一种制备超宽聚集体分布炭黑的反应炉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种制备超宽聚集体分布炭黑的反应炉及其制备方法，包括依次连接的燃烧室、主反应段和急冷段，所述反应炉为Y形，所述燃烧室为2个，分别为第一燃烧室和第二燃烧室，所述第一燃烧室设有原料油喷入口一，所述第二燃烧室设有原料油喷入口二，所述原料油喷入口一与原料油喷入口二位于燃烧室轴线的不同位置，本发明专利技术的反应炉结构简单，控制方便，采用本发明专利技术反应炉和制备方法制得的炭黑具有超宽聚集体尺寸分布，以及相对于常规N200炭黑在橡胶中改进的分散性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超宽聚集体分布的炭黑生产设备及其生产工艺
，具体而言，涉及一种制备超宽聚集体分布炭黑的反应炉及其制备方法。
技术介绍
随着全民环境保护意识的增强，轮胎制造商推出“绿色轮胎”新产品，即能够降低滚动阻力20％以上，可为轿车轮胎用户节省燃料3％-5％；为载重轮胎用户节省燃料6％-8％，从而降低汽车排出的气体对大气的污染。用作橡胶补强剂的炭黑，是仅次于生胶的第二大橡胶材料。炭黑厂商正致力于开发兼具低滚动阻力与良好耐磨性的炭黑品种，开发方向包括宽的炭黑聚集体尺寸分布，高表面活性炭黑，高结构炭黑，大粒径炭黑，炭黑与白炭黑联用等。炭黑聚集体是一种不连续的刚性胶态实体，是炭黑的最小可分散单元，它由延伸的许多熔聚粒子组成。可以用电子显微镜法、反射率法、激光法和离心沉降法测试炭黑聚集体大小。用离心沉降法比较直观，价格和运行成本比较低，分辨率较高，因此离心沉降法测试炭黑聚集体尺寸分布得到广泛应用，测试原理是将颗粒通过超声作用分散于一种分散液中，在离心力的作用下进行沉降，由于粒子的大小及形态不同，沉降的速度亦不同，从而可以确定粒子形态差异及分布。如果炭黑的所有其他特征保持不变，窄的聚集体尺寸分布增加炭黑分散难度，并降低弹性。宽的聚集体尺寸分布促进炭黑在聚合物(如橡胶)基质中的分散性，同时橡胶与炭黑粒子间的相互作用较强。聚集体尺寸分布加宽，胶料的拉伸强度、定伸应力、撕裂能和生热性都会降低，一般来说，炭黑聚集体尺寸分布加宽，胶料的耐磨性和生热性都会降低，特别是大尺寸聚集体比例增加时，耐磨性下降更为明显。因此，从轮胎生产方面来看，要求实现较低的滚动阻力、较高的耐磨性和较好的滞后性之间的平衡，迫切需要炭黑生产者制备出具有较宽聚集体尺寸分布，同时提高能改善耐磨性的结构度和比表面积的炭黑。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种制备超宽聚集体分布炭黑的反应炉及其制备方法，本专利技术的反应炉结构简单，控制方便，采用本专利技术反应炉和制备方法制得的炭黑具有宽聚集体尺寸分布，以及相对于常规N200炭黑(例如N234)在橡胶中改进的分散性。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种制备超宽聚集体分布炭黑的反应炉，包括依次连接的燃烧室、主反应段和急冷段，所述反应炉为Y形，所述燃烧室为2个，分别为第一燃烧室和第二燃烧室，所述第一燃烧室设有原料油喷入口一，所述第二燃烧室设有原料油喷入口二，所述原料油喷入口一与原料油喷入口二位于燃烧室轴线的不同位置。进一步，所述急冷段设有至少3组水枪，各组水枪沿急冷段的轴线排列。进一步，所述第一燃烧室设有2个空气喷入口，2个空气喷入口分别与第一燃烧室相切。进一步，所述第二燃烧室设有2个空气喷入口，2个空气喷入口分别与第二燃烧室相切。另，本专利技术还提供一种利用上述的反应炉制备超宽聚集体分布炭黑的方法，包括以下步骤：(1)将燃料油、空气和原料油喷入燃烧室中，第一燃烧室中：燃料油的喷入量为800-1200kg/h，空气的通入量为20000-25000m3/h，原料油的喷入量为6000-8000kg/h，第二燃烧室中：燃料油的喷入量为600-900kg/h，空气的通入量为8000-11000m3/h，原料油的喷入量为4700-4900kg/h；(2)所述燃料油、原料油和空气在燃烧室和主反应段反应，形成炭黑烟气混合气流，然后经过急冷段急冷后，得到超宽聚集体分布的炭黑。进一步，所述步骤(1)中，第一燃烧室中空气的预热温度为650-950℃，第二燃烧室中空气的预热温度为500-700℃。进一步，所述步骤(1)中，第一燃烧室中原料油的预热温度为160-240℃，第二燃烧室中原料油的预热温度为120-180℃。进一步，所述步骤(1)中，第一燃烧室中原料油的入炉压力为2.0-3.2MPa，第二燃烧室中原料油的入炉压力为1.2-2.5MPa。进一步，所述步骤(2)中，急冷段包括一次急冷和二次急冷，一次急冷通过2组水枪完成。进一步，经过第一组水枪的急冷后，燃气流的温度为800-1000℃，经过第二组水枪的急冷后，燃气流的温度为600-700℃。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术通过调节两燃烧室的空气喷入量、原料油量和燃料油量，并且控制空气和原料油的预热温度等工艺，增大汇聚于主反应段内流体的湍流强度，增加炭黑微粒碰撞的机会，使炭黑生成反应过程产生可控的不均匀性，使得生成炭黑的聚集体尺寸大小不一，以制备得到超宽聚集体尺寸的炭黑产品；2、在反应炉的炉头位置处设置导流圈，导流圈上设置螺旋形的导流槽，一方面能够加强气流的螺旋前进趋势；另一方面保证气流沿炉体的轴线前进，从而使燃烧室的火苗居于炉体的轴线上，延长炉体的使用寿命。附图说明图1为本专利技术的反应炉整体结构示意图；图2为图1中炉头部分沿A-A面的剖视示意图。图中：1—第一燃烧室，11—空气喷入口，12—空气喷入口，13—导流槽，131—导流槽，14—原料油喷入管，15—原料油喷入管，2—第二燃烧室，21—空气喷入口，22—空气喷入口，24—原料油喷入管，25—原料油喷入管，3—主反应段，4—急冷段，41—水枪，42—水枪。具体实施方式为了使本领域的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合本发明的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。实施例一：如图1所示，一种制备超宽聚集体分布炭黑的反应炉，包括依次连接的燃烧室、主反应段3和急冷段4，所述反应炉为Y形，所述燃烧室为2个，分别为第一燃烧室1和第二燃烧室2，所述第一燃烧室1设有2个原料油喷入口一，原料油喷入管14和原料油喷入管15分别通过2个原料油喷入口一向第一燃烧室1内喷入油料油，所述第二燃烧室设有2个原料油喷入口二，原料油喷入管24和原料油喷入管25分别通过原料油喷入口二向第二燃烧室2内喷入原料油，所述原料油喷入口一与原料油喷入口二位于燃烧室轴线的不同位置，同时，第一燃烧室1的2个原料油喷入口相互错开，第二燃烧室的2个原料油喷入口相互错开，这样设置是为了调整原料油在高温反应炉内的反应时间，以此改变炭黑聚集体的尺寸。通过分别独立调控两个燃烧室及原料油喷入段的炭黑工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备超宽聚集体分布炭黑的反应炉，包括依次连接的燃烧室、主反应段和急冷段，其特征在于，所述反应炉为Y形，所述燃烧室为2个，分别为第一燃烧室和第二燃烧室，所述第一燃烧室设有原料油喷入口一，所述第二燃烧室设有原料油喷入口二，所述原料油喷入口一与原料油喷入口二位于燃烧室轴线的不同位置。

【技术特征摘要】
1.一种制备超宽聚集体分布炭黑的反应炉，包括依次连接的燃烧
室、主反应段和急冷段，其特征在于，所述反应炉为Y形，所述燃烧室
为2个，分别为第一燃烧室和第二燃烧室，所述第一燃烧室设有原料油
喷入口一，所述第二燃烧室设有原料油喷入口二，所述原料油喷入口一
与原料油喷入口二位于燃烧室轴线的不同位置。
2.根据权利要求1所述的制备超宽聚集体分布炭黑的反应炉，其
特征在于，所述急冷段设有至少3组水枪，各组水枪沿急冷段的轴线排
列。
3.根据权利要求1所述的制备超宽聚集体分布炭黑的反应炉，其
特征在于，所述第一燃烧室设有2个空气喷入口，2个空气喷入口分别
与第一燃烧室相切。
4.根据权利要求1所述的制备超宽聚集体分布炭黑的反应炉，其
特征在于，所述第二燃烧室设有2个空气喷入口，2个空气喷入口分别
与第二燃烧室相切。
5.一种利用权利要求1-4任一所述的反应炉制备超宽聚集体分布炭
黑的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将燃料油、空气和原料油喷入燃烧室中，第一燃烧室中：燃
料油的喷入量为800-1200kg/h，空气的通入量为20000-25000m3/h，原料
油的喷入量为6000-8000kg/h，第二燃烧室中：燃料油的喷入量为
600-900kg/h，空气的通入量为8000-11000...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏，李祥婷，周敏建，
申请(专利权)人：青岛黑猫炭黑科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东;37