專利名稱：一種煤焦油基導(dǎo)電炭黑的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤焦油基導(dǎo)電炭黑的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電炭黑是一種加入絕緣聚合物(如塑料、橡膠)形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)臨界濃度(閾值)
比一般炭黑大得多、電阻系數(shù)比一般炭黑小得多的高性能炭黑。我國目前生產(chǎn)廠家很少。中
橡集團炭黑工業(yè)設(shè)計院的導(dǎo)電炭黑開發(fā)雖然較早，但是規(guī)模比較小，原料主要是乙烯焦油
和石油澄清油。在我國如山西省這樣的地方，因焦化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生大量的煤焦油，如果能
夠利用煤焦油做原料生產(chǎn)導(dǎo)電炭黑，會大大降低生產(chǎn)成本。 發(fā)明目的 本發(fā)明目的是為克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種生產(chǎn)投資少、安全性大的煤 焦油基導(dǎo)電炭黑的生產(chǎn)方法。 常規(guī)的多段式炭黑爐一般包括燃燒段、轉(zhuǎn)化段和反應(yīng)段。本發(fā)明在常規(guī)的多段式 炭黑爐中，利用煤層氣(甲烷氣)、焦?fàn)t煤氣兩種高熱值煤氣的調(diào)節(jié)來提高導(dǎo)電炭黑的燃 燒溫度，控制導(dǎo)電炭黑表面的含氧基團、降低電阻率；在炭黑爐的轉(zhuǎn)化段和反應(yīng)段中通過 降低原料油的入爐速度，延長導(dǎo)電炭黑瞬間生成聚集的停留時間，保障炭黑原料油霧化、 裂解，形成灰分較低(0. 10-0. 15% )、吸油值相對高(DBP，110-250ml/100mg)、電阻率低 (100-102 Q. cm)的導(dǎo)電炭黑。
本發(fā)明方法是 (1)在多段式炭黑爐燃燒段進料管的軸線兩側(cè)分別安裝兩組雙火噴嘴，兩組雙火 噴嘴之間相隔約10cm ;每組雙火噴嘴呈180°的對應(yīng)關(guān)系，使煤氣與空氣混合后，形成內(nèi)外 兩個火環(huán)，提高燃燒溫度800°C IOO(TC。 雙火噴嘴采用TS01型噴嘴。通過設(shè)置雙火噴嘴，使得煤焦油基芳烴熱裂解的溫度 較常規(guī)炭黑爐提高80(TC IOO(TC，可達到1900°C ; (2)在轉(zhuǎn)化段入口處，通過物料管道閥門將原有文氏喉管控制閥切入角調(diào)小 10° 15° ，通過閥門螺栓縮小文氏喉管15 20%的開度，使得喉管直徑縮小為62 86mm，形成與燃燒段0. 01 0. 10MPa的壓差，優(yōu)選0. 03 0. 05MPa壓差。提高炭黑物料流 在爐中噴射的進深度，平衡煤焦油基芳烴瞬間裂解的速度，保證導(dǎo)電炭黑粒徑、孔隙率的控 制。 通過改變物料切入角、縮小喉管直徑，使炭黑爐物料管內(nèi)流量減少，管內(nèi)流量的降 低使沿程阻力損失大為減少，而且減少量遠遠超過噴嘴產(chǎn)生的局部阻力損失。由此減小了 原來沿程阻力系數(shù)4的15_35%，延長導(dǎo)電炭黑在反應(yīng)段生成聚集的停留時間為普通炭黑 生產(chǎn)的2-3倍。 (3)采用美國F0XB0R0公司的I/ASeriesDCS分散控制系統(tǒng)，按照煤層氣焦?fàn)t 煤氣兩種燃料l : 1 5 : 1的正比值與所需爐溫1500 190(TC的關(guān)系調(diào)節(jié)，使?fàn)t體反 應(yīng)段溫度達到1700-180(TC，有效除去炭黑表面氧。對炭黑表面的降氧率比普通炭黑提高30-95%。煤焦油基導(dǎo)電炭黑電阻為100 105Q.Cm，分散均勻且速度快。優(yōu)選10° 10^.Cm。煤層氣中95%是甲烷成分，熱值高達8800X4. 18KJ/N m 焦?fàn)t煤氣熱值為 4200X4. 18KJ/N m3。 本發(fā)明以油爐法這一炭黑生產(chǎn)的主要方法為基礎(chǔ)，將普通多段炭黑爐的溫度提 高，通過設(shè)備改制、原料精制，使得生的焦油基導(dǎo)電炭黑的性能大大提高，生產(chǎn)投資少、安全 性大。按照本發(fā)明方法生產(chǎn)的YD210、 YD250等系列導(dǎo)電炭黑產(chǎn)品，經(jīng)過GB3071-82石墨電 極測定法測定表明，與美國"卡博特(Cabot)"、"德固薩(Degussa)"等產(chǎn)品的質(zhì)量相近，經(jīng) 多家電纜、塑料制品廠家的應(yīng)用研究顯示電阻值低且分散性好，產(chǎn)品價格僅為國外同類產(chǎn) 品的1/2 1/3，潛在的市場需求巨大。
具體實施例方式
TS01型噴嘴采用中橡集團炭黑工業(yè)研究設(shè)計院產(chǎn)品，能抗高溫、耐腐蝕，油嘴噴射 孔采用雙圓錐收斂形，形狀尺寸準確，表面粗糙度極小，因而噴射狀況好，效率高。
在炭黑爐中，煤氣150mVh，原料油的流量690kg/h，降低原料油的入爐速度，延 長導(dǎo)電炭黑瞬間生成聚集的停留時間；在爐溫175(TC下進行不完全燃燒，經(jīng)冷卻、濕法 造粒后得到的導(dǎo)電炭黑電阻為2.6Q cm(電阻率為10°Q cm)，對應(yīng)的BDP吸油值= 220ml/100mg。所得數(shù)據(jù)是直接按照GB6717-86粉末炭素材料電阻率測試方法、GB3071-82 石墨電極測定方法進行的。同時所得的導(dǎo)電炭黑比表面積115m7g，分散性好。
稱取100目以下按照本發(fā)明方法生產(chǎn)的導(dǎo)電炭黑和普通多段爐的炭黑各lg，于 50ml茄形瓶中，移液管移入10mlNaOH堿溶液，在超聲波振蕩器分散20min，10(TC下加熱回 流1. 5hr移出炭黑和堿液的混合物過濾，在得到的濾液中加入甲基紅(0. 2%乙醇溶液)、溴 甲酚綠(0.2%乙醇溶液)混合指示劑，利用鹽酸進行滴定至指示劑呈紅色，然后加熱至沸 騰(呈綠色)，再用鹽酸滴定至終點(呈暗紅色)，依照上述實驗步驟做平行實驗，并用三種 不同的堿做同樣的實驗，依據(jù)測量所得數(shù)據(jù)，得出導(dǎo)電炭黑比普通炭黑的氧含量低87.2%。
取按照本發(fā)明方法生產(chǎn)的YD210#、250#導(dǎo)電炭黑與美國Cabot200#、日本116#作 純度(除灰分)、相對電阻率的結(jié)構(gòu)或吸油值、相對分散性的碘值或比表面積指標(biāo)比較，得 到的結(jié)果如下表所示。
產(chǎn)品來源灰分(％ )結(jié)構(gòu) 吸油值(DBP) ml/100mg碘值 分散性電阻率 Q . Cm
美國Cabot200#0. 0611945. 2100-102
日本116#0. 1613848. 9100-102
YD210#0. 1412150.6/+++100-102
YD250#0. 1023080.5/++++100-101
權(quán)利要求
一種煤焦油基導(dǎo)電炭黑的生產(chǎn)方法，其特征是(1)在多段式炭黑爐燃燒段進料管的軸線兩側(cè)上，分別安裝兩組雙火噴嘴，兩組雙火噴嘴之間相隔約10cm；每組雙火噴嘴呈180°的對應(yīng)關(guān)系，使煤氣與空氣混合后，形成內(nèi)外兩個火環(huán)，提高燃燒溫度800℃～1000℃；雙火噴嘴采用TS01型噴嘴；(2)在轉(zhuǎn)化段入口處，通過物料管道閥門將原有文氏喉管控制閥切入角調(diào)小10°～15°，通過閥門螺栓縮小文氏喉管15～20％的開度，使得喉管直徑縮小為62～86mm，形成與燃燒段0.01～0.10MPa的壓差，提高炭黑物料流在爐中噴射的進深度，平衡煤焦油基芳烴瞬間裂解的速度，保證導(dǎo)電炭黑粒徑、孔隙率的控制；(3)采用美國FOXBORO公司的I/ASeriesDCS分散控制系統(tǒng)，按照煤層氣焦?fàn)t煤氣兩種燃料1∶1～5∶1的正比值與所需爐溫1500～1900℃的關(guān)系調(diào)節(jié)，使?fàn)t體反應(yīng)段溫度達到1700-1800℃，有效除去炭黑表面氧；煤層氣中95％是甲烷成分，熱值高達8800×4.18KJ/N m3，焦?fàn)t煤氣熱值為4200×4.18KJ/N m3。
2. 如權(quán)利要求1所述的煤焦油基導(dǎo)電炭黑的生產(chǎn)方法，其特征是轉(zhuǎn)化段入口處與燃燒 段的壓差是0. 03 0. 05MPa。
全文摘要
一種煤焦油基導(dǎo)電炭黑的生產(chǎn)方法，目的是生產(chǎn)投資少、安全性大；本發(fā)明在多段式炭黑爐燃燒段進料管的軸線兩側(cè)安裝兩組雙火噴嘴，使煤氣與空氣混合后，形成內(nèi)外兩個火環(huán)，提高燃燒溫度800℃～1000℃；在轉(zhuǎn)化段入口處，通過物料管道閥門將原有文氏喉管控制閥切入角調(diào)小10°～15°，通過閥門螺栓縮小文氏喉管15～20％的開度，使得喉管直徑縮小為62～86mm，形成與燃燒段0.01～0.10MPa的壓差；采用分散控制系統(tǒng)，按照煤層氣焦?fàn)t煤氣兩種燃料1∶1～5∶1的正比值與所需爐溫1500～1900℃的關(guān)系調(diào)節(jié)，使?fàn)t體反應(yīng)段溫度達到1700-1800℃，有效除去炭黑表面氧。
文檔編號C09C1/50GK101787226SQ20101011139
公開日2010年7月28日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者劉東玉, 劉東良, 周華忠, 張巍 申請人:山西永東化工股份有限公司