滤纸上漏出又能让炭黑颗粒留在过滤纸上。在收集盒47上还设置有取料口471，取料口471正对过滤装置473，方便工作人员取出跟换过滤纸。

导流柱44设置有若干个通孔447，通孔447在导流柱44上的位置与导流片45相配合即呈螺旋状分布在导流柱44上，且通孔447与位于上方的导流片45的距离和与位于下方导流片45的距离相等，通孔447上还设置有控制器71控制的电动密封门4471。电动密封门4471为内缩式电动门，在开启时内缩到导流柱44内。

导流柱44内设置有控制器71控制的低温存储箱445、液体储存箱446、空气压缩机444、若干个喷枪442和中央输送管441。低温存储箱445连接有甲输送管4451，甲输送管4451穿过收集盒47，收集盒47上设置有甲输送门4452连接有甲输送管4451。液体储存箱446连接有乙输送管4452，乙输送管44521穿过收集盒47，收集盒47上设置有乙输送门4453连接有乙输送管4452。低温存储箱445、液体储存箱446、空气压缩机444都固定在导流柱44内。喷枪442的数量与通孔447的数量相一致，且喷枪442的喷射方向透过通孔447向外。低温存储箱445、液体储存箱446、空气压缩机444都连接有中央输送管441，中央输送管441上设置有支线连接管443连接有喷枪442。喷枪442设置有三个喷头4421，这三个喷头4421喷射的方向各不同，一个喷射方向为上方导流片45下侧，一个为筒体49内侧壁，最后一个为下方导流片45上侧。喷头4421包括环形喷口4421b和设置在环形喷口4421b中间位置的大喷口4421a，环形喷口4421b上平均圆周密集分布有若干个乙喷嘴4421c。在控制器71的控制下喷枪442可以上下左右转动，以达到最大的喷射范围。其中低温存储箱445可以存储干冰微粒，液体储存箱446可以存储水或者其他溶剂，大喷口4421a可以喷射干冰微粒，喷嘴4421c可以喷射水或者其他溶剂。

筒体49顶端设置有环形中空管48，环形中空管48上均匀圆周分布有若干个甲喷嘴481，甲喷嘴481对准筒体49的内侧壁。环形中空管48通过外接管道482外接连接有外部存储箱484和加压器483，外部存储箱484可以存储水或者其他溶剂。筒体49外侧壁与筒体49的内侧壁之间设置有导热腔46，导热腔46通过乙预热空气管道32连接有空气预热器3。

导流片45侧端设置有若干个连续连接的折叠片451，折叠片451从导流片45最底端开始连续的设置到导流片45的最顶端。折叠片451两侧设置有橡胶块4512，相邻折叠片451之间用橡胶块4512密封接触，折叠片451外侧边设置有橡胶条4511，橡胶条4511与筒体59内侧壁相密封接触。折叠片451与导流片45之间设置有控制器71控制的电动转轴453，折叠片451上下两侧设置有橡胶连接层452，橡胶连接层452盖住电动转轴453同时还固定连接有导流片45。同时橡胶连接层452不影响折叠片451与导流片45之间的相互转动。设置在折叠片451和导流片45上的橡胶材料都是耐高温的橡胶材料。

当炭黑分级装置4内积碳影响工作后，停止整个炭黑的生产工作。打开收集盒47上的密封盖板472，关闭下通道42上的电动门421，阻隔下通道42和炭黑分级装置4的连通。然后通过甲输送门4452和乙输送门4453往低温存储箱445内添加干冰细微粒，往液体储存箱446内添加清水或者其他溶剂。让控制器71控制电动转轴453，让所有的折叠片451向下转，脱离与筒体49内侧壁的接触，留出与筒体49之间的空隙。在控制器71的控制下让喷枪442喷射干冰微粒，在喷枪442喷射过程中让喷枪442按一定的规律摆动，使得喷射范围更大。干冰微粒接触筒体49内侧壁或者导流片45上时会爆裂，瞬时变成气体膨胀，剥离积在筒体49内侧壁和导流片45上的炭黑。然后环形中空管48上的所有甲喷嘴481向筒体49内侧壁喷水，让水流顺着筒体49内侧壁流下，在水的流动过程中会把剥离掉的炭黑带走。同时喷枪442的环形喷口4421b喷射水流，在喷射的时候按一定的规律摆动，使得喷射范围更大。然后这些污水会顺着筒体49内侧壁或者导流片45流到收集盒47内，在经过滤装置473后，炭黑就会被过留在滤纸上，液体会从滤装置473上流下。清洁完成后，可以打开取料口471，取出滤纸收集炭黑，其他液体会经过收集盒47上其他外接管道排出。

炭黑分级装置4长时间使用积碳比较严重时，停止整个炭黑的生产工作。关闭下通道42上的电动门421和上通道41上的自动门411，让筒体49内形成密闭空间。然后空气预热器3预热到600℃左右的空气通过乙预热空气管道32进入导热腔46。因为在炭黑分级装置4内的炭黑烟尘大约在180℃左右，不会对喷涂在筒体49内和导流片45上的水性漆造成影响。而预热气体的温度在600℃左右，这时会对水性漆的漆膜产生破坏。经过一定的时间后筒体49内侧壁和导流片45上下两面的水性漆漆膜会破裂脱离。然后关闭空气预热器3，打开上通道41上的自动门411，让筒体49内的温度下降，直到室温然后通过甲输送门4452和乙输送门4453往低温存储箱445内添加干冰细微粒，往液体储存箱446内添加酒精或者其他有机溶剂。让控制器71控制电动转轴453，让所有的折叠片451向下转，脱离与筒体49内侧壁的接触，留出与筒体49之间的空隙。在控制器71的控制下让喷枪442喷射干冰微粒，在喷枪442喷射过程中让喷枪442按一定的规律摆动，使得喷射范围更大。通过干冰微粒作用更进一步的让水性漆漆膜与筒体49内侧壁和导流片45上下两面分离。然后环形中空管48上的所有甲喷嘴481向筒体49内侧壁喷酒精或者其他有机溶剂，让酒精顺着筒体49内侧壁流下，在酒精的流动过程中会把已经脱离的水性漆漆膜溶解让积在水性漆漆膜上的炭黑自动掉下，同时喷枪442的环形喷口4421b喷射酒精或者其他有机溶剂，在喷射的时候按一定的规律摆动，使得喷射范围更大。这样酒精溶解了水性漆的漆膜积碳就没有了附着力自然的掉落。最后打开密封盖板472，然后再用喷枪442和环形中空管48上的所有甲喷嘴481喷射水流把这些掉落的炭黑冲到收集盒47内。这样所有在筒体49内侧壁和导流片45上的的积碳都能清除掉。大大提高了炭黑分级装置4的使用效率，延长了炭黑分级装置4的使用寿命。

Claims (5)

1.一种炭黑制备装置，包括反应炉(1)、空气预热器(3)、油预热器(2)和炭黑分级装置(4)，所述的炭黑分级装置(4)包括筒体(49)，所述的筒体(49)上设置有上通道(41)和下通道(42)，所述的筒体(49)内设置有导流柱(44)，所述的导流柱(44)上螺旋设置有导流片(45)，所述的导流片(45)的侧端与所述筒体(49)的内侧壁相接触，所述的筒体(49)侧壁上设置有若干个通槽(43)，其特征为，所述的炭黑分级装置(4)又包括有控制台(7)，所述的控制台(7)内设置有控制器(71)，所述的筒体(49)内侧面和所述的导流片(45)上下两面喷涂有水性漆，所述的筒体(49)顶端设置有环形中空管(48)，所述的环形中空管(48)上设置有若干个甲喷嘴(481)，所述的环形中空管(48)外接有外部存储箱(484)和加压器(483)，所述的筒体(49)外侧壁与所述的筒体(49)的内侧壁之间设置有导热腔(46)，所述的导热腔(46)连接有所述的空气预热器(3)，所述的导流片(45)侧端设置有若干个可折叠的折叠片(451)，所述的筒体(49)底部设置有收集盒(47)，所述的收集盒(47)上设置有密封盖板(472)，所述的密封盖板(472)与所述的导流片(45)最低端相配合，所述的下通道(42)上设置有电动门(421)，所述的上通道(41)上设置有自动门(411)。

2.根据权利要求1所述的一种炭黑制备装置，其特征为，所述的导流片(45)侧端设置有若干个连续连接的折叠片(451)，所述的折叠片(451)与所述的导流片(45)之间设置有电动转轴(453)，所述的折叠片(451)侧边设置有橡胶条(4511)，所述的折叠片(451)上下两侧设置有橡胶连接层(452)，所述的橡胶连接层(452)包裹有所述的电动转轴(453)且与所述的导流片(45)连接。

3.根据权利要求1所述的一种炭黑制备装置，其特征为，所述的环形中空管(48)上均匀圆周分布有若干个甲喷嘴(481)，所述的甲喷嘴(481)对准所述的筒体(49)内侧壁。

4.根据权利要求1所述的一种炭黑制备装置，其特征为，所述的通槽(43)穿过所述的导热腔(46)连接有外接收集装置。

5.根据权利要求1所述的一种炭黑制备装置，其特征为，所述的水性漆温度在300-350摄氏度之间。