一种塑料母粒色浆用高色素炭黑的生产方法技术

本发明专利技术涉及炭黑生产领域，具体是涉及一种塑料母粒色浆用高色素炭黑的生产方法，将后处理过程纳入炭黑的生产过程中，在炭黑的生产线上增加能量球磨机，在未造粒的炭黑中添加偶联剂和分散剂，再利用球磨机将炭黑与偶联剂和分散剂混合均匀，利用能量球磨机的能量将炭黑进行粉碎，与偶联剂进行交联，再将分散剂包覆于炭黑微粒的表面，制成色母粒用和色浆用色素炭黑，发明专利技术制造的炭黑产品具有黑度好、兰相、着色力高，流动性好、分散佳、细度小、同时亲油和亲水，产品粒径、聚集体分布等都达到最佳状态。聚集体分布等都达到最佳状态。聚集体分布等都达到最佳状态。

【技术实现步骤摘要】
一种塑料母粒色浆用高色素炭黑的生产方法


[0001]本专利技术涉及炭黑生产领域，具体是涉及一种塑料母粒色浆用高色素炭黑的生产方法。

技术介绍

[0002]据不完全统计，亚州地区的其它国家对色母粒用色素炭黑的年均需求增长率约为7%
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9%，中国对色母粒色素炭黑的年均增长率为20%左右。中国是色母粒色素炭黑需求量增长最快的市场，但是高档黑色母粒所用的色素炭黑，我国还依赖进口。我国高浓度和超高浓度的色素炭黑、多功能性色母粒炭黑及细量纤维用色母粒炭黑所占比重较少，与发达国家相比，还存在一定的差距。伴随着色母粒技术的发展，未来对色母粒炭黑将朝着多功能化、高黑度及高浓度的高技术含量方向发展。传统的色素炭黑生产方法是在炭黑生产线上将炭黑生产后造粒、干燥、包装，包装完成后送到另外的工厂或车间进行处理，处理的方法为臭氧氧化或硝酸酸化，将炭黑的表面进行氧化或酸化，在炭黑表面形成酸性基团，增加炭黑的亲水性或亲油性，这两种处理炭黑的方法均会造成不同程度的环境污染。
[0003]研究表明：臭氧氧化法处理色素炭黑，炭黑表面氧化的程度较低，氧化的炭黑应用于塑料母粒进行吹膜时，色相偏灰，黑度及亮度较差，氧化不充分，炭黑表面含氧官能团少，且处理过程中有粉尘污染和废气污染；而硝酸酸化法处理炭黑虽酸化程度比较高，炭黑表面的酸性集团也较多，但因为硝酸为强酸，对设备的腐蚀严重，且处理的炭黑呈红相，影响制品的外观。且硝酸在高温下易发生分散，处理过程中会分解出氩气，氩气会对人畜的神经系统产生刺激，使人精神错乱，对处理厂房周边的植被产生破坏，处理后的硝酸废液无法处理。
[0004]尽管国内目前色素炭黑的生产方式及质量指标存在许多弊病，但价格相对于国外炭黑便宜很多，国内的色母粒发展迅速，因此有着较大的发展空间和市场发展潜力。如何提供高黑度、分散性好、着色力高、兰相、无生产环境污染的色母粒用炭黑及色浆炭黑成为色素炭黑生产企业的技术验证题和急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术结合传统的炉法炭黑生产工艺，以环保、无污染、指标稳定为主线，大胆创新，突破传统色素炭黑及色浆炭黑的处理工艺，将后处理过程纳入炭黑的生产过程中，在炭黑的生产线上增加能量球磨机，在未造粒的炭黑中添加偶联剂和分散剂，再利用球磨机将炭黑与偶联剂和分散剂混合均匀，利用能量球磨机的能量将炭黑进行粉碎，与偶联剂进行交联，再将分散剂包覆于炭黑微粒的表面，制成色母粒用和色浆用色素炭黑。这种色素炭黑不仅表面具有较高的活性，而且表面的官能团种类较多，既有亲油性的，又有亲水性的。使用该色素炭黑，只需将炭黑与PE、PET、PP、PT等或色浆配料进行混炼或混合，就能得到高黑度、分散优、兰相及高亮度的色母粒及色浆。其具体步骤为：一种塑料母粒色浆用高色素炭黑的生产方法，其特征在于：其处理工艺是，将后处
理过程纳入炭黑的生产过程中，在炭黑的生产线上增加能量球磨机，在未造粒的炭黑中添加偶联剂和分散剂，再利用球磨机将炭黑与偶联剂和分散剂混合均匀，利用能量球磨机的能量将炭黑进行粉碎，与偶联剂进行交联，再将分散剂包覆于炭黑微粒的表面，制成色母粒用和色浆用色素炭黑；生产方法步骤为：（1）原料油优化及二次加工：将蒽油经运输车运输到油罐区卸油池，通过卸油口的过滤网初步过滤后，将由原料油卸到卸油池静止沉降48h，期间通过蒸汽盘管给原料油加温保持在70℃
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85℃区间，将沉降后的原料油通过输油泵输送至油渣水三相分离机进行再处理，通过三相分离机的高速离心分离，将原料油脱水、脱渣，二次处理过后的原料油进入储油罐暂存，再经过旋转喷射泵输送至生产线原料油预热器加热，加热至210℃后经过滤器过滤进入反应炉装置；（2）反应阶段：空气经主供风机加压后进入多段式反应炉与燃料油以16:1的比例混合燃烧，将燃烧室温度提升至1800
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2100℃，原料油经原料油预热器加热至210℃由反应炉喉管处投入，经压缩空气雾化后喷入反应，油枪采用8支分式串联的方式，可精确控制原料油流量在4500kg/h
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5000kg/h之间，原料油入炉压力控制在2.6MPa
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3.2Mpa，以保障其着色强度，原料油与燃烧室流出的高温高压空气经0.05s
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0.1s的时间进行反应；急冷水采用除盐软水，通过急冷水枪进入反应炉终止反应，将炭黑烟气温度冷却至920℃终止反应进入高温空气预热器，经预空气预热器热交换将入炉风温加热至800℃，炭黑烟气经空气预热器后进入余热锅炉进行部分余热回收，利用余热锅炉产生的高压蒸汽供应生产线的蒸汽需求，再经原料油预热器进行热交换，将炭黑烟气余热利用充分，最后在文丘里管处进行二次软水急冷降温至260℃进入袋虑收集装置；（3）收集球磨处理：二次急冷后的炭黑烟气进入袋滤器箱体进行烟、气分离，炭黑烟尘附着在滤袋外部，经周期脉冲压缩空气振打后脱落至箱体锥斗，经气密阀及绞龙输送至风送管线，粉状炭黑经风送管线输送进入能量球磨机，在能量球磨机前端加入偶联剂及分散剂，球磨机前偶联剂和分散剂以一定的比例加入未造粒的粉状炭黑中，利用球磨机的作用，将粉状炭黑进一步进行粉碎，球磨机中偶联剂和分散剂与粉状炭黑充分混和，并发生碰撞，制造晶格缺陷，激发不饱和键活性，与偶联剂不饱和键反应，接枝生成C－C共价键；（4）粉碎造粒：炭黑烟尘在进入微米粉碎机之前首先通过加装的管道异物清除装置，通过球磨机处理后的炭黑粉尘经输送管进入微米粉碎机将炭黑进一步粉碎至微米状态，经粉碎机粉碎过后的炭黑烟尘进入螺旋输送分离器收集下来，通过螺旋绞龙输送进入湿法造粒机，炭黑在造粒机中与造粒水混合，造粒水为软化除盐水，流量控制在3500kg/h
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4000kg/h，一定浓度的粘结剂配制液通过隔膜式柱塞泵注入静态混合器中与造粒水混合，通过粘结剂的浓度及比例控制炭黑的颗粒强度，造粒机通过绞齿的不断滚动搅拌，使炭黑粉尘形成颗粒均匀粒子；（5）干燥收集：造粒完成后的炭黑粒子进入炭黑干燥机进行脱水干燥，干燥机燃料为可燃尾气，与空气以2:1的比例进入尾气炉燃烧，尾气炉温度保持在1200℃左右，尾气燃烧炉出口温度230℃左右时，炭黑水分含量控制在≤0.25%，干燥过后的炭黑经以多级提升，通过管线上装置的筛选机、自动清磁机、风选吸尘器多次过滤，得到的成品最终进入储罐包装成品。
[0006]优选的，步骤（1）中，原料油采用100%优质蒽油，在使用前经过脱水、脱渣二次工艺
处理，经过处理过后的原料油其水分含量≤0.3%，灰分含量≤0.02%，360℃前馏分≥75%，硫含量≤3000PPm。
[0007]优选的，步骤（2）中，反应炉燃料采用天然气，天然气与空气的比例为1:16，原料油枪为8支环形分布，每支原料油枪的流量单独控制，原料油枪的油量精确的控制在5000kg/h。
[0008]优选的，步骤（4）中，粉状炭黑在进入造粒之前，先进入能量球磨机进行处理，球磨机转速为3600rpm，功率为60kwh。
[0009]优选的，步骤（4）中，在能量球磨机前端粉状炭黑中加入偶联剂二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种塑料母粒色浆用高色素炭黑的生产方法，其特征在于：其处理工艺是，将后处理过程纳入炭黑的生产过程中，在炭黑的生产线上增加能量球磨机，在未造粒的炭黑中添加偶联剂和分散剂，再利用球磨机将炭黑与偶联剂和分散剂混合均匀，利用能量球磨机的能量将炭黑进行粉碎，与偶联剂进行交联，再将分散剂包覆于炭黑微粒的表面，制成色母粒用和色浆用色素炭黑；生产方法步骤为：（1）原料油优化及二次加工：将蒽油经运输车运输到油罐区卸油池，通过卸油口的过滤网初步过滤后，将由原料油卸到卸油池静止沉降48h，期间通过蒸汽盘管给原料油加温保持在70℃
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85℃区间，将沉降后的原料油通过输油泵输送至油渣水三相分离机进行再处理，通过三相分离机的高速离心分离，将原料油脱水、脱渣，二次处理过后的原料油进入储油罐暂存，再经过旋转喷射泵输送至生产线原料油预热器加热，加热至210℃后经过滤器过滤进入反应炉装置；（2）反应阶段：空气经主供风机加压后进入多段式反应炉与燃料油以16:1的比例混合燃烧，将燃烧室温度提升至1800
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2100℃，原料油经原料油预热器加热至210℃由反应炉喉管处投入，经压缩空气雾化后喷入反应，油枪采用8支分式串联的方式，可精确控制原料油流量在4500kg/h
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5000kg/h之间，原料油入炉压力控制在2.6MPa
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3.2Mpa，以保障其着色强度，原料油与燃烧室流出的高温高压空气经0.05s
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0.1s的时间进行反应；急冷水采用除盐软水，通过急冷水枪进入反应炉终止反应，将炭黑烟气温度冷却至920℃终止反应进入高温空气预热器，经预空气预热器热交换将入炉风温加热至800℃，炭黑烟气经空气预热器后进入余热锅炉进行部分余热回收，利用余热锅炉产生的高压蒸汽供应生产线的蒸汽需求，再经原料油预热器进行热交换，将炭黑烟气余热利用充分，最后在文丘里管处进行二次软水急冷降温至260℃进入袋虑收集装置；（3）收集球磨处理：二次急冷后的炭黑烟气进入袋滤器箱体进行烟、气分离，炭黑烟尘附着在滤袋外部，经周期脉冲压缩空气振打后脱落至箱体锥斗，经气密阀及绞龙输送至风送管线，粉状炭黑经风送管线输送进入能量球磨机，在能量球磨机前端加入偶联剂及分散剂，球磨机前偶联剂和分散剂以一定的比例加入未造粒的粉状炭黑中，利用球磨机的作用，将粉状炭黑进一步进行粉碎，球磨机中偶联剂和分散剂与粉状炭黑充分混和，并发生碰撞，制造晶格缺陷，激发不饱和键活性，与偶联剂不饱和键反应，接枝生成C－C共价键；（4）粉碎造粒：炭黑烟尘在进入微米粉碎机之前首先通过加装的管道异物清除装置，通过球磨机处理后的炭黑粉尘经输送管进入微米粉碎机将炭黑进一步粉碎至微米状态，经粉碎机粉碎过后的炭黑烟尘进入螺旋输送分离器收集下来...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新中，王敏，尚吉永，李慎勇，
申请(专利权)人：山东耐斯特炭黑有限公司，
类型：发明
国别省市：