一种高过网性色素炭黑的生产方法与流程

1.本发明涉及炭黑生产技术领域，具体涉及一种高过网性色素炭黑的生产方法。


背景技术：

2.炭黑(又名碳黑)，是一种无定形炭。密度小、粒径极细的黑色粉末，是烃类物质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。色素炭黑是炭黑的一种，一般用于在油墨、色母粒、纤维、塑料等制品中作着色。按着色强度和粒子大小一般分为高色素炭黑、中色素炭黑、普通色素炭黑和低色素炭黑四种，色素炭黑的添加不仅可以对制品着色，也可以提高制品的耐候性、耐磨性等性能，同时降低制品成本。
3.传统的色素炭黑制备方法，由于原辅料自身带有杂质，反应不完全造成的原料油残留，反应过程中副产物的产生，急冷水中无机盐离子的带入，生产过程中由于摩擦产生铁屑等原因，以致成品炭黑中无机盐、铁屑等杂质的含量较高，用于塑料、纤维等的着色时，生产用过滤网容易堵塞，造成过滤网前压力上升较快，降低了生产效率，也影响制品的性能。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高过网性色素炭黑的生产方法，解决以下技术问题：
5.(1)由于原辅料自身带有杂质，反应不完全造成的原料油残留，反应过程中副产物的产生，急冷水中无机盐离子的带入，生产过程中由于摩擦产生铁屑等原因，以致成品炭黑中无机盐、铁屑等杂质的含量较高；
6.(2)用于塑料、纤维等的着色时，生产用过滤网容易堵塞，造成过滤网前压力上升较快，降低了生产效率，也影响制品的性能。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种高过网性色素炭黑的生产方法，包括如下步骤：
9.s1、将气化后的原料油与过滤除杂后的天然气以及空气输入至燃烧室内；
10.s2、原料油与天然气、空气在反应炉中不完全燃烧、裂解，生成炭黑；
11.s3、高温炭黑经两次急冷水淬息，得到炭黑烟气；
12.s4、炭黑烟气进入主袋滤器，粉状炭黑富集在主袋滤器上，定期喷吹分离收集炭黑，风送至第一去磁质机；
13.s5、第一次去磁质后的粉状炭黑进入造粒系统，造粒方式为湿法造粒，得到粒状炭黑，粒状炭黑经过干燥机干燥后，进入第二去磁质机；
14.s6、二次去磁质后的粒状炭黑进入成品料仓，制成成品炭黑。
15.优选的，在s1中，所述原料油为蒽油，含水量＜0.5％；将蒽油通入气化釜中进行气化，气化温度为300-350℃。
16.优选的，在s1中，所述空气为富氧空气，氧气含量≥30％，富氧空气在通入燃烧室前经空气预热器预热处理，预热温度为700-800℃；
17.具体的，富氧空气经过过滤除杂后，在管式换热器中，与急冷后的炭黑烟气初步换
热，节约能耗，再加热至700-800℃后送入燃烧室，保证燃烧室中的原料油和空气的纯净，采用高温富氧空气的优点在于可以提高反应室温。
18.优选的，在s2中，所述反应炉为高温反应炉，裂解反应温度为2000-2200℃，裂解停留时间为20μs；
19.具体的，s2中反应为密闭反应系统，原料油的不完全燃烧、裂解生产炭黑，同时生成多环芳烃等副产物，由于高温富氧空气的使用，使得体系反应温度高达2000-2200℃，有利于炭黑核心的生成，对原料油的残留和中间产物的生成有很好的抑制作用，保证反应过程的纯净。
20.优选的，在s3中，第一次急冷水淬息采用脱盐水，喷淋压力为1.0-1.5mpa，炭黑烟气降温至740-760℃；
21.第二次急冷水淬息采用脱盐水，喷淋压力为0.7-1.0mpa，炭黑烟气降温至240-260℃；
22.具体的，急冷水采用不含无机盐离子的脱盐水，避免了水中无机盐在炭黑表面的附着，导致炭黑灰分升高，过网性不好，急冷水喷头采用z字形排列，保证喷淋时与炭黑充分混合。
23.优选的，在s4中，炭黑进入第一去磁质机时，炭黑温度为200-250℃；
24.具体的，急冷后的炭黑在主袋滤器表面富集，定时吹扫后得到粉状炭黑，脱出的高温烟气先与富氧空气换热，余热充分利用，再用于发电，粉状炭黑送至第一去磁质机，去除因与设备、管道摩擦等原因产生的铁磁物质，进入去磁质机的粉状炭黑温度较高，为200-250℃，较高温度的炭黑具有较好的流动性，有利于磁质的去除。
25.优选的，在s5中，进入第二去磁质机的炭黑为粒状炭黑；
26.具体的，粒状炭黑有利于后续的应用和添加，造粒采用以水为介质的湿法造粒，粒状炭黑经干燥后，送入第二去磁质机，进一步去除炭黑中的铁磁物质，提高洁净度和过网性能；
27.优选的，在s6中，炭黑进入成品料仓时，炭黑温度小于50℃；具体的，炭黑成品低温包装有利于品质的稳定。
28.本发明的有益效果：
29.(1)本发明通过从原辅料纯化、过程控制和成品去磁质多个方面控制成品炭黑中影响过网性能杂质的含量，具体包括原料油气化、富氧空气的使用、富氧空气的高温预热、反应段的高温、急冷喷淋采用脱盐水、多级去除铁磁类杂质等方法，生产高过网性能色素炭黑，该色素炭黑杂质少，洁净度高，325目筛网筛余物＜50ppm，灰分≤0.1％，甲苯透光率≥98％，多环芳烃含量≤10ppm，用于制备炭黑含量35％的色母粒后，按标准检测的过滤压升值≤2mpa(过滤网为1400目)，过网性能表现优异；
30.(2)本发明富氧空气经过过滤除杂后，在管式换热器中，与急冷后的炭黑烟气初步换热，节约能耗，再加热至700-800℃后送入燃烧室，保证燃烧室中的原料油和空气的纯净，采用高温富氧空气的优点在于可以提高反应室温；
31.(3)本发明中原料油的不完全燃烧、裂解生产炭黑，同时生成多环芳烃等副产物，由于高温富氧空气的使用，使得体系反应温度高达2000-2200℃，有利于炭黑核心的生成，对原料油的残留和中间产物的生成有很好的抑制作用，保证反应过程的纯净；
32.(4)本发明急冷后的炭黑在主袋滤器表面富集，定时吹扫后得到粉状炭黑，脱出的高温烟气先与富氧空气换热，余热充分利用，再用于发电，粉状炭黑送至第一去磁质机，去除因与设备、管道摩擦等原因产生的铁磁物质，进入去磁质机的粉状炭黑温度较高，为200-250℃，较高温度的炭黑具有较好的流动性，有利于磁质的去除；
33.(5)本发明的造粒采用以水为介质的湿法造粒，粒状炭黑经干燥后，送入第二去磁质机，进一步去除炭黑中的铁磁物质，提高洁净度和过网性能。
附图说明
34.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
35.图1是本发明一种高过网性色素炭黑的生产方法的生产流程示意图；
36.图2是本发明一种高过网性色素炭黑的生产方法中去磁机的工作示意图；
37.图3是本发明色素炭黑在pa6母粒中的分布电镜图。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
39.实施例1
40.请参阅图1-图3所示，本发明为一种高过网性色素炭黑的生产方法，包括如下步骤：
41.s1、将气化后的原料油与过滤除杂后的天然气以及空气输入至燃烧室内；
42.具体的，在本实施例中，原料油为蒽油，含水量0.1％，将蒽油通入气化釜中进行气化，气化温度为350℃；
43.空气为富氧空气，氧气含量35％，富氧空气在通入燃烧室前经空气预热器预热处理，预热温度为700℃；
44.s2、原料油与天然气、空气在反应炉中不完全燃烧、裂解，生成炭黑；
45.具体的，在本实施例中，反应炉为高温反应炉，裂解反应温度为2000℃，裂解停留时间为20μs；
46.s3、高温炭黑经两次急冷水淬息，得到炭黑烟气；
47.具体的，在本实施例中，第一次急冷水淬息采用脱盐水，喷淋压力为1.3mpa，炭黑烟气降温至750℃；
48.第二次急冷水淬息采用脱盐水，喷淋压力为1.0mpa，炭黑烟气降温至250℃。
49.s4、炭黑烟气进入主袋滤器，粉状炭黑富集在主袋滤器上，定期喷吹分离收集炭黑，风送至第一去磁质机；
50.具体的，在本实施例中，炭黑进入第一去磁质机时，炭黑温度为250℃；
51.s5、第一次去磁质后的粉状炭黑进入造粒系统，造粒方式为湿法造粒，得到粒状炭黑，粒状炭黑经过干燥机干燥后，进入第二去磁质机；
52.具体的，在本实施例中，进入第二去磁质机的炭黑为粒状炭黑；
53.s6、二次去磁质后的粒状炭黑进入成品料仓，制成成品炭黑；
54.具体的，在本实施例中，炭黑进入成品料仓时，炭黑温度35℃。
55.经检测，取成品炭黑，其325目筛网筛余物48ppm，灰分0.08％，甲苯透光率98.2％，多环芳烃含量10ppm，说明该炭黑洁净度高，原料残留及反应副产物含量低，筛余物含量低，过网性能好。用该炭黑与pa6切片，以35:65质量比混合造粒后，按标准方法检测其过滤压升值为1.8mpa(过滤网为1400目)，实测过网性能良好。
56.实施例2
57.一种高过网性色素炭黑的生产方法，包括如下步骤：
58.s1、将气化后的原料油与过滤除杂后的天然气以及空气输入至燃烧室内；
59.具体的，在本实施例中，原料油为蒽油，含水量0.15％，将蒽油通入气化釜中进行气化，气化温度为350℃；
60.空气为富氧空气，氧气含量40％，富氧空气在通入燃烧室前经空气预热器预热处理，预热温度为750℃；
61.s2、原料油与天然气、空气在反应炉中不完全燃烧、裂解，生成炭黑；
62.具体的，在本实施例中，反应炉为高温反应炉，裂解反应温度为2050℃，裂解停留时间为20μs；
63.s3、高温炭黑经两次急冷水淬息，得到炭黑烟气；
64.具体的，在本实施例中，第一次急冷水淬息采用脱盐水，喷淋压力为1.3mpa，炭黑烟气降温至750℃；
65.第二次急冷水淬息采用脱盐水，喷淋压力为1.0mpa，炭黑烟气降温至250℃。
66.s4、炭黑烟气进入主袋滤器，粉状炭黑富集在主袋滤器上，定期喷吹分离收集炭黑，风送至第一去磁质机；
67.具体的，在本实施例中，炭黑进入第一去磁质机时，炭黑温度为250℃；
68.s5、第一次去磁质后的粉状炭黑进入造粒系统，造粒方式为湿法造粒，得到粒状炭黑，粒状炭黑经过干燥机干燥后，进入第二去磁质机；
69.具体的，在本实施例中，进入第二去磁质机的炭黑为粒状炭黑；
70.s6、二次去磁质后的粒状炭黑进入成品料仓，制成成品炭黑；
71.具体的，在本实施例中，炭黑进入成品料仓时，炭黑温度35℃。
72.经检测，取成品炭黑，其325目筛网筛余物48ppm，灰分0.08％，甲苯透光率98.7％，多环芳烃含量8ppm，说明该炭黑洁净度高，原料残留及反应副产物含量低，筛余物含量低，理论上过网性能好。用该炭黑与pa6切片，以35:65质量比混合造粒后，按标准方法检测其过滤压升值为1.8mpa(过滤网为1400目)，实测过网性能良好。
73.实施例3
74.本发明为一种高过网性色素炭黑的生产方法，包括如下步骤：
75.s1、将气化后的原料油与过滤除杂后的天然气以及空气输入至燃烧室内；
76.具体的，在本实施例中，原料油为蒽油，含水量0.1％，将蒽油通入气化釜中进行气化，气化温度为350℃；
77.空气为富氧空气，氧气含量40％，富氧空气在通入燃烧室前经空气预热器预热处理，预热温度为800℃；
78.s2、原料油与天然气、空气在反应炉中不完全燃烧、裂解，生成炭黑；
79.具体的，在本实施例中，反应炉为高温反应炉，裂解反应温度为2100℃，裂解停留时间为20μs；
80.s3、高温炭黑经两次急冷水淬息，得到炭黑烟气；
81.具体的，在本实施例中，第一次急冷水淬息采用脱盐水，喷淋压力为1.3mpa，炭黑烟气降温至750℃；
82.第二次急冷水淬息采用脱盐水，喷淋压力为1.0mpa，炭黑烟气降温至250℃。
83.s4、炭黑烟气进入主袋滤器，粉状炭黑富集在主袋滤器上，定期喷吹分离收集炭黑，风送至第一去磁质机；
84.具体的，在本实施例中，炭黑进入第一去磁质机时，炭黑温度为250℃；
85.s5、第一次去磁质后的粉状炭黑进入造粒系统，造粒方式为湿法造粒，得到粒状炭黑，粒状炭黑经过干燥机干燥后，进入第二去磁质机；
86.具体的，在本实施例中，进入第二去磁质机的炭黑为粒状炭黑；
87.s6、二次去磁质后的粒状炭黑进入成品料仓，制成成品炭黑；
88.具体的，在本实施例中，炭黑进入成品料仓时，炭黑温度35℃。
89.经检测，取成品炭黑，其325目筛网筛余物46ppm，灰分0.07％，甲苯透光率98.9％，多环芳烃含量7ppm，说明该炭黑洁净度高，原料残留及反应副产物含量低，筛余物含量低，理论上过网性能好。用该炭黑与pa6切片，以35:65质量比混合造粒后，按标准方法检测其过滤压升值为1.6mpa(过滤网为1400目)，实测过网性能良好。
90.实施例4
91.一种高过网性色素炭黑的生产方法，包括如下步骤：
92.s1、将气化后的原料油与过滤除杂后的天然气以及空气输入至燃烧室内；
93.具体的，在本实施例中，原料油为蒽油，含水量0.4％，将蒽油通入气化釜中进行气化，气化温度为300℃；
94.空气为富氧空气，氧气含量30％，富氧空气在通入燃烧室前经空气预热器预热处理，预热温度为700-800℃；
95.s2、原料油与天然气、空气在反应炉中不完全燃烧、裂解，生成炭黑；
96.具体的，在本实施例中，反应炉为高温反应炉，裂解反应温度为2200℃，裂解停留时间为20μs；
97.s3、高温炭黑经两次急冷水淬息，得到炭黑烟气；
98.具体的，在本实施例中，第一次急冷水淬息采用脱盐水，喷淋压力为1.0mpa，炭黑烟气降温至740℃；
99.第二次急冷水淬息采用脱盐水，喷淋压力为0.7mpa，炭黑烟气降温至240℃。
100.s4、炭黑烟气进入主袋滤器，粉状炭黑富集在主袋滤器上，定期喷吹分离收集炭黑，风送至第一去磁质机；
101.具体的，在本实施例中，炭黑进入第一去磁质机时，炭黑温度为200℃；
102.s5、第一次去磁质后的粉状炭黑进入造粒系统，造粒方式为湿法造粒，得到粒状炭黑，粒状炭黑经过干燥机干燥后，进入第二去磁质机；
103.具体的，在本实施例中，进入第二去磁质机的炭黑为粒状炭黑；
104.s6、二次去磁质后的粒状炭黑进入成品料仓，制成成品炭黑；
105.具体的，在本实施例中，炭黑进入成品料仓时，炭黑温度为40℃。
106.经检测，取成品炭黑，其325目筛网筛余物46ppm，灰分0.08％，甲苯透光率98.6％，多环芳烃含量8ppm，说明该炭黑洁净度高，原料残留及反应副产物含量低，筛余物含量低，理论上过网性能好。用该炭黑与pa6切片，以35:65质量比混合造粒后，按标准方法检测其过滤压升值为1.7mpa(过滤网为1400目)，实测过网性能良好。
107.实施例5
108.一种高过网性色素炭黑的生产方法，包括如下步骤：
109.s1、将气化后的原料油与过滤除杂后的天然气以及空气输入至燃烧室内；
110.具体的，在本实施例中，原料油为蒽油，含水量＜0.5％，将蒽油通入气化釜中进行气化，气化温度为320℃；
111.空气为富氧空气，氧气含量30％，富氧空气在通入燃烧室前经空气预热器预热处理，预热温度为700℃；
112.s2、原料油与天然气、空气在反应炉中不完全燃烧、裂解，生成炭黑；
113.具体的，在本实施例中，反应炉为高温反应炉，裂解反应温度为2200℃，裂解停留时间为20μs；
114.s3、高温炭黑经两次急冷水淬息，得到炭黑烟气；
115.具体的，在本实施例中，第一次急冷水淬息采用脱盐水，喷淋压力为1.5mpa，炭黑烟气降温至760℃；
116.第二次急冷水淬息采用脱盐水，喷淋压力为0.8mpa，炭黑烟气降温至260℃。
117.s4、炭黑烟气进入主袋滤器，粉状炭黑富集在主袋滤器上，定期喷吹分离收集炭黑，风送至第一去磁质机；
118.具体的，在本实施例中，炭黑进入第一去磁质机时，炭黑温度为220℃；
119.s5、第一次去磁质后的粉状炭黑进入造粒系统，造粒方式为湿法造粒，得到粒状炭黑，粒状炭黑经过干燥机干燥后，进入第二去磁质机；
120.具体的，在本实施例中，进入第二去磁质机的炭黑为粒状炭黑；
121.s6、二次去磁质后的粒状炭黑进入成品料仓，制成成品炭黑；
122.具体的，在本实施例中，炭黑进入成品料仓时，炭黑温度为40℃。
123.经检测，取成品炭黑，其325目筛网筛余物47ppm，灰分0.06％，甲苯透光率98.8％，多环芳烃含量7ppm，说明该炭黑洁净度高，原料残留及反应副产物含量低，筛余物含量低，理论上过网性能好。用该炭黑与pa6切片，以35:65质量比混合造粒后，按标准方法检测其过滤压升值为1.5mpa(过滤网为1400目)，实测过网性能良好。
124.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种高过网性色素炭黑的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、将气化后的原料油与过滤除杂后的天然气以及空气输入至燃烧室内；s2、原料油与天然气、空气在反应炉中不完全燃烧、裂解，生成炭黑；s3、高温炭黑经两次急冷水淬息，得到炭黑烟气；s4、炭黑烟气进入主袋滤器，粉状炭黑富集在主袋滤器上，定期喷吹分离收集炭黑，风送至第一去磁质机；s5、第一次去磁质后的粉状炭黑进入造粒系统，得到粒状炭黑，粒状炭黑经过干燥机干燥后，进入第二去磁质机；s6、二次去磁质后的粒状炭黑进入成品料仓，制成成品炭黑。2.根据权利要求1所述的一种高过网性色素炭黑的生产方法,其特征在于，在所述s1中，所述原料油为蒽油，含水量＜0.5％；蒽油经气化釜进行气化，气化温度为300-350℃。3.根据权利要求2所述的一种高过网性色素炭黑的生产方法,其特征在于，在所述s1中，所述空气为富氧空气，氧气含量≥30％。4.根据权利要求3所述的一种高过网性色素炭黑的生产方法,其特征在于，所述富氧空气在通入燃烧室前经空气预热器预热处理，预热温度为700-800℃。5.根据权利要求1所述的一种高过网性色素炭黑的生产方法,其特征在于，在所述s2中，所述反应炉为高温反应炉，裂解反应温度为2000-2200℃，裂解停留时间为20μs。6.根据权利要求1所述的一种高过网性色素炭黑的生产方法,其特征在于，在所述s3中，第一次急冷水淬息采用脱盐水，喷淋压力为1.0-1.5mpa，炭黑烟气降温至740-760℃。7.根据权利要求6所述的一种高过网性色素炭黑的生产方法,其特征在于，在所述s3中，第二次急冷水淬息采用脱盐水，喷淋压力为0.7-1.0mpa，炭黑烟气降温至240-260℃。8.根据权利要求1所述的一种高过网性色素炭黑的生产方法,其特征在于，在所述s4中，炭黑进入第一去磁质机时，炭黑温度为200-250℃。9.根据权利要求8所述的一种高过网性色素炭黑的生产方法,其特征在于，在所述s4中，急冷后的所述炭黑在主袋滤器表面富集，定时吹扫后得到粉状炭黑，粉状炭黑送至第一去磁质机。10.根据权利要求1所述的一种高过网性色素炭黑的生产方法,其特征在于，在所述s5中，所述造粒机以水为介质采用湿法造粒。

技术总结
本发明公开了一种高过网性色素炭黑的生产方法，涉及炭黑生产技术领域，包括如下步骤：将气化后的原料油与过滤除杂后的天然气以及空气输入至燃烧室内；原料油与天然气、空气在反应炉中不完全燃烧、裂解，生成炭黑；高温炭黑经两次急冷水淬息，得到炭黑烟气；炭黑烟气进入主袋滤器，粉状炭黑富集在主袋滤器上，定期喷吹分离收集炭黑，风送至第一去磁质机；第一次去磁质后的粉状炭黑进入造粒系统，得到粒状炭黑，粒状炭黑经过干燥机干燥后，进入第二去磁质机；二次去磁质后的粒状炭黑进入成品料仓，制成成品炭黑，本发明通过从原辅料纯化、过程控制和成品去磁质多个方面控制成品炭黑中影响过网性能杂质的含量。影响过网性能杂质的含量。影响过网性能杂质的含量。


技术研发人员：赵杰 周锋锐 石鸿飞 甘露 彭宇
受保护的技术使用者：安徽黑猫新材料有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/5