CN112011197A - 一种低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑及其生产方法。炭黑产品由原料油和载燃气组成，所述原料油为蒽油，载燃气为焦炉煤气，原料油与载燃气的重量配比为：360~400:180~300；其生产工艺属于接触法中的混气无槽炭黑生产工艺，该工艺生产的产品是低多环芳香烃含量的色素炭黑，最低可达到多环芳香烃含量在5ppm以内。该产品具有普通色素炭黑的优点同时兼具环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑及其生产方法，属于环保炭黑产品及其生产技术领域。
背景技术
色素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，它主要是由焦炉煤气和蒽油或者煤焦油不充分燃烧生成，由于蒽油和煤焦油成分复杂且多环芳烃含量较高，导致生产出的炭黑产品成份中多环芳烃含量较高。炭黑生产工艺有油炉法及接触法两大类，每类中又有不同的炭黑同样具有较高含量的多环芳烃。较高的多环芳烃含量无法满足食品人体接触等诸多环保要求严格的领域。
多环芳香烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAH）是指分子中含有两个或两个以上并环苯环结构的烃类化合物，并且不包含任何杂原子和取代基，是最早被认识的化学致癌物。目前受检测的多环芳香烃种类有18项致癌物，当色素炭黑中含量超标时，色素炭黑的多环芳香烃18项总含量不符合食品、人体接触领域使用，本发明重点为解决让大家用上PAHs总含量低于5ppm（符合食品人体直接接触领域要求）的环保健康的色素炭黑。
素炭黑。
发明内容
本发明旨在提供一种低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑及其生产方法，该生产方法属于接触法中的无槽混气炭黑生产工艺，通过对生产过程中温度提高以及冷却过程中风机风速降低，使炭黑长时间保持较高温度达到降低多环芳烃含量的目的。该工艺生产的产品是低多环芳烃的色素炭黑，具有普通色素炭黑的优点同时可以将多环芳烃含量控制在5ppm以内。
本发明提供的炭黑产品是低多环芳烃色素炭黑，主要为EC311、FH3600炭黑。
本发明提供的一种低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑，由原料油和载燃气组成，所述原料油与载燃气的重量配比为：360~400:180~300；所述原料油为蒽油，载燃气为焦炉煤气。
进一步地，所述蒽油的水分含量小于4%（质量百分比），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。
本发明提供了上述低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑的生产方法，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）蒽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180℃~200℃，然后进入气化釜；
（3）在气化釜内蒽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中，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550℃~650℃，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保温管道进行有氧反应同时冷却，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220℃~280℃后进入气力输送风管道，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，所述烟气在进入袋滤器以前温度在220℃以上且维持时间在3min以上。
本发明提供了上述低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑的生产装置，包括依次连接的蒽油预热罐、蒽油计量罐、预热釜、气化釜、旋风分离器、袋滤器、气力输送风机、造粒机、提升机、炭黑储罐和包装机；火房底部设有两侧可调进气口，灯管高度及烧嘴的孔径可调节。蒽油预热罐与蒽油储罐通过油泵连接；焦炉煤气罐的煤气管道穿过火房上部连接气化釜。气化釜底部依次连接沥青泵、沥青罐、风机和沥青洗涤塔。
本发明的有益效果：
本发明所生产的色素炭黑多环芳烃含量可以有效控制在5ppm以内，取得了第三方国际检测机构SGS的多环芳香烃含量测试报告，可以满足绝大部分标准对炭黑的环保要求，而且原料易采购，生产成本低，已经大规模投入生产，低芳香烃含量炭黑以其较好的环保性在市场广受欢迎，具有较好的经济效益。
附图说明
图1为本发明生产色素炭黑的装置图。
图中1为蒽油储罐；2为蒽油预热罐；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。A为原料油，B为混合气，C为载燃气，D为尾气。
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。
如图1所示，一种低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑的生产装置，包括依次连接的蒽油预热罐2、蒽油计量罐4、预热釜5、气化釜6、火房8、旋风分离器10、袋滤器11、气力输送风机12、造粒机13、提升机14、炭黑储罐15和包装机16；火房底部设有两侧可调进气口，灯管高度及烧嘴的孔径可调节。蒽油预热罐2与蒽油储罐1通过油泵3连接；焦炉煤气罐7的煤气管道穿过火房8上部连接气化釜6。气化釜6底部依次连接沥青泵17、沥青罐18、风机19和沥青洗涤塔20。
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。
实施例1：制备EC311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185℃，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600℃，压力控制在2700Pa。
（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340℃，压力控制在2700Pa，然后进入火房8内的灯管中，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外的保温管道进行风冷换热，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℃后进入气力输送风管道，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。
实施例2：制备EC611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EC611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蒽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550℃，压力控制在2200Pa。
（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；所述原料油的水分含量小于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保温管道进行风冷换热，使产物烟气的温度降至280℃以下。
（6）产物烟气经过旋风分离器、袋滤器温度降至180℃以下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EC611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EC311系列炭黑产品的测试指标和参考标准如下：
本发明的生产工艺所生产的EC611系列炭黑产品的测试指标和参考标准如下：
本发明的生产工艺所生产的EC311、EC611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。
Claims (8)
1.一种低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑，其特征在于：由原料油和载燃气组成，所述原料油与载燃气的重量配比为：360~400:180~300；所述原料油为蒽油，载燃气为焦炉煤气。
2.根据权利要求1所述的低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑，其特征在于：所述蒽油的水分含量小于4%，密度为1.13~1.16g/mL。
3.根据权利要求1所述的低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑，其特征在于：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。
4.一种权利要求1~3任一项所述的低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
（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；
（2）蒽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180℃~200℃，然后进入气化釜；
（3）在气化釜内蒽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，然后快速进入火房内的灯管中，通过纵横排列的灯管及上面的烧嘴进行不完全燃烧反应；
（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保温管道进行有氧反应同时冷却，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220℃~280℃后进入气力输送风管道，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。
5.根据权利要求4所述的低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑的生产方法，其特征在于：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550℃~650℃，压力控制在2000~2800Pa。
6.根据权利要求4所述的低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑的生产方法，其特征在于：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。
7.根据权利要求4所述的低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑的生产方法，其特征在于：所述烟气在进入袋滤器以前温度在220℃以上且维持时间在3min以上。
8.一种低多环芳香烃含量的无槽混气色素炭黑的生产装置，用于实施权利要求4~7任一项所述的生产方法，其特征在于：包括依次连接的蒽油预热罐、蒽油计量罐、预热釜、气化釜、旋风分离器、袋滤器、气力输送风机、造粒机、提升机、炭黑储罐和包装机；火房底部设有两侧可调进气口，灯管高度及烧嘴的孔径可调节；蒽油预热罐与蒽油储罐通过油泵连接；焦炉煤气罐的煤气管道穿过火房上部连接气化釜；气化釜底部依次连接沥青泵、沥青罐、风机和沥青洗涤塔。
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