使用增量剂流体的炭黑生产方法技术

提供了使用至少一种增量剂流体生产炭黑的方法以及使用增量剂流体及其它技术控制炭黑的一种或多种颗粒性质的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】使用増量剂流体的炭黑生产方法
技术介绍
本专利技术涉及炭黑以及炭黑制造方法。进一步地，本专利技术涉及控制炭黑的一种或多 种颗粒性质。 在炭黑制造中，当将生产线转换以制造不同等级的炭黑或转换以适应不同类型的 原料时，典型地要求对于炭黑工艺控制和/或装置构造的改变，而且，这些改变妨碍生产线 的连续和/或有效的操作。当出于生产的原因而期望炭黑颗粒性质（例如，结构或表面积） 发生改变时，可采用对于改变颗粒性质有效的操作性调整。这些调整导致炭黑反应器的工 艺中断（这可甚至包括停止运转），而且，放置用于引入原料以形成炭黑的喷射喷嘴来改变 射流或流体动力学，这能够调节色调或其它性质。毋庸置疑，关闭反应器和更换喷嘴可为耗 时且代价高的。 此外，在炭黑的生产中，某些原料可比其它原料更为有问题，例如煤焦油原料的使 用以及所导致的喷嘴顶端磨损速率。这对于被认为是具有较大量的小颗粒物（例如灰分） 的原料的其它原料也可成立，其对于炭黑制造可为有问题的和/或由于担心堵塞，采用小 的原料引入点顶端尺寸可为有问题的。实际上，可由颗粒物导致顶端堵塞，仅举几个例子， 所述颗粒物能够来自原料、结焦、钾、水。为了本专利技术的目的，术语"喷射喷嘴"或"喷嘴"或 "顶端"是指相同的组件。 而且，期望对如国际公布申请号W02011/103015中所描述的使用预热原料的炭黑 生产方法进行改善。在该现有方法中，使用预热原料以获得在炭黑和经济规模方面上的有 益性质。对该方法进行改善以实现甚至更高的效率是有益的。 因此，提供能够实现一种或多种前述目标的炭黑生产方法是有益的。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个特征是提供，在不导致炭黑反应器的停止运转或任何工艺中 断的情况下，控制炭黑的至少一种颗粒性质的方法。 本专利技术的另一个特征是提供，在无需更换原料引入点处的喷嘴的情况下，控制炭 黑的至少一种颗粒性质的方法。 本专利技术的进一步特征是提供，甚至进一步地提高炭黑生产中的原料预热温度并控 制原料管线在提高的原料温度下的由热导致的结垢的能力。 本专利技术的另外的特征是提供，使用具有大量颗粒物（例如灰分）的原料来生产炭 黑的方法。 本专利技术的另外的特征和优点将在以下说明书中部分阐明，且部分地将由本说明书 显见，或者可以通过本专利技术的实践而获得教导。通过在本说明书和所附权利要求书中特别 指出的要素以及组合，本专利技术的目的和其它优点将得以认识和实现。 为了实现这些以及其它优点，且根据本专利技术的目的，如在本文中具体示例且宽泛 描述的，本专利技术部分地涉及炭黑生产方法。所述方法包括向炭黑反应器中引入经加热的气 流。所述方法进一步包括使至少一种增量剂流体与至少一种炭黑原料组合以形成流体-原 料混合物。优选所述组合以使得所述至少一种增量剂流体提高了所述至少一种炭黑原料在 与通向所述炭黑反应器的至少一个原料引入点成基本轴向（在轴向的10°以内）或轴向的 方向上的动量。将所述流体-原料混合物供给至通向所述炭黑反应器的至少一个原料引入 点（优选若干个）。所述方法进一步包括至少使所述流体-原料混合物通过通向炭黑反应 器的一个或多个引入点与所述经加热的气流组合，从而在炭黑反应器中形成其中形成有炭 黑的反应物流。所述方法可进一步包括收取所述反应物流中的所述炭黑。在该方法中，所 述增量剂流体可为化学惰性的且优选是对所述炭黑原料化学惰性的。 代替使至少一种增量剂流体与至少一种炭黑原料组合以形成流体-原料混合物 或者除此之外，所述流体-原料混合物可在反应器中生成。换句话说，可向反应器中引入至 少一种增量剂流体并且可向反应器中引入至少一种原料，所述引入为这样的方式，其排列 各自的引入点以使增量剂流体提高原料进入燃烧物流的动量。 本专利技术进一步包括用于控制炭黑的至少一种颗粒性质（例如结构和/或表面积） 的方法。所述方法包括使至少一种增量剂流体与至少一种炭黑原料组合以形成流体-原料 混合物并且将所述流体-原料混合物供给至炭黑反应器中。所述流体-原料混合物的供给 是一个或多个射流的形式。所述方法进一步包括控制所述流体-原料混合物中所存在的增 量剂流体的量以控制至少一种颗粒性质（例如色调）。其它颗粒性质可为表面积（例如，其 通过BET、CTAB和/或STSA(ASTM D6556)测量）或者结构（例如0AN或DBP)。 在本专利技术的方法中，所述炭黑原料可为或者包括具有基于原料重量的0.01重 量％至0. 5重量％的高颗粒物（例如灰分）的原料，因为本专利技术的方法提供了使用这些类 型的原料进行工作且无早先所述的副作用的能力。 应当理解，前面的总体描述和下面的详细描述均仅是示例性和说明性的且旨在提 供对所要求保护的本专利技术的进一步解释。 结合到本申请中且构成本申请一部分的【附图说明】了本专利技术的各方面，而且，所述 附图与本说明书一起用于解释本专利技术的原理。附图中所使用的相似的数字标号代表相似的 特征。【附图说明】 图1-5是可以用在本专利技术方法中以生产炭黑的各种类型的炉法炭黑反应器的一 部分的示意图。该炭黑反应器仅仅是可用于本专利技术的反应器的举例说明。 图6是注射器的一个实例的示意图，其描绘了在进入炭黑反应器和主火焰之前， 向雾化原料中注入增量剂流体。 图7和8是这样的图，其描绘了对于在进入到反应器之前无预先混合的情况下引 入增量剂流体和原料的可选项一一具有环形物的设计以及并排的设计。【具体实施方式】 本专利技术涉及炭黑生产方法。本专利技术还涉及控制炭黑的至少一种颗粒性质的方法。 而且，本专利技术涉及在不堵塞任何通向反应器的引入点的情况下使用具有大量颗粒物的原料 的能力。而且，本专利技术涉及甚至进一步地提高炭黑生产中的原料预热温度并控制原料管线 在提高的原料温度下的由热导致的结垢的方法。 在炭黑的制造中，燃烧燃料以产生热气流，所述热气流以高速流动通过过渡区，在 所述过渡区中，引入炭黑原料并使其与热气流混合。所述混合物继续以高速进入热的反应 器中，在所述反应器中，所述原料经受热解以得到炭黑颗粒，然后，骤冷所述反应、冷却反应 物、并且在过滤器上收集炭黑产物。 通常地，本专利技术的一个方面涉及通过在经由一个或多个引入点向反应器中引入原 料之前（或者在引入原料之后）使至少一种增量剂流体与至少一种炭黑原料组合来生产炭 黑。在使用增量剂流体（将在下文中对其进一步详细描述）的情况下，所述至少一种增量 剂流体具有提供各种优点的能力，所述能力包括以下的一种或多种：使用不同种类的炭黑 原料（包括那些被认为是具有大量颗粒物（例如灰分）的原料，例如煤焦油原料）进行工 作以用于炭黑生产的能力；将炭黑产生原料预先加热至甚至比先前描述的更高的能力；控 制炭黑的一种或多种颗粒性质的能力；采用较低的压力以用于原料引入的能力；和/或其 它益处。 所述增量剂流体可为气体或液体。优选的实例为气体。所述增量剂流体可为对于 炭黑原料化学惰性的且优选是对于炭黑原料化学惰性的。所述增量剂流体可为至少一种惰 性气体（例如，氩气、氖气、氦气及类似物）。所述增量剂流体可为单独的氮气或者具有其它 气体的氮气。所述增量剂流体可为蒸汽、水、空气、二氧化碳、一氧化碳、氢气、炭黑尾气、天 然气、或氮气、一种或多种惰性气体、或者它们的任意组合。通常地，所述气体或液体具有这 样的纯度，其为所述气体或液体的至少95重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
炭黑生产方法，包括：向炭黑反应器中引入经加热的气流；使至少一种增量剂流体与至少一种炭黑原料组合以形成流体‑原料混合物，从而，所述至少一种增量剂流体提高了所述至少一种炭黑原料在与通向所述炭黑反应器的至少一个原料引入点成轴向或基本轴向的方向上的动量；将所述流体‑原料混合物供给至通向所述炭黑反应器的所述至少一个原料引入点，至少使所述流体‑原料混合物通过通向所述炭黑反应器的所述至少一个引入点与所述经加热的气流组合，从而在所述炭黑反应器中形成其中形成有炭黑的反应物流；和收取所述反应物流中的所述炭黑。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：CJ昂劳，DO亨特，DM马瑟，S内斯特，
申请(专利权)人：卡博特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US