乙炔炭黑造粒方法和系统

技术领域

本发明涉及炭黑造粒技术领域，尤其涉及一种乙炔炭黑造粒方法和系统。

背景技术

乙炔炭黑(又称乙炔黑，Acetylene black)是由碳化钙法或石脑油(粗汽油)热解时副产气分解精制得到的纯度99％以上的乙炔,经连续热解后得到的炭黑。它与炉法炭黑相比其结晶及二次结构更为发达，故导电性和吸液性也更优良。由于重金属等杂质少，故自放电造成的损耗小，它主要用于镍氢电池负极，也可用于超级电容器，做导电体。

为便于运输，且提高乙炔炭黑的综合性能，以使得乙炔炭黑能够被广泛应用于新型铅酸电池、一二次锂电和超高压电缆等领域，需要对乙炔炭黑进行造粒。由于乙炔炭黑的高结构性，使得干法造粒工艺难以实现。湿法造粒工艺是目前乙炔炭黑造粒的主要技术，例如，公开号为CN104371380A的中国发明专利公开了一种炭黑湿法造粒的方法以及一种炭黑湿法造粒的制造系统，并具体公开了由定量喂料机输出的炭黑粉末料连续进入高速搅齿造粒机，与同时由粘结剂供给系统输入的粘结剂在造粒机内充分接触，实现混合、成粒、球化、致密等过程。

上述炭黑湿法造粒的方法以及一种炭黑湿法造粒的制造系统虽然初步实现了乙炔炭黑的造粒，但是，造粒过程中，加入蜜糖或木质纤维素等作为粘结剂，间接引入了杂质，影响乙炔炭黑的纯净度，不能符合一些产品的要求。

为解决上述技术问题，公开号为CN110437650A的中国发明专利公开了一种粒状导电炭黑及其制备方法，将导电炭黑原料首先经过温度≥80℃的水湿润，使导电炭黑原料的亲水性能增强，进一步通过湿法造粒和干燥制得粒径分布均匀的粒状导电乙炔炭黑。并进一步地，公开了将导电炭黑原料与水蒸气或水通入到浸润装置中浸润，同时通入氮气平衡浸润装置内的压强，然后将经过水蒸气或水湿润的导电炭黑原料输送到湿法造粒机内，加入去离子水湿法造粒的过程。

上述乙炔炭黑造粒方法和系统中，浸润的介质为水，采用温度≥80℃的纯水作为浸润水，提高乙炔炭黑力度均匀性，然而实际实践过程中，仅仅采用80℃的纯水作为浸润水，合格粒径的粒状乙炔炭黑的收率过低。

发明内容

基于此，本发明提供一种乙炔炭黑造粒方法和系统，以解决现有技术中存在的仅仅采用80℃的纯水作为浸润水，合格粒径的粒状乙炔炭黑的收率过低的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种乙炔炭黑造粒方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.乙炔炭黑进料，并对进料的乙炔炭黑进行预热；

b.向进料的乙炔炭黑加入浸润水进行浸润，浸润水的温度为50℃～95℃；

c.对浸润后的乙炔炭黑进行造粒，形成粒状乙炔炭黑；

d.对粒状乙炔炭黑进行干燥，得到乙炔炭黑产品；

步骤a中，将乙炔炭黑的进料温度预热至为浸润水的温度的0.8～1.2倍。

优选的，所述将预热温度预热到和浸润水的温度差为±1℃。

优选的，所述所用的浸润水的温度为50℃～80℃。

一种乙炔炭黑造粒系统，包括：

预热装置，用于对乙炔炭黑进料进行预热；

浸润装置，连接所述预热装置，所述浸润装置连接有浸润水进料管，用于对乙炔炭黑进行浸润；

造粒装置，连接所述浸润装置，用于对浸润后的乙炔炭黑进行造粒；以及

干燥装置，连接所述造粒装置，用于对造粒后的粒状乙炔炭黑进行干燥。

优选的，所述预热装置出料端设置有炭黑温度检测装置，炭黑温度检测装置用于检测预热装置出料端乙炔炭黑的温度，所述浸润水进料管设置有浸润水温度检测装置，浸润水温度检测装置用于检测浸润水的温度；所述预热装置还设置有第一夹套，所述第一夹套设置有第一中温气体进料管，所述第一中温气体进料管设置有中温气体进料流量调节阀，所述中温气体进料流量调节阀根据炭黑温度检测装置和浸润水温度检测装置反馈的温度差,调控中温气体进料流量调节阀的流量，以使炭黑温度检测装置的检测温度与浸润水温度检测装置的检测温度的温差在工艺范围内。

优选的，所述干燥装置还包括干燥转筒及热风发生器，所述干燥转筒的外侧设置加热腔，所述干燥转筒能够在所述加热腔内转动。所述热风发生器设置有热气体出料管，所述热气体出料管连接所述加热腔的进料端。

优选的，所述热气体出料管连接所述第一中温气体进料管。

优选的，所述第一中温气体进料管连接所述干燥装置出料管。

优选的，所述热气体出料管设置第一流量调节阀，所述干燥装置出料管设置有第二流量调节阀，所述第一中温气体进料管设置有用于检测第一中温气体进料管温度的温度传感器，所述第一流量调节阀、所述第二流量调节阀根据所述温度传感器反馈的温度，调节第一中温气体进料管和干燥装置出料管的气体流量。

优选的，所述预热装置设置于浸润装置的前端，所述预热装置和浸润装置还包括贯穿于预热装置和浸润装置的输送轴，所述输送轴位于预热装置的一端设置有螺旋输料板，所述输送轴位于浸润装置的一端设置有耙齿。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明设置的乙炔炭黑造粒方法，对乙炔炭黑进料进行预热，方法包括首先对乙炔炭黑进行预热，预热至乙炔炭黑的进料温度为浸润水的温度的0.8～1.2倍，实验表明，将乙炔炭黑预热到与浸润水相近的温度，有利于提高乙炔炭黑的收率，合格粒径的乙炔炭黑收率平均提高3％～10％。

本发明还提供一种乙炔炭黑造粒系统，通过预热装置、浸润装置、造粒装置及干燥装置，实现了首先对乙炔炭黑进行预热，预热后的乙炔炭黑进入浸润装置，通入浸润水进行浸润，浸润后的乙炔炭黑进入造粒装置，进行造粒，得到粒状乙炔炭黑，造粒后的粒状乙炔炭黑进入干燥装置进行干燥，得到乙炔炭黑产品；由于乙炔炭黑被首先预热到与浸润水相近的温度，从而使得目标粒径的粒状乙炔炭黑收率提高，炭黑的损失率降低。

附图说明

图1为一种乙炔炭黑造粒方法和系统的结构示意图

图中：乙炔炭黑造粒系统10、炭黑温度检测装置100、第一夹套110、第一中温气体进料管120、中温气体进料流量调节阀121、温度传感器130、输送轴140、螺旋输料板150、浸润水进料管200、浸润水温度检测装置210、耙齿220、干燥转筒300、加热腔310、热风发生器320、热气体进料管330、第一流量调节阀331、干燥装置出料管340、第二流量调节阀341。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在本发明的一个具体实施方式中，一种乙炔炭黑造粒方法，包括以下步骤：

a.乙炔炭黑进料，并对进料的乙炔炭黑进行预热；

作为优选，以炭黑吸油值≥220ml/L，碘吸附能力60～100mg/g的乙炔炭黑为原料，首先对乙炔炭黑进行预热，预热至浸润水的温度的0.8～1.2倍。例如，当确定的浸润水工艺温度过高时，将预热的温度降低，当确定的浸润水工艺温度过低时，将预热的温度提高。

b.向进料的乙炔炭黑加入浸润水进行浸润，浸润水的温度50℃～95℃；

作为优选，将预热的乙炔炭黑输送至浸润装置，浸润水为50℃～95℃的纯水，浸润水的用量与乙炔炭黑的用量以3:1～2:1质量比通入到浸润装置浸润，通过充分搅拌，使乙炔炭黑与浸润水充分接触、混合，以提高乙炔炭黑的亲水性能。

c.对浸润后的乙炔炭黑进行造粒，形成粒状乙炔炭黑；

作为优选，将浸润后的乙炔炭黑输送到造粒装置，造粒装置设置有耙齿220造粒机，通过耙齿220造粒机，向耙齿220造粒机内加入造粒水，作为优选，造粒水的温度为60℃～85℃，造粒水的用量与乙炔炭黑的用量以6:3～5:3质量比通入到造粒装置，对乙炔炭黑进行造粒，乙炔炭黑与造粒水充分接触，实现混合、成粒、球化、致密等过程，得到粒状乙炔炭黑。

d.对粒状乙炔炭黑进行干燥，得到乙炔炭黑产品。

作为优选，将造粒后的粒状乙炔炭黑输送至干燥装置干燥，干燥装置的温度为160℃～310℃，粒状乙炔炭黑经过干燥筛分后，得到粒状乙炔炭黑产品。

在一较佳实施方式中，所述将预热温度预热到和浸润水的温度差为±1℃。

将乙炔炭黑被首先预热到与浸润水相近的温度，从而使得目标粒径的粒状乙炔炭黑收率提高，炭黑的损失率降低。

在一较佳实施方式中，所述浸润水的温度为50℃～80℃。

所述浸润水为50℃～80℃的纯水，将浸润水通入浸润装置浸润，通过充分搅拌，使乙炔炭黑与浸润水充分接触、混合，以提高乙炔炭黑的亲水性能。与现有技术相比，采用预热的方法在保证乙炔炭黑粒径均匀的情况下可以有效的降低浸润水的温度。

一种乙炔炭黑造粒系统，请参看图1，包括：

预热装置，用于对乙炔炭黑进料进行预热；

浸润装置，连接所述预热装置，所述浸润装置连接有浸润水进料管200，用于对乙炔炭黑进行浸润。

造粒装置，连接所述浸润装置，用于对浸润后的乙炔炭黑进行造粒；以及

干燥装置，连接所述造粒装置，用于对造粒后的粒状乙炔炭黑进行干燥。

本发明设置的乙炔炭黑造粒方法，乙炔炭黑进入预热装置，方法包括首先对乙炔炭黑进料进行预热，预热至乙炔炭黑的进料温度为浸润水的温度的0.8～1.2倍，实验表明，将乙炔炭黑预热到与浸润水相近的温度，有利于提高乙炔炭黑的收率，合格粒径的乙炔炭黑收率平均提高3％～10％。

本发明还包括一种乙炔炭黑造粒系统，系统包括预热装置、浸润装置、造粒装置及干燥装置。乙炔炭黑首先被输送至预热装置，使乙炔炭黑被初步预热，初步预热后的乙炔炭黑被输送到浸润装置，向浸润段加入定量的浸润水，将乙炔炭黑浸润，浸润后的乙炔炭黑经过造粒装置进行造粒后，得到粒状乙炔炭黑，将造粒后的粒状乙炔炭黑输送至干燥装置进行干燥后，得到乙炔炭黑产品。实验表明，将乙炔炭黑预热到与浸润水相近的温度，在乙炔炭黑造粒过程中，有利于提高乙炔炭黑的收率。

在一较佳实施方式中，所述预热装置出料端设置有炭黑温度检测装置100，炭黑温度检测装置100用于检测预热装置出料端乙炔炭黑的温度，所述浸润水进料管200设置有浸润水温度检测装置210，浸润水温度检测装置210用于检测浸润水的温度。所述预热装置设置有第一夹套110，所述第一夹套110设置有第一中温气体进料管120，所述第一中温气体进料管120设置有中温气体进料流量调节阀121，所述中温气体进料流量调节阀121根据炭黑温度检测装置100和浸润水温度检测装置210反馈的温度,调控中温气体进料流量调节阀121的流量差，以使炭黑温度检测装置100的检测温度与浸润水温度检测装置210的检测温度的温差在工艺范围内。

炭黑温度检测装置100根据设定的预热装置出料端的工艺温度，检测并反馈乙炔炭黑的温度；浸润水温度检测装置210根据设定的浸润水的工艺温度，检测并反馈浸润水的温度。中温气体进料流量调节阀121根据预热装置出料端的工艺温度和浸润水的工艺温度，对工艺温度进行调节。例如，当炭黑温度检测装置100和浸润水温度检测装置210检测并反馈预热装置出料端的温度和浸润水的温度大于设定的预热装置出料端和浸润水温度时，则中温气体进料流量调节阀121的流量关小，当炭黑温度检测装置100和浸润水温度检测装置210检测并反馈预装置段出料端和浸润水的温度小于设定的预热装置出料端和浸润水的温度时，则中温气体进料流量调节阀121的流量开大。从而使得乙炔炭黑被首先预热到与浸润水相近的温度，有利于提高目标粒径的粒状乙炔炭黑的收率，降低乙炔炭黑的损失率。

在一较佳实施方式中，所述干燥装置还包括干燥转筒300及热风发生器320，所述干燥装置包括干燥转筒300，所述干燥转筒300的外侧设置加热腔310，所述干燥转筒300能够在所述加热腔310内转动。所述热风发生器320设置有第一热气体出料管，所述热气体出料管连接所述加热腔310的进料端。

将所述热风发生器320产生的热气体通入所述加热腔310，以与所述干燥转筒300内的粒状乙炔炭黑进行热交换，降低粒状乙炔炭黑的含水率。对加热腔310进行加热，干燥装置通入热气体进行加热，与粒状乙炔炭黑进行换热后，产生的剩余的尾气能量经仍具有较高的余温，将该部分能量作为热源，进行回收利用，有效降低能耗。

在一较佳实施方式中，所述热气体出料管连接所述第一中温气体进料管120。

所述热气体出料管连接第一中温气体进料管120，使得热气体进料管330中的热气体去向第一中温气体进料管120，向第一中温气体进料管120通入热气体，为预热装置提供热源。

在一较佳实施方式中，所述第一中温气体进料管120连接所述干燥装置出料管340。

所述第一中温气体进料管120连接干燥装置，将干燥装置的尾气冷气体通入第一中温气体进料管120，使预热装置的温度控制在设定范围内。

在一较佳实施方式中，所述热气体出料管设置第一流量调节阀331，所述干燥装置出料管340设置有第二流量调节阀341，所述第一中温气体进料管120设置有用于检测第一中温气体进料管120温度的温度传感器130，所述第一流量调节阀331、所述第二流量调节阀341根据所述温度传感器130反馈的温度，调节第一中温气体进料管120和干燥装置出料管340中的气体流量。

根据设定的第一中温气体进料管120的工艺温度，对工艺温度进行调节。例如，当温度传感器130检测并反馈第一中温气体进料管120的温度小于设定的温度时，则开大热气体出料管上的第一流量调节阀331，关小干燥装置出料管340上的第二流量调节阀331；当温度传感器130检测并反馈第一中温气体进料管120的温度大于设定的温度时，则关小热气体出料管上的第一流量调节阀331，开大干燥装置出料管340上的第二流量调节阀331。

在一较佳实施方式中，所述预热装置设置于浸润装置的前端，所述预热装置和浸润装置还包括贯穿于预热装置和浸润装置的输送轴140，所述输送轴140位于预热装置的一端设置有螺旋输料板150，所述输送轴140位于浸润装置的一端设置有耙齿220。

通过贯穿于预热段和浸润装置的输送装置，将乙炔炭黑首先进入预热装置初步预热后输送到浸润装置，通过浸润水进料管200通入浸润水，将乙炔炭黑浸润，乙炔炭黑首先被预热到与浸润水相近的温度，使得造粒更加均匀，乙炔炭黑的收率提高。

以下通过具体实验例，进一步说明本发明的技术特征及技术效果。

实验例1

首先对乙炔炭黑进行预热，分别将乙炔炭黑预热到常温、40℃、65℃、96℃和80℃，乙炔炭黑进入浸润装置，浸润水的温度为80℃，向乙炔炭黑喷入浸润水进行浸润，浸润后的乙炔炭黑进入造粒装置，造粒水的温度为75℃，造粒装置设置有耙齿220造粒机，向乙炔炭黑喷入造粒水进行造粒，造粒后得到粒状乙炔炭黑，造粒后的粒状乙炔炭黑进入干燥装置，干燥的温度为280℃，对粒状乙炔炭黑进行分筛、检测，计算乙炔炭黑的损失率。

/>

实验例2

首先对乙炔炭黑进行预热，分别将乙炔炭黑预热到常温、60℃，乙炔炭黑进入浸润装置，浸润水的温度为50℃，向乙炔炭黑喷入浸润水进行浸润，浸润后的乙炔炭黑进入造粒装置，造粒水的温度为75℃，造粒装置设置有耙齿220造粒机，向乙炔炭黑喷入造粒水进行造粒，造粒后得到粒状乙炔炭黑，造粒后的粒状乙炔炭黑进入干燥装置，干燥的温度为280℃，对粒状乙炔炭黑进行分筛、检测，计算乙炔炭黑的损失率。

实验例3

首先对乙炔炭黑进行预热，分别将乙炔炭黑预热到常温、80℃，乙炔炭黑进入浸润装置，浸润水的温度为95℃，向乙炔炭黑喷入浸润水进行浸润，浸润后的乙炔炭黑进入造粒装置，造粒水的温度为75℃，造粒装置设置有耙齿220造粒机，向乙炔炭黑喷入造粒水进行造粒，造粒后得到粒状乙炔炭黑，造粒后的粒状乙炔炭黑进入干燥装置，干燥的温度为280℃，对粒状乙炔炭黑进行分筛、检测，计算乙炔炭黑的损失率。

乙炔炭黑的损失率＝(总进料的质量-合格粒径的粒状乙炔炭黑)：总进料的质量*100％

通过上表可以看出：

当浸润水的温度为80℃，将预热温度升温到40℃时，损失率为35℃，通过逐渐增加温度，损失率降低；当预热温度达到80℃时，损失率达到最低值；当预热温度继续持续升温时，损失率又逐渐偏大。

当浸润水的温度为50℃，将预热温度升温到60℃时，可以发现平均粒径好转，也意味着通过预热的方法不仅可以降低损失率，还可以将浸润水的温度降低。

当浸润水的温度为95℃，将预热温度升温到80℃时，我们发现乙炔炭黑的损失率又逐渐增高。

以上所揭露的仅为发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述发明的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。