技术领域
本发明涉及一种炭黑产品及其生产工艺，具体涉及一种高效吸碘可控炭黑产品及其生产工艺。
背景技术
炭黑是包括各类用途的炭黑产品在内的总称，其定义是：炭黑是由烃类（液体、固体、气体的碳氢化合物）裂解和不完全燃烧得到高分散性的黑色粉末，它主要是由碳元素组成。炭黑生产工艺有油炉法及接触法两大类，每类中又有不同的生产工艺，这种多种生产工艺并存现状造成炭黑品质参差不齐，生产效率也相差很大，特别是接触法生产过程中实现对炭黑产品吸碘值预期值控制工艺十分不成熟。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效吸碘可控炭黑产品及其生产工艺，该生产工艺属于接触法中的混气无槽炭黑生产工艺，该生产工艺根据炭黑品质实现了火管高度及烧嘴孔径的的快速更换，大大提高其效率，同时也实现了吸碘值的可控。该工艺生产的产品是色素炭黑，具有流动度高、黑度高、着色力强及光泽度好的特点。
本发明提供的炭黑产品是色素炭黑，包括C611、C311、C111系列炭黑。所述炭黑产品的原料包括：原料油和载燃气，所述原料油与载燃气的重量配比为：360~400:140~240；原料油为蒽油，载燃气为焦炉煤气。
进一步地，所述原料油的水分小于4%，密度为1.13~1.16g/mL，所述焦炉煤气低位发热值≥16500kJ/ m3、H2S≤300mg/m3、NH3≤100mg/m3、萘≤500mg/m3、焦油≤50mg/m3，密度为0.45~0.50kg/m3。
本发明提供的炭黑生产工艺，包括以下步骤：
（1）空气通过自然进风的方式，通过火房底部两侧可调进气口进入火房，这种进风方式不需外加风机节能，而且灯管高度及烧嘴的孔径调节方便；
（2）原料油通过油泵打入蒽油预热罐，通过蒽油计量罐定量给料进入预热釜预热，预热温度控制在160℃~200℃，然后进入气化釜；
（3）在气化釜内原料油气化与载燃气混合，混合的温度控制在300℃~340℃，压力控制在2000℃~2800Pa，然后进入火房内的灯管，通过纵横排列的灯管及上面的烧嘴进行不完全燃烧；
所述载燃气在进入气化釜之前，先通过燃气管道在火房内环绕一周，充分利用了火房余热进行加热，载燃气的温度控制在450℃~550℃，压力控制在2000~2800Pa。
（4）反应后产生的高温产物烟气先与载燃气换热后，进入围绕在火房外的总管道进行风冷换热，使产物烟气的温度降至300℃以下；
（5）产物烟气经过旋风分离器、袋滤器温度降至180℃~200℃后进入气力输送风系统，通过气力输送风机送入造粒机造粒，造粒后经过提升机、筛分机后制成炭黑产品包装入库；
（6）袋滤器中的尾气经净化后外排；
（7）气化釜底部积累的蒽油中的沥青经沥青泵送至沥青罐，沥青罐中高温沥青挥发的沥青气体经沥青洗涤塔后回收。该步骤不但回收了沥青还减少了对环境的污染，既有经济效益还有良好的环境效益。
上述方案中，所述火房内的灯管为纵横排列，设有110~200根，灯管距火房底部的距离为1~3米，灯管上设有烧嘴，烧嘴的孔径为0.3~3mm。
进一步地，所述筛分机选用20~200目筛。
根据市场的变化该生产工艺可以通过快速调节烧嘴的方式来调节产品性能，特别是火房高度及工艺参数调整可以控制产品炭黑的吸碘值。
本发明以蒽油为原料油，以焦炉煤气为载燃气，采用合理的蒽油与焦炉煤气的配比，通过改变传统的固定火管高度为可调火管，固定烧嘴孔径为可调烧嘴孔径，不但提高了生产的效率，而且也实现了炭黑吸碘值的可控。本发明所生产的色素炭黑粒径中等，粒径分布较窄，其表面的活性官能团较高，炭黑经造粒机后，制得C611等系列炭黑产品，因此该生产工艺效率高，可以根据需要调节生产工艺制得不同吸碘值的色素炭黑，并且该产品具有流动度高、黑度高、着色力强及光泽度好的特点，而且原料易采购，生产成本低，已经大规模投入生产，载热气预热采用火房预热工艺是一项节能措施，生产过程中烧嘴更换简洁可以生产不同品质的产品具有很好的经济效益。
本发明的生产工艺所生产的C611系列炭黑主要应用于油墨产品、塑料制品及造纸等行业；C311炭黑主要应用于涂料、皮革制品、油墨、优质的塑料制品等行业，在聚烯烃母粒中具有极佳的抗紫外线，抗氧化性能；C111炭黑主要应用于深黑色涂料、高档塑料机合成纤维调色，唱片、深黑色制品等行业。
附图说明
图1是本发明的混气无槽炭黑生产工艺流程图。
图中1为蒽油储罐；2为预热罐；3为油泵； 4为蒽油计量罐；5为预热釜； 6为气化釜；7为焦炉煤气罐；8为火房；9为反吸风机；10为旋风分离器；11为袋滤器；12为气力输送风机；13为造粒机；14为提升机；15为炭黑储罐；16为包装机；17为沥青泵；18为沥青罐；19为风机；20为沥青洗涤塔。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1：制备C611系列炭黑产品
首先结合图1来说明本发明的工艺流程：
（1）来自于蒽油储罐1的原料油通过油泵3打入蒽油预热罐2，通过蒽油计量罐4定量给料进入预热釜5预热，预热温度控制在160℃~200℃，然后进入气化釜6；
（2）来自于焦炉煤气罐7的载燃气在进入气化釜6之前，先通过燃气管道在火房8内环绕一周，充分利用了火房余热进行加热，载燃气的温度控制在450℃~550℃，压力控制在2000~2800Pa。
（3）在气化釜6内原料油气化与载燃气混合，混合的温度控制在300℃~340℃，压力控制在2000℃~2800Pa，然后进入火房8内的灯管，通过通过纵横排列的140多根灯管及上面的烧嘴进行不完全燃烧。
空气通过自然进风的方式，通过火房底部两侧可调风门进入火房，这种进风方式不需外加风机节能外且调节方便，只需调整火房底部的风门即可。
（4）反应后产生的高温产物烟气先与载燃气换热后，进入围绕在火房8外的总管道进行风冷换热，使产物烟气的温度降至300℃以下。
（5）产物烟气经过旋风分离器10、袋滤器11温度降至180℃~200℃后进入气力输送风系统，通过气力输送风机12送入造粒机13造粒，造粒后经过提升机14、炭黑储罐15、包装机16后制成炭黑产品包装入库。
（6）袋滤器11中的尾气经净化后外排。
（7）气化釜6底部积累的蒽油中的沥青经沥青泵17送至沥青罐18，沥青罐18中高温沥青挥发的沥青气体经沥青洗涤塔20后回收，不但回收了沥青还减少了对环境的污染，既有经济效益还有环境效益。
本实施例采用图1所示的反应装置及上述反应原理制备C611系列炭黑产品，包括以下步骤：
（1）空气通过自然进风的方式，通过火房底部两侧可调风门进入火房，这种进风方式不需外加风机节能外且调节方便，只需调整火房底部的风门即可；
（2）360kg/h原料油通过油泵打入蒽油预热罐，通过计量罐定量给料方式进入预热釜预热，预热温度控制在160℃，然后进入气化釜，
（3）140kg/h载燃气通过其管道在火房内环绕一周充分利用了火房余热进行加热，载燃气的温度控制在450℃，压力控制在1800Pa。
（4）在气化釜内原料油气化与载燃气混合，混合的温度控制在300℃，压力控制在2000Pa，然后进入火房内的灯管，调高灯管高度为距火房底部2.0米及烧嘴直径为2mm；
所述原料油为蒽油，载燃气为焦炉煤气；所述原料油的水分小于4%，密度为1.13g/mL，所述焦炉煤气低位发热值≥16500kJ/ m3、H2S≤300mg/m3、NH3≤100mg/m3、萘≤500mg/m3、焦油≤50mg/m3，密度为0.451kg/m3。蒽油用量为每小时360kg，焦炉煤气用量为每小时310m3。
（5）反应后产生的高温产物烟气先与载燃气换热后，进入围绕在火房外的总管道进行风冷换热，使产物烟气的温度降至300℃以下。
（6）产物烟气经过旋风分离器、袋滤器温度降至180℃后进入气力输送风系统，通过气力输送风机送人入造粒机造粒，造粒后经过斗式提升机、150目筛后制成C611系列炭黑产品包装入库。
（7）所述的袋滤器中的尾气经净化后外排。
本发明的生产工艺所生产的C611系列炭黑产品的测试指标和参考标准如下：
项目 测试值 参考值（GB/T7044-2003） 黑度（反射率） ≤44 ≤44 着色力 % 114 ≥106 DBP吸收值（mL/g） 1.02 ≤1. 2 加热减量（质量分数）% 0.9 ≤4.0 挥发份（质量分数）% 6.0 ≥3.0 灰分（质量分数）% 0.01 ≤0.2 流动度35℃ 24 ≥23 pH 3.1 2~6 比表面积㎡/g 196 80~120
本发明的生产工艺所生产的C611系列炭黑主要应用于油墨产品、塑料制品及造纸等行业。
实施例2：制备C311系列炭黑产品
本实施例采用图1所示的反应装置及上述反应原理制备C311系列炭黑产品，包括以下步骤：
（1）空气通过自然进风的方式，通过火房底部两侧可调风门进入火房，这种进风方式不需外加风机节能外且调节方便，只需调整火房底部的风门即可；
（2）380kg/h原料油通过油泵打入蒽油预热罐，通过给定时间段定量给料方式进入预热釜预热，预热温度控制在180℃，然后进入气化釜，
（3）200kg/h载燃气通过其管道在火房内环绕一周充分利用了火房余热进行加热，载燃气的温度控制在520℃，压力控制在2400Pa。
（4）在气化釜内原料油气化与载燃气混合，混合的温度控制在320℃，压力控制在2100Pa，然后进入火房内的灯管，调高灯管高度为距火房底部1.0米及烧嘴直径为1.6mm；
所述原料油为蒽油，载燃气为焦炉煤气；所述原料油的水分小于4%，密度为1.13g/mL，所述焦炉煤气低位发热值≥16500kJ/ m3、H2S≤300mg/m3、NH3≤100mg/m3、萘≤500mg/m3、焦油≤50mg/m3，密度为0.451kg/m3。蒽油用量为每小时380kg，焦炉煤气用量为每小时443m3。
（5）反应后产生的高温产物烟气先与载燃气换热后，进入围绕在火房外的总管道进行风冷换热，使产物烟气的温度降至300℃以下。
（6）产物烟气经过旋风分离器、袋滤器温度降至190℃后进入气力输送风系统，通过气力输送风机送人入造粒机造粒，造粒后经过斗式提升机、180目筛后制成C311系列炭黑产品包装入库。
（7）所述的袋滤器中的尾气经净化后外排。
本发明的生产工艺所生产的C311系列炭黑产品的测试指标和参考标准如下：
项目 测试值 参考值GB/T7044-2003 黑度（反射率） ≤32 ≤32 着色力 % 128 ≥109 DBP吸收值（mL/g） 1.04 ≤1.3 加热减量（质量分数）% 1.16 ≤5.0 挥发份（质量分数）% 6.7 ≥3.0 灰分（质量分数）% 0.05 ≤0.2 流动度35℃ 23 ≥16 pH 2.5 2~6 比表面积㎡/g 262 150~400
本发明的生产工艺所生产的C311系列炭黑主要应用于涂料、皮革制品、油墨、优质的塑料制品等行业，在聚烯烃母粒中具有极佳的抗紫外线，抗氧化性能。
实施例3：制备C111系列炭黑产品
本实施例采用图1所示的反应装置及上述反应原理制备C111系列炭黑产品，包括以下步骤：
（1）空气通过自然进风的方式，通过火房底部两侧可调风门进入火房，这种进风方式不需外加风机节能外且调节方便，只需调整火房底部的风门即可；
（2）400kg/h原料油通过油泵打入蒽油预热罐，通过给定时间段定量给料方式进入预热釜预热，预热温度控制在200℃，然后进入气化釜，
（3）240kg/h载燃气通过其管道在火房内环绕一周充分利用了火房余热进行加热，载燃气的温度控制在550℃，压力控制在2800Pa。
（4）在气化釜内原料油气化与载燃气混合，混合的温度控制在340℃，压力控制在2200Pa，然后进入火房内的灯管，调高灯管高度为距火房底部为1.5m及烧嘴直径为1.2mm；
所述原料油为蒽油，载燃气为焦炉煤气；所述原料油的水分小于4%，密度为1.13g/mL，所述焦炉煤气低位发热值≥16500kJ/ m3、H2S≤300mg/m3、NH3≤100mg/m3、萘≤500mg/m3、焦油≤50mg/m3，密度为0.451kg/m3。蒽油用量为每小时400kg，焦炉煤气用量为532m3。
（5）反应后产生的高温产物烟气先与载燃气换热后，进入围绕在火房外的总管道进行风冷换热，使产物烟气的温度降至300℃以下。
（6）产物烟气经过旋风分离器、袋滤器温度降至200℃后进入气力输送风系统，通过气力输送风机送人入造粒机造粒，造粒后经过斗式提升机、200目筛后制成C111系列炭黑产品包装入库。
（7）所述的袋滤器中的尾气经净化后外排。
本发明的生产工艺所生产的C111系列炭黑产品的测试指标和参考标准如下：
项目 测试值 参考值GB/T7044-2003 黑度（反射率） ≤20 ≤20 着色力 % 144 ≥109 DBP吸收值（mL/g） 1.13 ≤1.8 加热减量（质量分数）% 1.8 ≤6.0 挥发份（质量分数）% 8.2 ≥3.0 灰分（质量分数）% 0.01 ≤0.5 流动度35℃ 27 ≥18 pH 2.1 2~6 比表面积㎡/g 333 200~600
本发明的生产工艺所生产的C111系列炭黑主要应用于深黑色涂料、高档塑料机合成纤维调色，唱片、深黑色制品等行业。