專利名稱：爐法造粒炭黑表面氧化流化床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于流化床反應(yīng)器，具體地說涉及一種爐法造粒炭黑表面氧化流化床反應(yīng)器。
造粒爐黑因具有包裝及使用時(shí)無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代粉狀爐黑成為目前國內(nèi)外爐黑用作色素炭黑的主要開發(fā)產(chǎn)品，廣泛用于印刷油墨、涂料、油漆等工業(yè)的著色顏料，但爐黑用作色素炭黑的關(guān)鍵技術(shù)是表面氧化改性處理，這是因?yàn)橥ǔＩa(chǎn)的爐黑本身沒有極性，而涂料、油漆和印刷油墨的基料通常有極性，有這些極性的基料介質(zhì)中，非極性的爐黑很難分散且流變性差，從而影響顏料的黑度和亮度。為了克服這些困難，爐黑必須進(jìn)行表面氧化改性處理，使非極性的表面變成局部極性表面，即提高爐黑的揮發(fā)成份，使其表面氧含氧官能團(tuán)增多，主要是羧基官能團(tuán)增多，爐黑顯酸性，PH≤3.0，這樣爐黑易于分散且流變性好，從而使?fàn)t黑具有高的著色力和強(qiáng)的黑度、亮度。
以臭氧為氧化的氣相氧化爐黑法，因具有氣體來源方便、氧化效率高、反應(yīng)條件溫和、有利于環(huán)境保護(hù)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是爐黑表面氧化改性后處理用作色素爐黑所普遍采用的方法。日本專利(公開特許平-3-124772，1991)介紹了采用振動流化床臭氧氧化粉狀炭黑的方法。在這個(gè)方法中，流化床由帶有彈簧的四根柱子支撐，流化床底部中間帶有振動電機(jī)使流化床振動，粉狀炭黑從流化床頂部進(jìn)入流化床內(nèi)，臭氧氣從流化床底部進(jìn)入流化床內(nèi)，在流化床內(nèi)粉狀炭黑與臭氧氣充分接觸氧化，氧化后的炭黑從流化床下部排出，氣體從流化床頂部經(jīng)袋式過濾器放空。此法的缺點(diǎn)是，設(shè)備投資大，工藝參數(shù)復(fù)雜，尤其是炭黑在流化床內(nèi)存在返混，使得炭黑在流化床內(nèi)停留時(shí)間不均勻，很難保證產(chǎn)品質(zhì)量，另外粉狀炭黑由于使用及運(yùn)輸時(shí)環(huán)境污染較大，因此，在發(fā)達(dá)國家粉狀炭黑已逐步被造粒炭黑取代。
本實(shí)用新型的發(fā)明目的是提供一種在室溫條件下，造粒炭黑與臭氧氣能充分接觸氧化，造粒爐黑物料停留時(shí)間較均勻的結(jié)構(gòu)簡單的流化床反應(yīng)器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種爐法造粒炭黑表面氧化流化床反應(yīng)器是由反應(yīng)器主體、爐黑進(jìn)口、爐黑出口、復(fù)合分布板、氣室、氣體進(jìn)口、氣體出口組成，其特征在于流化床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有3～7個(gè)擋板使流化床內(nèi)形成4～8個(gè)流化室，各個(gè)流化室都設(shè)有通道，使各個(gè)流化室互相連通，物料在流化床內(nèi)的流動為多級混合流。
如上所述復(fù)合分布板由兩個(gè)多孔平面基板和耐腐蝕的纖維濾布構(gòu)成，上部多孔平面基板上均勻開有6～8mm的孔，開孔率為1～9％，下部多孔平面基板上均勻地開有3～4mm的孔，開孔率為1～4％。爐黑從爐黑進(jìn)口進(jìn)入流化床，依次通過各個(gè)流化室，臭氧氣經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入各個(gè)流化室，爐黑在流化床的流動為多級混合流，臭氧氣與爐黑充分接觸氧化，爐黑在反應(yīng)器內(nèi)停留的時(shí)間較均勻，爐黑經(jīng)氧化后從出料口排出，氣體由流化床反應(yīng)器頂部的氣體出口排出。
如上所述的氣室數(shù)量為2～4個(gè)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)1．由于流化床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有3～7個(gè)檔板，流化床反應(yīng)器內(nèi)形成4～8個(gè)流化室，使造粒爐黑在流化床內(nèi)的流動為多級混合流，在反應(yīng)器內(nèi)造粒爐黑與臭氧氣接觸均勻，氧化效率高，且反應(yīng)后的臭氧濃度小于0.02g/Nm3，無環(huán)境污染。
2．生產(chǎn)過程中，造粒爐黑在流化床反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間較均勻，所以產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
3．由于復(fù)合分布板是由兩個(gè)多孔平面基板中間夾有一層纖維濾布組成，所以布?xì)饩鶆?，且在操作過程中意外停止操作后，造粒爐黑不返流入氣室內(nèi)，避免造成惡果。
4．反應(yīng)溫度低，工藝過程簡單，臭氧氧化造粒黑的pH值可根據(jù)色素炭黑的使用要求從2.6～6范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。


圖1為本實(shí)用新型的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的復(fù)合分布板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
如
圖1、圖2所示，進(jìn)氣口1、氣室2設(shè)在流化床反應(yīng)器主體5的下部，出氣口6設(shè)在流化床反應(yīng)器主體5的最上端，流化床反應(yīng)器主體5上設(shè)有進(jìn)料口10、出料口4，上多孔平面基板11和下多孔平面基板13中間夾有濾布12，組成復(fù)合分布板3；在流化床反應(yīng)器內(nèi)裝有3個(gè)檔板9，形成4個(gè)流化室7，流化室7之間設(shè)有通道8，使各個(gè)流化室7之間依次連通，造粒爐黑從進(jìn)料口10進(jìn)入第一流化室7，經(jīng)第一個(gè)通道8，進(jìn)入第二個(gè)流化室7，再經(jīng)第二個(gè)通道8進(jìn)入第三個(gè)流化室7，再經(jīng)第三個(gè)通道8進(jìn)入第四個(gè)流化室7，最后從出料口4排出，氣體從進(jìn)氣口1進(jìn)入氣室2，經(jīng)過復(fù)合分布板3，進(jìn)入各個(gè)流化室7與造粒爐黑充分接觸氧化，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。
圖3給出了本實(shí)用新型的第二種結(jié)構(gòu)，流化床反應(yīng)器主體5內(nèi)裝有7個(gè)檔板9，形成8個(gè)流化室7，氣室2數(shù)量為4個(gè)，其余同第一種方案。
權(quán)利要求1．一種爐法造粒炭黑表面氧化流化床反應(yīng)器，由流化床反應(yīng)器主體(5)、進(jìn)氣口(1)、氣室(2)、出氣口(6)、復(fù)合分布板(3)、進(jìn)料口(10)、出料口(4)組成，其特征在于主體(5)內(nèi)裝有3～7個(gè)檔板(9)，使主體(5)內(nèi)形成4～8個(gè)流化室(7)，4～8個(gè)流化室(7)之間設(shè)有通道(8)，使4～8個(gè)流化室(7)依次連通。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種爐法造粒炭黑表面氧化流化床反應(yīng)器，其特征在于所述的復(fù)合分布板(3)是由上多孔平面基板(11)和下多孔平面基板(13)中間夾一濾布(12)組成。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種爐法造粒炭黑表面氧化流化床反應(yīng)器，其特征在于所述的上多孔平面基板(11)上均勻地開有直徑為6～8mm的孔，開孔率為1～9％，下多孔平面基板(13)上均勻地開有直徑為3～4mm的孔，開孔率為1～4％。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種爐法造粒炭黑表面氧化流化床反應(yīng)器，其特征在于所述的氣室(2)數(shù)量為2～4個(gè)。
專利摘要爐法造粒炭黑表面氧化流化床反應(yīng)器是由流化床反應(yīng)器主體、爐黑進(jìn)口、爐黑出口、復(fù)合分布板、氣室、氣體進(jìn)口、氣體出口組成。流化床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有3～7個(gè)檔板,使流化床形成4～8個(gè)流化室,使物料在流化床內(nèi)的流動為多級混合流,復(fù)合分布板作用使氣體與物料混合充分,且突然停止操作,物料不會掉入氣室造成事故。本實(shí)用新型制造簡單、成本低、工藝簡單,氧化后的造粒爐里可用作色素炭黑,廣泛用于印刷油墨、涂料、油漆等工業(yè)的著色。
文檔編號B01J8/24GK2341708SQ9824042
公開日1999年10月6日 申請日期1998年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月1日
發(fā)明者彭輝, 張鍇, 孫東凱, 王錦鳳, 張濟(jì)宇 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所