[發(fā)明專利]一種制備超寬聚集體分布炭黑的反應(yīng)爐及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610211252.8
• 申請(qǐng)日: 2016-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN105647242B
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宏;李祥婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島黑貓?zhí)亢诳萍加邢挢?zé)任公司
• 主分類號(hào): C09C1/50
• 分類號(hào): C09C1/50
• 代理公司: 山東重諾律師事務(wù)所37228
• 代理人: 冷奎亨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超寬聚集體分布的炭黑生產(chǎn)設(shè)備及其生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種制備超寬聚集體分布炭黑的反應(yīng)爐及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著全民環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，輪胎制造商推出“綠色輪胎”新產(chǎn)品，即能夠降低滾動(dòng)阻力20％以上，可為轎車輪胎用戶節(jié)省燃料3％-5％；為載重輪胎用戶節(jié)省燃料6％-8％，從而降低汽車排出的氣體對(duì)大氣的污染。

用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的炭黑，是僅次于生膠的第二大橡膠材料。炭黑廠商正致力于開發(fā)兼具低滾動(dòng)阻力與良好耐磨性的炭黑品種，開發(fā)方向包括寬的炭黑聚集體尺寸分布，高表面活性炭黑，高結(jié)構(gòu)炭黑，大粒徑炭黑，炭黑與白炭黑聯(lián)用等。

炭黑聚集體是一種不連續(xù)的剛性膠態(tài)實(shí)體，是炭黑的最小可分散單元，它由延伸的許多熔聚粒子組成。可以用電子顯微鏡法、反射率法、激光法和離心沉降法測(cè)試炭黑聚集體大小。用離心沉降法比較直觀，價(jià)格和運(yùn)行成本比較低，分辨率較高，因此離心沉降法測(cè)試炭黑聚集體尺寸分布得到廣泛應(yīng)用，測(cè)試原理是將顆粒通過(guò)超聲作用分散于一種分散液中，在離心力的作用下進(jìn)行沉降，由于粒子的大小及形態(tài)不同，沉降的速度亦不同，從而可以確定粒子形態(tài)差異及分布。

如果炭黑的所有其他特征保持不變，窄的聚集體尺寸分布增加炭黑分散難度，并降低彈性。寬的聚集體尺寸分布促進(jìn)炭黑在聚合物(如橡膠)基質(zhì)中的分散性，同時(shí)橡膠與炭黑粒子間的相互作用較強(qiáng)。聚集體尺寸分布加寬，膠料的拉伸強(qiáng)度、定伸應(yīng)力、撕裂能和生熱性都會(huì)降低，一般來(lái)說(shuō)，炭黑聚集體尺寸分布加寬，膠料的耐磨性和生熱性都會(huì)降低，特別是大尺寸聚集體比例增加時(shí)，耐磨性下降更為明顯。

因此，從輪胎生產(chǎn)方面來(lái)看，要求實(shí)現(xiàn)較低的滾動(dòng)阻力、較高的耐磨性和較好的滯后性之間的平衡，迫切需要炭黑生產(chǎn)者制備出具有較寬聚集體尺寸分布，同時(shí)提高能改善耐磨性的結(jié)構(gòu)度和比表面積的炭黑。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種制備超寬聚集體分布炭黑的反應(yīng)爐及其制備方法，本發(fā)明的反應(yīng)爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，采用本發(fā)明反應(yīng)爐和制備方法制得的炭黑具有寬聚集體尺寸分布，以及相對(duì)于常規(guī)N200炭黑(例如N234)在橡膠中改進(jìn)的分散性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種制備超寬聚集體分布炭黑的反應(yīng)爐，包括依次連接的燃燒室、主反應(yīng)段和急冷段，所述反應(yīng)爐為Y形，所述燃燒室為2個(gè)，分別為第一燃燒室和第二燃燒室，所述第一燃燒室設(shè)有原料油噴入口一，所述第二燃燒室設(shè)有原料油噴入口二，所述原料油噴入口一與原料油噴入口二位于燃燒室軸線的不同位置。

進(jìn)一步，所述急冷段設(shè)有至少3組水槍，各組水槍沿急冷段的軸線排列。

進(jìn)一步，所述第一燃燒室設(shè)有2個(gè)空氣噴入口，2個(gè)空氣噴入口分別與第一燃燒室相切。

進(jìn)一步，所述第二燃燒室設(shè)有2個(gè)空氣噴入口，2個(gè)空氣噴入口分別與第二燃燒室相切。

另，本發(fā)明還提供一種利用上述的反應(yīng)爐制備超寬聚集體分布炭黑的方法，包括以下步驟：

(1)將燃料油、空氣和原料油噴入燃燒室中，第一燃燒室中：燃料油的噴入量為800-1200kg/h，空氣的通入量為20000-25000m³/h，原料油的噴入量為6000-8000kg/h，第二燃燒室中：燃料油的噴入量為600-900kg/h，空氣的通入量為8000-11000m³/h，原料油的噴入量為4700-4900kg/h；

(2)所述燃料油、原料油和空氣在燃燒室和主反應(yīng)段反應(yīng)，形成炭黑煙氣混合氣流，然后經(jīng)過(guò)急冷段急冷后，得到超寬聚集體分布的炭黑。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中，第一燃燒室中空氣的預(yù)熱溫度為650-950℃，第二燃燒室中空氣的預(yù)熱溫度為500-700℃。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中，第一燃燒室中原料油的預(yù)熱溫度為160-240℃，第二燃燒室中原料油的預(yù)熱溫度為120-180℃。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中，第一燃燒室中原料油的入爐壓力為2.0-3.2MPa，第二燃燒室中原料油的入爐壓力為1.2-2.5MPa。

進(jìn)一步，所述步驟(2)中，急冷段包括一次急冷和二次急冷，一次急冷通過(guò)2組水槍完成。

進(jìn)一步，經(jīng)過(guò)第一組水槍的急冷后，燃?xì)饬鞯臏囟葹?00-1000℃，經(jīng)過(guò)第二組水槍的急冷后，燃?xì)饬鞯臏囟葹?00-700℃。

本發(fā)明的有益效果如下：