[实用新型]一种橡胶补强用再生补强炭黑的工艺系统

说明书

本实用新型公开了一种橡胶补强用再生补强炭黑的工艺系统，包括送风系统和密封设置的还原炉，所述还原炉上设物料入口、物料出口、进风口和出风口，进风口设于还原炉顶部，出风口设于还原炉底部，进风口与出风口之间设配合物料入口和物料出口的物料输送线；所述送风系统包括风机和连接风机的气体加热炉，气体加热炉连接还原炉的进风口。利用送风系统为还原炉提供高温介质气体，进入还原炉内的高温介质气体由上至下穿过物料，并携带其裂解产生的气态产物脱离物料并从出风口送出，防止微波加热脱除有机质时产生的焦油蒸气冷凝在物料上并将其迅速排出还原炉，避免炭黑受焦油污染而导致的表面结构、表面活性、表面能被破坏，得到具有橡胶补强能力的固态炭黑。

技术领域

本实用新型是一种橡胶补强用再生补强炭黑的工艺系统，具体涉及一种再生裂解炭黑的制备装置，属于炭黑制备设备领域。

背景技术

炭黑是一种主要由碳元素组成的工业碳产品，用途十分广泛，其总产量的90%通常被添加到橡胶制品中，特别是添加到橡胶轮胎中作为增加橡胶强度的补强炭黑来使用。补强炭黑具有较为复杂的微晶结构，即在微观上具有独特的粒径大小、内部结构和表面结构，理论上来说，炭黑基本粒子越小、微晶尺寸越小，微晶边缘、晶格上的缺陷以及不饱和电荷就越多，即其内部、表面微观结构就越复杂，这样炭黑的表面能和表面活性就越高，其添加到橡胶制品中的补强性能就越好。通常补强炭黑的基本粒子粒径在11～500nm，比表面积在31×10³～85×10³㎡/kg，如：N330为26～30nm，比表面积为73×10³～85×10³㎡/kg；N660为49～60nm，比表面积为31×10³～43×10³㎡/kg。

传统炭黑的生产方法很多，例如：灯烟法、槽法、滚筒法、混气法、气炉法、油炉法等，但只有油炉法因生产炭黑品种多、质量好，特别是能生产出优质的补强炭黑，如：N330、N660等，而成为目前主要采用的方法，其产量占炭黑总产量的95%以上。油炉法炭黑生产是以烃类油作为原料，经裂解和不完全燃烧制取炭黑的一种方法，烃类油在我国主要以煤焦油及其蒸馏产品蒽油为主，而每生产1吨炭黑平均需要消耗1.60~1.84吨原料油，消耗最高的可以达到2吨。由此可以知道，油炉法炭黑生产过程中，由于生产原料昂贵、原料及能源消耗巨大，不仅使炭黑生产成本居高难下，还会产生大量碳排放，以及由排放中有害物质造成的环境污染。而另一方面，理论证明，碳元素在通常条件下化学和物理性质都非常稳定，补强炭黑在添加到橡胶并制成成品的过程中并不会发生化学反应或微观结构改变，这是补强炭黑对橡胶制品补强性能非常稳定、持久不变的主要原因。因此通常认为只要能将最初添加到橡胶制品中的原始补强炭黑与有机质完全分离，就能得到补强性能与原始补强炭黑相当的产品。为了节约资源、降低成本、减少直接和间接的环境污染，人们非常希望能回收橡胶制品中的炭黑，并再次加以利用，特别是作为补强炭黑再次使用到橡胶制备中。

但目前回收到的炭黑，通常是通过回转窑或真空热裂解技术，裂解废轮胎而得到的副产炭黑，即传统热解炭黑；不过这种作为副产品得到的炭黑，由于粒子结构被破坏造成质地发硬、颗粒粗大、表面能和表面活性极低，无法在橡胶制品中使用，从而失去经济价值，导致长期占用堆放场地、污染环境。目前已有的再生炭黑方法，均是针对传统热解炭黑采用机械粉碎、改性、除灰分等方法中的一种或多种结合，如：

中国专利CN103265828A公开了一种再生裂解炭黑的固相接枝改性方法（2013.08.28），通过在废旧橡胶、塑料高温裂解产生的热裂解炭黑中加入有机化合物，借助粉磨设备，使有机化合物原位接枝到热裂解炭黑的表面，得到固相接枝改性的再生裂解炭黑。但这种处理都是在已经产生传统热解炭黑后进行的，无论经过怎样处理，原始补强炭黑微观上独特的粒径大小、内部结构、表面结构都已经不存在了，很难使其表面能和表面活性达到原始补强炭黑的水平，这种改性处理传统热解炭黑即便是辅以机械破碎，其橡胶补强性能提升非常小。根据技术常识可以得知，机械破碎难以使炭黑基本粒子达到11～500nm这个范围，因此炭黑粒子比表面积严重下降，在比表面积极低的基础上进行表面改性也难以取得显著效果，无法使炭黑达到橡胶补强的要求。