一种易分散乙炔炭黑的制备方法

技术领域

本发明涉及炭黑制备领域，具体为一种易分散乙炔炭黑的制备方法。

背景技术

炭黑是由固、液、气态的烃类在缺氧条件下发生不完全燃烧或热解而得到的产物，主要是由元素碳组成，其形状是近乎球形的纳米粒子，纳米粒子在高温下大部分熔结成具有支链结构的聚集体。

按生产工艺来分，目前炭黑的种类主要有炉法炭黑和乙炔炭黑等，每种工艺生产出来的炭黑都有各自的特点，应用在不同的专业领域，炉法炭黑是通过反应炉中燃料燃烧产生的热量，来裂解液态矿物烃类而成，可根据不同的应用要求来调节炭黑粒子的大小和熔结聚集程度，形成不同种类产品，因此，炉法炭黑是炭黑工业中产量最大、品种最多的一类，但炉法炭黑的裂解原料为液态矿物烃类，金属元素类杂质含量高；且裂解过程为吸热反应、炉温较低、通常控制在1400-1600℃，导致炉法炭黑石墨化程度和结构度偏低、导电能力差，因此，炉法炭黑主要用作色素炭黑和各种橡胶、轮胎的补强剂。

裂解原料乙炔气体方便纯化，因此，乙炔炭黑杂质含量低；且裂解过程为放热反应、炉温较高，通常用水冷夹套带走多余的热量，可方便地将裂解温度控制在1400-2000℃，因此，乙炔炭黑石墨化程度和结构度高、导电性能好，主要用于电池工业、抗静电和导电橡胶制品中。乙炔炭黑是由乙炔气体在隔绝空气条件下自热裂解而成，属于热分解法炭黑，热分解法炭黑是指在预热的反应炉内，将天然气或乙炔气，在隔绝空气的条件下进行间歇(即燃烧蓄热和热分解两阶段)或连续 (单一的热分解)热裂解生成炭黑的一种方法，以天然气为原料在隔绝空气的条件下进行间歇(即燃烧蓄热和热分解两阶段)经裂解生成的炭黑称为热解炭黑，以乙炔气为原料在隔绝空气的条件下进行连续 (单一的热分解)热裂解生成炭黑称为乙炔炭黑。

现有的乙炔炭黑的制备方法，在对炭黑进行制备的过程中，会将颗粒较大的炭黑进行研磨粉碎，但研磨的过程中，由于无法保证能够彻底将颗粒较大的炭黑完全粉碎，可能会使得部分未完全粉碎的炭黑一起随着被完全粉碎的炭黑进入至下一道工序内，从而导致影响后续炭黑的制备效果；同时在对炭黑进行压缩包装的工序中，会使用风机将压缩过程中产生的气体抽走排出，而并没有对该气体进行有效的处理，但由于所抽走的气体中可能会夹杂有颗粒杂质，若直接排放于空气中，会对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决研磨过程中有些较大颗粒的炭黑会未被完全粉碎就被投入下一道工序中与压缩包装工序中被风机抽走的气体没有得到有效处理就排至室外易造成环境污染的问题，提供一种易分散乙炔炭黑的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种易分散乙炔炭黑的制备方法，包括制备乙炔气、裂解乙炔、研磨机工序、旋风分离器处理、压缩工序和气体排放处理，所述裂解乙炔中设置有开放式燃烧炉，且所述乙炔炭黑的制备方法步骤如下：

步骤一：制备乙炔气

将电石加入乙炔发生器中，与水反应即得乙炔气，乙炔气经冷却、洗涤净化、汽水分离进入气柜供乙炔炭黑生产使用；

步骤二：裂解乙炔

来自乙炔气柜的乙炔气，经阻火器、水封、孔板流量计，由乙炔气嘴进入开放式燃烧炉中，隔绝空气裂解生成乙炔炭黑和氢气，同时开放式燃烧炉内装有环形刮刀及乙炔气嘴捅焦器，以次5478的频率作上下往复运动，刮掉粘附于炉壁的炭黑，捅掉乙炔气嘴头部形成的焦块，而在开放式燃烧炉倒锥上部引进由后部返回的低温富氢尾气，截焰冷却，终止炭黑反应，而炭黑和氢气由炉底排出，经带水夹套的螺旋输送机边输送，边冷却，经两级螺旋输送机后，炭黑进入研磨机；

步骤三：研磨机工序

研磨机内设置有研磨机构、过滤机构和炭黑回流机构，颗粒较大的炭黑进入至研磨机内后，研磨机构会将炭黑进行研磨粉碎，并除去焦块，而研磨后的炭黑会掉落至倾斜的滤网上，还有较大颗粒的炭黑则会通过过滤机构进入至回流机构，并经回流机构内的螺旋输送机再次输送至研磨机的进料口处，以使颗粒较大的炭黑再次被研磨粉碎，而粉碎后的炭黑则会通过滤网掉落至出料口处；

步骤四：旋风分离器处理

步骤三所得的炭黑经风机抽入至除渣器内，经除渣器除渣后，炭黑再进入至两级旋风分离器内，捕集下的炭黑经各自的贮斗，由气阀排出，由二级旋风分离器蜗壳内排出的富氢尾气经脉冲袋滤器进一步捕集炭黑后，一部分氢气经回流管返回开放式燃烧炉，其余部分送至燃烧或其它综合利用装置；

步骤五：压缩包装工序

将由两级旋风分离器气密阀和脉冲滤袋器气密阀排出的炭黑经螺旋输送机进入至螺旋压缩机压缩，而炭黑在螺旋压缩机中，脱掉炭黑中的空气并进行压缩，然后再将炭黑进行压缩；而炭黑在螺旋压缩机中，脱掉炭黑中的空气并进行压缩，以达到1或1的压缩品为最终产品，然后将炭黑产品进行包装；

步骤六：气体排放处理

而由螺旋压缩机抽出的气体会被充入至净化箱内，净化箱内装有水，并设置有多层滤网和活性炭层，气体充入至净化箱内的水中后，气体中的一些溶于水的杂质会被水吸附，气体经水洗后会再通过多层滤网和活性炭层，而滤网和活性炭层可对不溶于水的杂质进行过滤消除，避免其直接排放至空气中造成空气的污染，气体经过滤净化后排出至室外；净化箱内的水可进行更换，同时滤网和活性炭层均可进行拆卸更换。

优选地，在步骤二中的开放式燃烧炉内还社设置有驱动机构，驱动机构可驱动环形刮刀上下移动，而环形刮刀与开放式燃烧炉的内壁相接触，且环形刮刀采用不锈钢材料制作而成。

优选地，在步骤二中，开放式燃烧炉的内部、刮刀和乙炔气嘴均设置有水冷夹套冷却。

优选地，在步骤五中螺旋压缩机上的压缩段轴上镶有一个圆形外套，外径由小逐渐变大，锥形套上安有螺距由大逐渐缩小、外径相等的螺旋叶片。

优选地，在步骤二中开放式燃烧炉内衬碳质(石墨)耐热层，且开放式燃烧炉的外表面涂有防锈漆。

优选地，在步骤二中控制开放式燃烧炉内的反应温度为1400～ 1800℃。

优选地，所述净化箱的顶部设置有进水管，所述净化箱的一侧下方设置有排水管，所述排水管的外表面安装有电磁阀。

优选地，所述研磨机构包括驱动电机、驱动轴和研磨辊，所述炭黑回流机构包括回流筒、电机、螺旋轴、螺旋叶片和回料管，所述过滤机构包括滤网。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过设置有过滤机构、炭黑回流机构，当颗粒较大的炭黑进入至研磨机内后，研磨机构会将炭黑进行研磨粉碎，并除去焦块，而研磨后的炭黑会掉落至倾斜的滤网上，还有较大颗粒的炭黑则会通过倾斜的滤网滑向至回流机构，此时可启动回流机构上的电机，电机工作带动螺旋轴转动，螺旋轴转动带动螺旋叶片转动，进而可将颗粒较大的炭黑重新输送至研磨机的进料口处，以使颗粒较大的炭黑再次被研磨粉碎，从而提高了对炭黑的研磨效率，而粉碎后的炭黑则会通过滤网掉落至出料口处，滤网可充分对炭黑进行过滤。

2.本发明通过设置有净化箱、滤网和活性炭层，由螺旋压缩机抽出的气体会被充入至净化箱内，净化箱内装有水，并设置有多层滤网和活性炭层，气体充入至净化箱内的水中后，气体中的一些溶于水的杂质会被水吸附，进而可对气体进行洗气，气体经水洗后会再通过多层滤网和活性炭层，而滤网和活性炭层可对不溶于水的杂质进行再次过滤消除，气体经过滤净化后排出至室外，避免气体中的杂质直接排放至空气中造成空气的污染，从而可提高环境进行保护，而净化箱内的水需要更换时，只需打开电磁阀，净化箱内的水则会通过排水管排出，进而方便了使用者对水进行更换，同时滤网和活性炭层均可进行拆卸更换。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

实施例一：

本发明提供一种技术方案：一种易分散乙炔炭黑的制备方法，包括制备乙炔气、裂解乙炔、研磨机工序、旋风分离器处理、压缩工序和气体排放处理，所述裂解乙炔中设置有开放式燃烧炉，且所述乙炔炭黑的制备方法步骤如下：

步骤一：制备乙炔气

将电石加入乙炔发生器中，与水反应即得乙炔气，乙炔气经冷却、洗涤净化、汽水分离进入气柜供乙炔炭黑生产使用；

步骤二：裂解乙炔

来自乙炔气柜的乙炔气，经阻火器、水封、孔板流量计，由乙炔气嘴进入开放式燃烧炉中，隔绝空气裂解生成乙炔炭黑和氢气，同时开放式燃烧炉内装有环形刮刀及乙炔气嘴捅焦器，以次5478的频率作上下往复运动，刮掉粘附于炉壁的炭黑，捅掉乙炔气嘴头部形成的焦块，而在开放式燃烧炉倒锥上部引进由后部返回的低温富氢尾气，截焰冷却，终止炭黑反应，而炭黑和氢气由炉底排出，经带水夹套的螺旋输送机边输送，边冷却，经两级螺旋输送机后，炭黑进入研磨机；

步骤三：研磨机工序

研磨机内设置有研磨机构、过滤机构和炭黑回流机构，颗粒较大的炭黑进入至研磨机内后，研磨机构会将炭黑进行研磨粉碎，并除去焦块，而研磨后的炭黑会掉落至倾斜的滤网上，还有较大颗粒的炭黑则会通过过滤机构进入至回流机构，并经回流机构内的螺旋输送机再次输送至研磨机的进料口处，以使颗粒较大的炭黑再次被研磨粉碎，而粉碎后的炭黑则会通过滤网掉落至出料口处；

步骤四：旋风分离器处理

步骤三所得的炭黑经风机抽入至除渣器内，经除渣器除渣后，炭黑再进入至两级旋风分离器内，捕集下的炭黑经各自的贮斗，由气阀排出，由二级旋风分离器蜗壳内排出的富氢尾气经脉冲袋滤器进一步捕集炭黑后，一部分氢气经回流管返回开放式燃烧炉，其余部分送至燃烧或其它综合利用装置；

步骤五：压缩包装工序

将由两级旋风分离器气密阀和脉冲滤袋器气密阀排出的炭黑经螺旋输送机进入至螺旋压缩机压缩，而炭黑在螺旋压缩机中，脱掉炭黑中的空气并进行压缩，然后再将炭黑进行压缩；而炭黑在螺旋压缩机中，脱掉炭黑中的空气并进行压缩，以达到1或1的压缩品为最终产品，然后将炭黑产品进行包装；

步骤六：气体排放处理

而由螺旋压缩机抽出的气体会被充入至净化箱内，净化箱内装有水，并设置有多层滤网和活性炭层，气体充入至净化箱内的水中后，气体中的一些溶于水的杂质会被水吸附，气体经水洗后会再通过多层滤网和活性炭层，而滤网和活性炭层可对不溶于水的杂质进行过滤消除，避免其直接排放至空气中造成空气的污染，气体经过滤净化后排出至室外；净化箱内的水可进行更换，同时滤网和活性炭层均可进行拆卸更换。

进一步地，在步骤二中的开放式燃烧炉内还社设置有驱动机构，驱动机构可驱动环形刮刀上下移动，而环形刮刀与开放式燃烧炉的内壁相接触，且环形刮刀采用不锈钢材料制作而成，环形刮刀可将开放式燃烧炉内壁上的炭黑刮除下来，以避免炭黑附着在开放式燃烧炉上而难以被清理，且提高了对开放式燃烧炉内壁炭黑的清理效率；在步骤二中，开放式燃烧炉的内部、刮刀和乙炔气嘴均设置有水冷夹套冷却，可对开放式燃烧炉内部、刮刀和乙炔气嘴进行降温。

进一步地，在步骤五中螺旋压缩机上的压缩段轴上镶有一个圆形外套，外径由小逐渐变大，锥形套上安有螺距由大逐渐缩小、外径相等的螺旋叶片，方便将炭黑进行压缩；在步骤二中开放式燃烧炉内衬碳质(石墨)耐热层，且开放式燃烧炉的外表面涂有防锈漆，提高开放式燃烧炉内壁的耐热性，防锈漆可提高开放式燃烧炉的防锈效果，并延长开放式燃烧炉的使用寿命。

进一步地，在步骤二中控制开放式燃烧炉内的反应温度为1400～ 1800℃；所述净化箱的顶部设置有进水管，所述净化箱的一侧下方设置有排水管，所述排水管的外表面安装有电磁阀，方便将净化箱内的水排出，进而可对水进行更换。

进一步地，所述研磨机构包括驱动电机、驱动轴和研磨辊，所述炭黑回流机构包括回流筒、电机、螺旋轴、螺旋叶片和回料管，所述过滤机构包括滤网，滤网可对炭黑进行过滤，粒径较大的颗粒会通过滤网滑向至回流机构内，再经回流机构重新输送至研磨机的进料口处，进而可提高对炭黑的研磨效率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。