一种连续法疏水白炭黑的生产装置的制作方法

本发明涉及一种疏水白炭黑的生产装置，尤其涉及一种连续法疏水白炭黑的生产装置。

背景技术：

目前本技术领域内主要疏水白炭黑生产方法为搅拌反应釜间歇生产，也有少数采用多级流化床式连续反应装置。其中，间歇式疏水白炭黑生产装置产能小，产品均一性差。而多级流化床式反应装置的配套设备多，各流化床之间物料输送和床层高度控制复杂，且需要惰性气体作为动力。流化床式反应装置因需要保持白炭黑一定的流化态来维持较好的气固相接触，需要较大的改性剂蒸汽流量，导致改性剂的单程转化率低，原料消耗大。流化床式反应装置在遇到切换不同疏水白炭黑型号时因床内物料清理困难，需要更多的切换时间和产生更多中间料。

技术实现要素：

本发明的目的是要提供一种连续法疏水白炭黑的生产装置。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

本发明包括脱氧器、转窑反应器、流化床反应器、改性剂蒸发器、改性剂预热器，所述脱氧器的下端一侧设置有内外相通的白炭黑入口和氮气入口，所述脱氧器的上端出料口通过一个安装壳体与所述转窑反应器的一端转动连接，所述安装壳体上设置有尾气排出口，所述转窑反应器的另一端与所述流化床反应器的一侧进料口转动连接，所述脱氧器、所述转窑反应器和所述流化床反应器的外表面均包覆有电加热器，所述改性剂蒸发器的进料端为改性剂入口，所述改性剂蒸发器的出料端与所述改性剂预热器的进料端连接，所述改性剂预热器的出料端与所述流化床反应器下端相通连接，所述流化床反应器的中段一侧设置有疏水白炭黑出口，所述转窑反应器的一端的外圆上设置有齿圈，所述齿圈与驱动装置连接。

作为改进，所述脱氧器的上端设置有脱氧除尘器，所述脱氧除尘器的上端设置有脱氧器尾气出口。

进一步，所述脱氧器的出料口通过脱氧器卸料机与安装壳体相通连接。

作为改进，所述尾气排出口连接有尾气除尘器，所述尾气除尘器下端的出料口通过尾气除尘器卸料机与所述安装壳体的进料口连接。

作为改进，所述尾气除尘器的上端排气口连接有尾气循环风机，所述尾气循环风机的排气端接入所述流化床反应器的下端，所述尾气循环风机与所述流化床反应器之间连接的管道上设置有反应尾气出口。

优选的，所述流化床反应器内的下端设置有气体分布器。所述流化床反应器的上端设置有料位计接口。

优选的，所述转窑反应器的内壁上设置均匀分布设置有翻料板。

进一步，所述安装壳体与所述转窑反应器之间通过转窑反应器密封件转动连接，所述转窑反应器与所述流化床反应器之间通过转窑反应器密封件转动连接，所述转窑反应器的两端外圆上设置有滚圈，所述滚圈位于支架上，并能够相对转动。

进一步，所述转窑反应器密封件上设置有密封氮气入口。

本发明的有益效果是：

本发明是一种连续法疏水白炭黑的生产装置，与现有技术相比，本发明的装置具有白炭黑的脱氧和预热、白炭黑常规处理、白炭黑深度处理、改性剂蒸发和预热、改性剂尾气循环回用几个功能段，设备进行连续生产，提高疏水白炭黑产能，并且产品均一性高，操作简单，且使得改性剂的转化率提高，降低消耗，具有推广应用的价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中a部分局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示：本发明包括脱氧器1、转窑反应器3、流化床反应器8、改性剂蒸发器10、改性剂预热器15，所述脱氧器1的下端一侧设置有内外相通的白炭黑入口18和氮气入口19，所述脱氧器1的上端出料口通过一个安装壳体与所述转窑反应器3的一端转动连接，所述安装壳体上设置有尾气排出口，所述转窑反应器3的另一端与所述流化床反应器8的一侧进料口转动连接，所述脱氧器1、所述转窑反应器3和所述流化床反应器8的外表面均包覆有电加热器6，所述改性剂蒸发器10的进料端为改性剂入口22，所述改性剂蒸发器10的出料端与所述改性剂预热器15的进料端连接，所述改性剂预热器15的出料端与所述流化床反应器8下端相通连接，所述流化床反应器8的中段一侧设置有疏水白炭黑出口23，所述转窑反应器3的一端的外圆上设置有齿圈16，所述齿圈16与驱动装置连接。

作为改进，所述脱氧器1的上端设置有脱氧除尘器2，所述脱氧除尘器2的上端设置有脱氧器尾气出口20。改性剂反应尾气使用使用袋式的脱氧除尘器2回收白炭黑，使用风机或压缩机回收改性剂，改性剂经增压后返回流化床和回转窑。

进一步，所述脱氧器1的出料口通过脱氧器卸料机11与安装壳体相通连接。

作为改进，所述尾气排出口连接有尾气除尘器13，所述尾气除尘器13下端的出料口通过尾气除尘器卸料机12与所述安装壳体的进料口连接。

作为改进，所述尾气除尘器13的上端排气口连接有尾气循环风机14，所述尾气循环风机14的排气端接入所述流化床反应器8的下端，所述尾气循环风机14与所述流化床反应器8之间连接的管道上设置有反应尾气出口24。

优选的，所述流化床反应器8内的下端设置有气体分布器9。所述流化床反应器8的上端设置有料位计接口17。气体分布器9为弧形或者锥形分布器，分布器上下都设有进气口，分布器上侧进气口分2～24组沿同一平面切线方向进流化床。

优选的，所述转窑反应器3的内壁上设置均匀分布设置有翻料板4。

进一步，所述安装壳体与所述转窑反应器3之间通过转窑反应器密封件5转动连接，所述转窑反应器3与所述流化床反应器8之间通过转窑反应器密封件5转动连接，所述转窑反应器3的两端外圆上设置有滚圈7，所述滚圈7位于支架上，并能够相对转动。

进一步，所述转窑反应器密封件5上设置有密封氮气入口21。

本发明的工作原理如下：

白炭黑原料粉体通过白炭黑入口18进入脱氧器1中，在脱氧器的氮气入口19持续通入氮气，通过氮气的通入将白炭黑的空隙中的氧气置换为氮气，此过程对后续改性剂通入后的反应安全至关重要。在脱氧器的筒体表面设计有电加热带，电加热带的作用即可以加速白炭黑空隙中的氧气的脱除又可以将白炭黑预热至改性反应温度，在白炭黑进入反应装置后就可以直接发生反应，无需再进行升温等工作。在脱氧器的顶部设计有脱氧除尘器2该除尘器为袋式过滤器结构使用高温覆膜滤袋，压缩氮气为反吹气，该除尘器可以防止白炭黑的损失又可以降低尾气中粉尘量。

脱氧器内的白炭黑通过脱氧器卸料机11将白炭黑输送至转窑反应器3内，脱氧器卸料机输送白炭黑同时还可以杜绝脱氧器和转窑反应器之间的气体互串的安全隐患。白炭黑以一定的温度进入转窑反应器后在反应器内保持一定的料位，此料位可以通过流化床反应器8顶部的料位计接口17所安装的料位计来监测。在转窑反应器的内壁设计有翻料板4，翻料板可以将转窑下部的白炭黑随转窑转动不断的扬起并与转窑内的改性剂蒸汽接触，在转窑的外壁设计有电加热器6，可以根据不同改性剂以及白炭黑所需要不同的疏水程度来调节电加热器的工作温度，转窑反应器两端设计有滚圈7，两端的滚圈置于两组滚轮上，在转窑的进料段设计有齿圈16，齿圈与一台变频电机驱动的变速箱连接，通过变速箱齿轮驱动转窑齿圈使转窑反应器以一定的速度转动。在转窑的两端设计有转窑反应器密封件5，该密封为迷宫式加填料式的复合结构，迷宫密封共有5道，填料密封为一道石墨盘根，在迷宫密封和填料密封之间设有密封氮气入口21，通过充入一定流量的氮气建立迷宫密封压力以杜绝改性剂的泄漏。在转窑反应器中白炭黑的流向与从流化床反应器过来的改性剂蒸汽呈逆流，这样改性剂的单程转化率最高。

在转窑反应器的炉尾连接有流化床反应器8，在转窑的输送作用和料位高度差的双重作用下白炭黑不断的从转窑反应器进入到流化床反应器中，流化床反应器底部设计有气体分布器。改性剂进入改性剂蒸发器10中，在被持续加热过程中改性剂不断汽化为蒸汽并进入改性剂预热器15中预热至一定的温度，被预热的改性剂与未能完全反应的改性剂的一部分从气体分布器的下方进入流化床反应器，蒸汽通过分布器后在流化床反应器中以一定的流速向上运动，此气流可以将白炭黑悬浮气体分布器之上并发生上下的运动，在蒸汽与白炭黑的接触过程中改性剂与白炭黑表面的羟基发生反应并接枝到反应器表面将白炭黑疏水化。在流化床反应器的表面设计有电加热以维持一定的反应温度，让改性反应充分进行。

在转窑反应器的窑头未能完全反应的改性剂蒸汽和微量的氮气进入到尾气除尘器13中，此除尘器为袋式过滤器结构，使用压缩氮气为反吹气，在除尘器的下端连接有尾气除尘器卸料机12，将回收的白炭黑返回到反应器中。尾气除尘器13的气体出口连接有尾气循环风机14，尾气循环风机能够提供一定的推动力将窑头的尾气不断的输送至流化床反应器和尾气处理装置。尾气循环风机的一部分多余尾气通过反应尾气出口24被送入尾气处理装置处理，另外一部分与新鲜改性剂蒸汽进入气体分布器，最后一部分从气体分布器的上端面四周沿切线方向进入流化床反应器，此切线气流将在流化床反应器内形成旋转的气流，防止白炭黑的堆积和结块而影响改性的效果。

实施例：

本发明使用流化床+回转窑+流化床的白炭黑疏水改性装置，该装置适用于间歇和连续两种运行方式。本发明适用于六甲基二硅氮烷、二甲基二氯硅烷、一甲基三氯硅烷、三甲基一氯硅烷、各种分子量的羟基硅油、d4(八甲基环四硅氧烷)、d3、d5、d6、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷等所有可蒸发的硅氮烷、氯硅烷、硅氧烷、烷氧基硅烷对白炭黑的改性。

本发明的装置分为：白炭黑的脱氧和预热、白炭黑常规处理、白炭黑深度处理、改性剂蒸发和预热、改性剂尾气循环回用几个功能段。

本发明适用年产500吨疏水型白炭黑装置，脱氧器直径1000mm，脱氧器高度3000mm，回转窑反应器直径600mm、回转窑长度8米、转窑翻料板高度100mm、翻料板与转窑中心呈5°，回转窑转速3r/min，流化床反应器直径1200mm、高度3500mm，改性剂蒸发器和预热器为列管式结构都有4㎡的换热面积，脱氧除尘器和尾气除尘器过滤面积都为50㎡，尾气循环风机流量2500nm³/h。

本实施例采用白炭黑原料为福泰牌a200k亲水型气相白炭黑，改性剂为羟值2.5％的羟基硅油，气相白炭黑的进料流量为100kg/h，改性剂羟基硅油的蒸汽流量为20～30kg/h。

本发明脱氧器工作温度为150～200℃，回转窑反应器工作温度为250～300℃，流化床反应器工作温度200～300，改性剂预热温度250℃。

本发明流化床反应器控制反应料面离床顶400±50mm，通过出料速度控制料面高度。

本发明流化床反应器工作压力5～15kpa，主要通过控制g反应尾气出口的泄放量来控制反应压力，还可以适当调整改性剂蒸汽流量控制反应压力。

制得疏水型气相白炭黑极适用于环氧、乙烯基等体系的树脂增稠和触变。

制得疏水气相白炭黑用于环氧树脂的瓷砖美缝胶中可以为产品提供长达18个月的保质期。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

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