臭氧处理炭黑的应用研究.doc

臭氧处理炭黑的应用研究 冷晓东张国臣(安丘奥宗麦克斯设备有限公司 262100) 摘 要 本文对臭氧在炭黑处理的应用实践中，臭氧发生系统的设计， 以及臭氧处理炭黑的应用工艺进行了介绍，并对影响臭氯处理炭黑的各个因素做 了阐述，提出了臭氧在炭黑的氧化中应注意的事项。 关键词 色素炭黑 臭氧氯化炭黑 臭氯发生系统臭氧浓度 接触方式 反应时间 反应温度厂。 1 概述 色素炭黑是用于油墨、涂料、塑料等行业的重要黑色颜料，随着这些行 业的不断发展。对色素炭黑的分教性、流动性等应用性能要求也在不断提高，炭 黑经过氧化处理后，在炭黑的表面上会引入含氧官能团，使表面活性化．从而改 善色素炭黑的分散特性与流动特性。 臭氧是一种强氧化剂．用臭氧氧化炭黑是炭黑气相氧化处理的典型代表。臭 氧在一定条件下对炭黑氧化处理后，会使炭黑的结构降低，羧酸含量太大增加， 表面挥发分含量增高，流动性增加，氧化后的炭黑在涂料和油墨的性能，如粘度、 分散性、流动性等均得到改善， 在炭黑臭氧氧化处理的整个工艺中，臭氧发生系统与臭氧反应器是关键设 备，炭黑的臭氧氧化是在臭氧反应器中进行的，生产过程中连续工作或间断性工 作都是可行的，而规模化的生产一般为连续工作状态。在炭黑氧化处理的过程中 需要控制的因素有臭氧量和臭氧浓度、接触方式、反应时间、反应温度等几个方 面。 2 臭氯发生系统的设计方法 在炭黑臭氧氧化的应用中，臭氧产量一般都为1KG／J；t以上的臭氧发生器． 臭氧浓度也要求能达到15mg／L以上的浓度。因此，臭氧发生系统的设计，应充分 蛄  考虑到连续生产的工作状态，以及设备能够进行正常的维护与维修，臭氧发生系 统采用单元组合的配置方式比较适合(例如，将1KG／H的臭氧发生器分成十个单 元部分，其中一个单元部分作为备用，其它部分用于正常生产)，臭氧的产量与臭 氧的浓度一般要求连续可调，即通过改变气体的流量来调节臭氧产量及臭氧浓度。 下面是安丘奥宗麦克斯设备有限公司在天津海豚炭黑厂应用的臭氧发生系统 流程图： }f；{f t 该臭氧发生系统采用全自动控制方式，即可全部投入生产，也可部分投入生 产，臭氧浓度最高可达到36tag／L，整个系统已连续运行了5500小时。 i}}}，；{}{f{ 3 臭氯氧化淡熏的处理工艺 臭氧对炭黑进行氧化处理应根据处理量的多少、粒径的大小、以及处理的技 术要求等方面采用不同的处理工艺。 · 一种方法是静态反应法(固定床氧化法)，它是将炭黑装入反应器后再通入臭 氧，同时搅捧炭黑，反应一段时间后达到处理要求．此方法适合处理量小、处理 质量要求较高的情况。 第二种方法是动态反应法(流化床氧化法)，它是将粒状或粉状炭黑以一定的 流量进入反应器，与臭氧进行逆流接触，完成氧化过程，通过调节进料量改变反 应时间，此方法适应于规模化生产，只是在生产过程中，应充分掌握好反应的时 间，以便达到最佳的处理效果。 96  另外一种处理方法是将基础炭黑与臭氧通过输送风机进入风道，在风道中臭 氧与炭黑进行反应，臭氧与炭黑在风道中的停留时间为反应时间，因此要求风道 必须具有一定的距离，此方法中风道应为耐臭氧腐蚀的材料制做而成，同时炭黑 的粒径应在20um左右为宜。 4 影响臭氯氯化炭黑的因素控制 在臭氧氧化炭黑的过程中，由于受臭氧量和臭氧浓度、反应时间、反应 温度等方面的影响，因此需要对臭氧氧化炭黑的各个因素加以进行控制，以运到 处理的最佳效果。 在一般情况下，臭氧浓度增大，可以加快氧化过程，使处理时间缩短，但由 于臭氧对炭黑的氧化反应是放热反应，因此在反应过程中，应当注意反应器的温 升不要过高，否则，温度过高会加快臭氧的分解速度。 炭黑的氧化程度与反应时间是成正比的，反应时间越长，炭黑的氧化程度越 高，但是，当达到一定的程度时，炭黑的流动度就不在提高，因此，可以通过检 测炭黑的流动度来掌握反应时间。 反应温度是臭氧氧化炭黑的另一因素，温度提高可以加快反应进程，但同时 也加快分解的速度，因此要控制台适的反应温度。 5 结语 臭氧氧化炭黑的处理过程．在选择合适的处理工艺后，应重点做好以下 几点事情： l、臭氧发生系统的配置应适合于生产的需要 2、对影响臭氧氧化炭黑的各个因素应加以平衡，以选择比较适合的处理工艺。 3、在生产过程中，通过检测炭黑的性能指标(如流动度、挥发分、PH值等) 来调节各工艺参数，达到最佳的处理效果。 参 考 文 献 [1】赵平祥 炭黑工业第6期 [2】朱星明 色素炭黑的流态化臭氧氧化