一种粉体色素炭黑制备工艺及装置的制作方法
本发明是关于化工，特别是关于一种色素炭黑制备工艺及炭黑加工设备。
背景技术：
1、现有的炉法生产的炭黑粒子较粗，表面官能团较少，且呈碱性，ph>7，炭黑生产现有油炉法结构决定了产量决定了炭黑的性能指标，为了提高炭黑的质量，工业上进行后期处理，如氧化、接枝等特殊技术，特种炭黑在于炭黑的其他特殊行业的应用，其中主要的指标是分散性和着色强度。以臭氧为氧化剂的气相氧化炭黑技术，对炭黑表面和一次结构进行深层次的氧化改性处理，使其表面含氧官能团增多，结构深度氧化而改变并提升比面积，含氧量增加，ph降低使得炭黑易于分散且流变性好，也使炭黑的着色强度适当提升，提高炭黑黑度和亮度。氧化炭黑技术机理：在湿法造粒过程中以稀硝酸水溶液造粒，液相对炭黑进行轻度氧化，由于方法简便易行，一直是工业上制备槽法炉黑的方法之一。臭氧氧化法属气相氧化过程，炭黑表面氧化改性的机理是固定氧在炭黑微观结构上通过形成氧化物，使炭黑的表面积、化学基团、孔隙率及导电性改变。粉体炭黑经过氧化，炭黑表面的化学键合氧发生了质和量的变化，大量的生成酸性表面氧化物如羧基、酚羟基、醌基和内酯基等。借助氧化炭黑技术的应用进行低成本的开发，含氧官能团高的炭黑，挥发性高，色调可调性好，其流动度性高，活性提升具有亲水性的特点，实现炭黑氧化技术的开发和应用。
2、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种粉体色素炭黑制备工艺及装置，其能够以现有粉状纯净炭黑为原料进行加工，实现高纯净度粉状氧化色素炭黑的批量生产装置。
2、为实现上述目的，本发明的粉体色素炭黑制备工艺，包括以下步骤：
3、一种粉体色素炭黑制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
4、s1：利用臭氧工艺发生装置空气制备臭氧；
5、s2：对步骤s1中的产物臭氧进行温度加热控制，将臭氧气体温度由30℃加热至90℃，并对气体进行干燥除湿，同时提前预备对粉体炭黑的加热加速氧化阶段提供热量并对粉体炭黑进行干燥处理；
6、s3：通过粉体给料料仓装置精准控制下料物料粉体炭黑的称重重量；
7、s4：将步骤s2中臭氧、s3中的物料进行沸腾式流化氧化反应，粉体炭黑在一定的气流下流化上浮，床层高度受气流流速控制，粉体炭黑不断地氧化过程，粉体炭黑上浮过程，在滤袋脉冲喷吹的作用下，粉体炭黑再次下浮的往复过程中流化，进行炭黑物料和气体分离，对成品粉体炭黑物料臭氧氧化后处理收集；
8、s5：步骤s4的成品色素炭黑下料，对步骤s4的产物的粒度、吸油值、炭黑着色强度、ph、流动度进行检测，若检测不达标则继续调整所述沸腾式流化氧化反应的时间，重复上述s4步骤，直至检测达标，成品色素炭黑进入下料分离仓由下料气动蝶阀控制下料，确定整套工艺流程参数；
9、s6：并通过s1、s4步骤中控制气体温度、臭氧气体浓度流量调节、沸腾式流化氧化反应时间，对应炭黑物料重量进行调节，排放气体浓度含量，保证臭氧浓度0泄漏，流量检测合格后排放。
10、所述步骤s2中对臭氧气体加热温度进行控制。
11、所述步骤s3中对给料料仓装置下料称重精准控制。
12、所述步骤s4中物料进行沸腾式流化连续物料可控氧化反应，采用阀结构式气流分布板，防止气流勾留和粉体流化粘结结构装置。
13、s5中下料检测，粉状炭黑粒度小于12，炭黑吸油值：80 ~ 100，炭黑着色强度：100~ 120，ph小于等于4。
14、一种粉体色素炭黑制备装置，其特征在于，包括：
15、臭氧发生装置，臭氧发生装置包括有臭氧发生器；
16、臭氧气体加热装置，臭氧气体加热装置包括有加热器；
17、给料料仓控制装置，给料料仓控制装置包括有粉体料仓，料仓出口安装有阀门；
18、沸腾式流化反应器装置，沸腾式流化反应器装置包括有沸腾式流化反应仓，反应仓上段安装有滤袋，反应仓下端安装有产品炭黑下料分离仓；
19、成品色素炭黑下料控制装置，成品色素炭黑下料控制装置包括有安装于反应仓、产品炭黑下料分离仓之间的气流分布板结构式控制阀，产品炭黑下料分离仓设有下料控制阀；
20、引风装置，引风装置包括有尾气破坏器，尾气破坏器出口端通过第七管道连通有引风机；
21、所述的臭氧发生器的出气口连接有第一管道，第一管道中安装有加热器，加热器的出气口分别连接有第四管道、第五管道，第四管道连通至产品炭黑下料分离仓，第五管道连通至尾气破坏器入口端；
22、所述的粉体料仓通过第三管道连通至沸腾式流化反应仓实现供料；
23、沸腾式流化反应仓顶部废气排气出口与尾气破坏器的入口端之间设置有第六管道。
24、所述的气流分布板结构式控制阀为气动控制翻板蝶阀，设置有阀体及可转动的气流流道分布式阀板，所述的气流流道分布式阀板上通过固定框安装有气固分离筛，所述的阀板设置有气流孔。
25、所述的固定框和气固分离筛与气流流道分布式阀板通过固定螺栓紧固。
26、所述阀板设置有直径<1~2mm孔，均匀分布。
27、在本发明的一个或多个实施方式中，所述步骤s1中臭氧气体流量为18nm3/h，臭氧浓度为500g。
28、在本发明的一个或多个实施方式中，所述步骤s2中对步骤s1中的产物臭氧进行温度加热控制，将臭氧气体温度范围30℃~90℃。
29、本发明工艺过程：将高纯净粉体炭黑原料装入给料料仓装置内，粉体炭黑的称重重量，通过下料蝶阀精准控制物料粉体炭黑的下料重量，至沸腾式流化反应器装置内。臭氧发生装置空气制备臭氧后气体进行温度加热控制，将臭氧气体温度由30℃加热至90℃，气体进行干燥除湿，提升粉体炭黑深度氧化对粉体炭黑的加热加速氧化阶段，同时提供热量并对粉体炭黑进行干燥处理的作用功能，加热后臭氧气体经过通道和沸腾式流化反应器装置气动控制蝶阀上部的气流流道分布式阀板，输入臭氧流化沸腾式流化氧化反应装置内粉体炭黑，使炭黑充分氧化，形成色素炭黑，将制得的色素炭黑经产品炭黑下料分离仓和下料阀出口输出至成品罐中，并将产生的尾气经反应仓顶部的废气出口输出至尾气处理装置处理后放空。
30、在本发明的一个或多个实施方式中，所述沸腾式流化氧化反应装置中设有气流分布板结构式控制阀，阀板结构设气流分布板，用于臭氧气体的气流有效分布，防止粉体炭黑的勾留和粘结粘附，同时为臭氧气流输送通道，阀板结构设气固分离筛，防止粉炭的下窜干扰。尾气破坏器工作原理是臭氧在温度升高时快速分解成氧气。
31、与现有技术相比，本发明通过利用臭氧工艺发生装置空气制备臭氧，对臭氧进行温度加热控制，将臭氧气体温度由30℃加热至90℃，并对气体进行干燥除湿，预制对粉体炭黑的加热加速氧化阶段提供热量并对粉体炭黑进行干燥处理，通过粉体下料料仓装置精准控制下料物料粉体炭黑的称重重量，炭黑物料输送至沸腾式流化床氧化反应，并物料和气体分离对成品粉体炭黑物料臭氧氧化后处理收集，成品色素炭黑下料，产物的粒度、吸油值、炭黑着色强度、ph、流动度通过所述电加热器控制气体温度、沸腾式流化反应氧化的时间、臭氧气体浓度流量调节、对应炭黑物料重量进行调节，排放气体浓度含量，保证臭氧浓度0泄漏，流量检测合格后排放的调整，直至检测达标，下料，确定整套工艺流程参数，该工艺能够以现有粉体或粒状炭黑为原料进行加工，实现高纯净度粉状色素炭黑的批量生产，完成整套制备流程。
技术特征：
1.一种粉体色素炭黑制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的粉体色素炭黑制备工艺，其特征在于，所述步骤s2中对臭氧气体加热温度进行控制。
3.如权利要求1所述的粉体色素炭黑制备工艺，其特征在于，所述步骤s3中对给料料仓装置下料称重精准控制。
4.如权利要求1所述的粉体色素炭黑制备工艺，其特征在于，所述步骤s4中物料进行沸腾式流化连续物料可控氧化反应，采用阀结构式气流分布板，防止气流勾留和粉体流化粘结结构装置。
5.如权利要求1所述的粉体色素炭黑制备工艺，其特征在于，s5中下料检测，粉状炭黑粒度小于12，炭黑吸油值：80 ~ 100，炭黑着色强度：100 ~ 120，ph小于等于4。
6.一种粉体色素炭黑制备装置，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的粉体色素炭黑制备装置，其特征在于：所述的气流分布板结构式控制阀为气动控制翻板蝶阀，设置有阀体及可转动的气流流道分布式阀板，所述的气流流道分布式阀板上通过固定框安装有气固分离筛，所述的阀板设置有气流孔。
8.根据权利要求6所述的一种粉体色素炭黑制备装置，其特征在于：所述的固定框和气固分离筛与气流流道分布式阀板通过固定螺栓紧固。
9.根据权利要求6所述的一种粉体色素炭黑制备装置，其特征在于：所述阀板设置有直径<1~2mm孔，均匀分布。
技术总结
本发明公开了一种色素粉体炭黑制备工艺及装置，对臭氧进行温度加热控制，将臭氧气体温度由30℃加热至90℃，臭氧气体和炭黑物料输送至沸腾式流化床氧化反应，并物料和气体分离对成品粉体炭黑物料臭氧氧化后处理收集，成品色素炭黑下料，产物的粒度、吸油值、炭黑着色强度、PH、流动度通过所述电加热器控制气体温度、沸腾式流化反应氧化的时间、臭氧气体浓度流量调节、对应炭黑物料重量进行调节，排放气体浓度含量，保证臭氧浓度0泄漏，该工艺能够以现有粉体或粒状炭黑为原料进行加工，实现高纯净度粉状色素炭黑的批量生产，完成整套制备流程。
技术研发人员：王伟兴,尤金琰,毛卫良,张学煜,吴美红,顾锋,王军晓
受保护的技术使用者：苏州宝化炭黑有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23