[发明专利]一种炭黑及其生产工艺

说明书

本发明公开了一种炭黑及其生产工艺，涉及炭黑生产技术领域。所述炭黑由乙烯油作为原料油，碳酸钾作为添加剂，天然气作为燃料制备所得；所述碳酸钾配制成碳酸钾质量浓度为1.5‑2.0％的水溶液使用；所述原料油与添加剂溶液进入反应炉的质量流量比为(1000‑1500):1。由本发明所述炭黑制备的产品的生热量少，磨耗低，强度高，适合应用于多个领域中。

技术领域

本发明涉及炭黑生产技术领域，尤其涉及一种低生热高耐磨炭黑及其生产工艺。

背景技术

近些年，汽车工业和交通运输业的高速发展促使越来越多的研究者将目光聚焦于轮胎的改性上，随着可持续发展、节能减排的概念深入人心，人们对汽车的节能性与安全性的要求也日益加深。就节能而言，轮胎滚动阻力越小，汽车的油耗越低。轮胎的滚动阻力越大，轮胎的疲劳生热越高，导致轮胎的使用寿命和安全性大大降低。“绿色轮胎”的要求是节能、安全、耐用，如何有效降低轮胎滚动阻力，减少生热量，提高轮胎的使用寿命是目前的研究重点。目前纳入ASTM标准的N234炭黑其耐磨性能优于N220，加工分散性能好，但是含有N234的胶料生热较高，滚动阻力、滞后损失较大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种低生热高耐磨，同时具有类似N234的高结构、优良的补强和分散性的炭黑及其生产工艺。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种炭黑，所述炭黑由乙烯油作为原料油、碳酸钾溶液作为添加剂溶液、天然气作为燃料在制备设备中制备所得；所述添加剂溶液中，碳酸钾的质量浓度为1.5-2.0％，溶剂为水；所述原料油与添加剂溶液进入制备设备中的反应炉的质量流量比为(1000-1500):1。经本发明申请人多次实验验证，以所述比例制备出来的炭黑的结构(性)最高。

优选地，所述原料油中水的质量分数低于0.5％。

此外，本发明公开了一种所述炭黑的生产工艺，所述生产工艺包括如下步骤：

(1)将压缩空气过滤、除杂，再预热至600-660℃；

(2)将预热的压缩空气、天然气和添加剂溶液送入反应炉内，在1900-1950℃下进行燃烧反应；

(3)将原料油预热至200-250℃，然后加入反应炉内进行裂解反应，产生炭黑烟气；

(4)将步骤(3)所述炭黑烟气进行两次急冷；

(5)收集急冷后的炭黑烟气，然后粉碎、造粒、干燥、除杂、磁选等精制得到所述炭黑。

优选地，所述步骤(1)中，压缩空气预热前的温度为80-120℃，预热至600-660℃用时3-5s。

优选地，所述步骤(2)中，压缩空气进入反应炉的流量为9.6-10.0km³/h。控制流量的目的是为了控制反应的温度，进而控制产品的粒径。

优选地，所述步骤(3)中，原料油预热前的温度为60-90℃，预热至200-250℃用时3-5分钟。

优选地，所述步骤(3)中，原料油的入炉压力为2.5-2.8MPa。设定此压力范围的目的是为了确保原料油的雾化效果良好。

优选地，所述步骤(3)中，原料油的入炉流量为2500-2800kg/h，裂解时间为15-25μs。

本发明申请人通过实验研究发现，原料油的入炉流量设置为上述范围时，可以有效地控制产品的粒径在所需范围内。

优选地，所述步骤(4)中，第一次急冷在反应炉中进行，急冷水压力为0.7-1.3MPa，将炭黑烟气降温至750-770℃，然后使炭黑烟气依次经过空气预热器和原料油预热器，最后进行第二次急冷，第二次急冷的水压力为0.7-1.3MPa，使炭黑烟气进一步降温至250-270℃。