本發(fā)明涉及一種氣固相化學(xué)反應(yīng)裝置，尤其涉及一種粒狀炭黑臭氧氧化裝置，屬于炭黑后處理生產(chǎn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

炭黑是由許多烴類物質(zhì)（固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)）經(jīng)不完全燃燒或裂解生成的黑色納米粉狀無機(jī)材料。炭黑作為顏填料很難穩(wěn)定地分散到涂料、油墨、塑膠等有機(jī)樹脂體系中，而炭黑在有機(jī)體系里的分散性又決定了黑度、亮度、著色力、流變性、機(jī)械力學(xué)等各項(xiàng)性能。為了改變炭黑在涂料、油墨、塑膠里的分散性，最有效的辦法是對(duì)炭黑進(jìn)行表面氧化處理，以增加炭黑聚集體表面的含氧化學(xué)基團(tuán)，這些酸性表面基團(tuán)主要為羧基、酚羥基、醌基、內(nèi)酯基等。

炭黑的表面氧化有液相、氣相、等離子等多種方法。在所有的氣相氧化方法中，臭氧氧化因?yàn)闅怏w來源較易，成本較低，氧化效率較高，反應(yīng)比較溫和，對(duì)環(huán)境影響較小而被廣泛采用。

炭黑的表面氧化一般在流化床反應(yīng)裝置內(nèi)完成。中國專利zl98240426.3設(shè)計(jì)了一種爐法造粒炭黑臭氧表面氧化流化床反應(yīng)器，該裝置采用多級(jí)流化室并聯(lián)結(jié)構(gòu)，能有效實(shí)現(xiàn)粒狀炭黑多級(jí)混合流動(dòng)，但易在流化室連接處形成堵塞；中國專利cn1958145a介紹了一種多層擋板臭氧氧化炭黑的流化床反應(yīng)器，該發(fā)明的不足之處在于炭黑從反應(yīng)器上部進(jìn)入反應(yīng)器后需要經(jīng)過多層擋板的阻隔，有可能在擋板上方堆積，形成死床；中國專利cn201684589u介紹了一種造粒炭黑臭氧氧化錐形流化床反應(yīng)器，該反應(yīng)器由幾個(gè)連接的椎體組成，豎向設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)氧化炭黑的連續(xù)生產(chǎn)，但生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)“溝流”、“節(jié)涌”、“聚團(tuán)”、“騰涌”等現(xiàn)象；中國專利cn201842796u介紹了一種炭黑臭氧氧化裝置，該裝置帶有攪拌裝置，采用所謂的“微泡”技術(shù)，讓粒狀炭黑在“沸騰”的物理?xiàng)l件下進(jìn)行氧化，有利于品質(zhì)的穩(wěn)定，但同樣是豎向設(shè)置，設(shè)備高大，不利于維護(hù)、管理。

采用本反應(yīng)裝置進(jìn)行粒狀炭黑的臭氧氧化，生產(chǎn)過程連續(xù)可控，能大幅提高生產(chǎn)效率，有利于設(shè)備檢修，有利于安全生產(chǎn)，有利于氧化炭黑品質(zhì)的均勻、穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種高效、安全、便于維護(hù)的滾筒式炭黑臭氧氧化反應(yīng)罐。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種滾筒式炭黑臭氧氧化反應(yīng)罐，包括支架、罐體，其特征在于罐體通過一根與水平方向呈一定夾角的固定軸固定在兩端的支架上，反應(yīng)罐的兩個(gè)端面相對(duì)于固定軸是固定不動(dòng)，罐體兩端與兩個(gè)端面呈動(dòng)密封；

所述罐體一側(cè)的端面設(shè)置有呈一定角度的粒狀炭黑輸料管，連通罐體；同側(cè)，一根末端封閉的臭氧輸氣主管伸入罐體內(nèi)，伸出端面；所述的輸氣管上連通若干根支管，所述的支管未端遍布眾多輸氣微孔；

所述罐體另一側(cè)端面底部設(shè)置有成品出料口，通出罐體；同側(cè)，端面上部設(shè)置廢氣排氣孔，通出罐體；

所述罐體的外壁固定有齒輪環(huán)，罐體依靠齒輪環(huán)與齒輪機(jī)齒輪的齒合，可圍繞固定軸作勻速滾動(dòng)。

進(jìn)一步，反應(yīng)裝置全部由不銹鋼制成。

進(jìn)一步，反應(yīng)罐罐體的長度與直徑的比大于2。

進(jìn)一步，為了保證炭黑的流動(dòng)，反應(yīng)罐的水平方向軸與水平面的夾角大于5°。

進(jìn)一步，所述的齒輪環(huán)的個(gè)數(shù)大于或等于1。

進(jìn)一步，所述的的罐體內(nèi)水平方向的軸上固定有刮板，刮板的作用是將可能粘附在內(nèi)壁上的炭黑粉塵刮下，防止長時(shí)間的氧化，造成局部位置溫度過高，可能產(chǎn)生火災(zāi)。

進(jìn)一步，反應(yīng)罐內(nèi)炭黑的平均層高在罐體半徑的三分之一到五分之四之間。

進(jìn)一步，反應(yīng)罐內(nèi)靠近出料端的內(nèi)壁均勻分布有抄板，抄板的作用是在出料端將產(chǎn)品揚(yáng)起，防止形成死角，造成長時(shí)間的氧化，造成局部位置溫度過高。

進(jìn)一步，反應(yīng)罐內(nèi)靠近出料端的內(nèi)壁上，連接抄板，垂直安裝有一圈可以調(diào)節(jié)高度的擋板，生產(chǎn)時(shí)，通過調(diào)整擋板的高度來控制產(chǎn)品的流量。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，使用滾筒式炭黑臭氧氧化反應(yīng)罐能大幅提高生產(chǎn)效率，有利于設(shè)備檢修、維護(hù)，有利于安全生產(chǎn)，有利于氧化炭黑品質(zhì)的均勻穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明滾筒式炭黑臭氧氧化反應(yīng)罐的主視圖。

圖2為本發(fā)明滾筒式炭黑臭氧氧化反應(yīng)罐管路示意圖。

圖3為本發(fā)明滾筒式炭黑臭氧氧化反應(yīng)罐的罐體剖面圖。

圖4為本發(fā)明滾筒式炭黑臭氧氧化反應(yīng)罐的罐體側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

一種滾筒式炭黑臭氧氧化反應(yīng)罐，包括支架2、罐體12，罐體通過一根與水平方向呈一定夾角的固定軸1固定在兩端的支架2上，反應(yīng)罐的兩個(gè)端面3、4相對(duì)于固定軸1固定不動(dòng)，罐體兩端與兩個(gè)端面呈動(dòng)密封；罐體一側(cè)的端面3設(shè)置有呈一定角度的粒狀炭黑輸料管7，連通罐體；同側(cè)，一根末端封閉的臭氧輸氣主管8伸入罐體內(nèi)；所述的臭氧輸氣主管上連通若干根支管5，所述的支管未端背物料相對(duì)運(yùn)動(dòng)面遍布有若干輸氣微孔；罐體另一側(cè)端面4底部設(shè)置有成品出料口9，通出罐體；同側(cè)，端面上部設(shè)置有廢氣排氣孔13，通出罐體；罐體的外壁固定有齒輪環(huán)，罐體依靠齒輪環(huán)10與齒輪機(jī)齒輪11的齒合，圍繞固定軸作勻速滾動(dòng)。

本發(fā)明的罐體內(nèi)水平方向的軸上固定有刮板6，刮板的作用是將可能粘附在內(nèi)壁上的炭黑粉塵刮下，防止長時(shí)間的氧化，造成局部位置溫度過高，可能產(chǎn)生火災(zāi)。反應(yīng)罐內(nèi)炭黑的平均層高在罐體半徑的三分之一到五分之四之間。

反應(yīng)罐內(nèi)靠近出料端的內(nèi)壁均勻分布有6個(gè)抄板14，抄板的作用是在出料端將產(chǎn)品揚(yáng)起，防止形成死角，造成長時(shí)間的氧化，造成局部位置溫度過高。反應(yīng)罐內(nèi)靠近出料端的內(nèi)壁上，連接抄板，垂直安裝有一圈可以調(diào)節(jié)高度的擋板15，生產(chǎn)時(shí)，通過調(diào)整擋板的高度來控制產(chǎn)品的流量。

本具體實(shí)施實(shí)例中，反應(yīng)罐罐體的長度為6米，直徑為1米，長度與直徑的比大于2；為了保證炭黑的流動(dòng)，反應(yīng)罐的水平方向軸與水平面的夾角為6°；反應(yīng)罐筒狀柱體的外壁固定有齒輪環(huán)，齒輪環(huán)的個(gè)數(shù)為1；電機(jī)帶動(dòng)齒輪機(jī)，通過齒輪環(huán)和齒輪機(jī)齒輪的齒合，使罐體圍繞水平方向的固定軸軸做每分鐘40轉(zhuǎn)的勻速滾動(dòng)。

氧化炭黑時(shí)，粒狀炭黑通過粒狀炭黑輸料管流入罐內(nèi)，臭氧通過臭氧輸氣主管流入罐體，再依靠臭氧發(fā)生器提供的輸氣壓力，通過輸氣支管上遍布眾多輸氣微孔與炭黑發(fā)生氧化反應(yīng)；以防止炭黑堵塞管道，微孔的直徑為0.7mm，微孔排出臭氧的壓力為0.07mpa。

炭黑完成氧化后，產(chǎn)品從反應(yīng)罐另一側(cè)的成品出料口流出，炭黑氧化后生成的廢氣從反應(yīng)罐的出料端上方的廢氣出氣管道排出，經(jīng)過精密過濾裝置進(jìn)行有組織排放。盡管上文對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式給予了詳細(xì)描述和說明，但是應(yīng)該指明的是，我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種滾筒式炭黑臭氧氧化反應(yīng)罐，反應(yīng)罐可以圍繞與水平方向呈一定夾角的固定軸作勻速滾動(dòng)，以利于炭黑的流動(dòng)。氧化炭黑時(shí)，粒狀炭黑通過一根與反應(yīng)罐入料一側(cè)端面軸向位置呈一定角度的輸料管流入罐內(nèi)，臭氧通過一根末端封閉的輸氣管從同側(cè)端面軸向流入罐體，隨即垂直下沉，再沿罐壁水平方向埋入炭黑層底部，在沿罐壁水平方向的末端封閉輸氣管上遍布眾多微孔，依靠臭氧發(fā)生器的壓力，臭氧從眾多微孔排出與炭黑發(fā)生氧化反應(yīng)。炭黑完成氧化后，從另一側(cè)端面的底部的出料口流出，廢氣則從同側(cè)端面的上部的排氣孔排出。該裝置全部由不銹鋼制成，生產(chǎn)過程連續(xù)可控，氧化炭黑品質(zhì)均勻穩(wěn)定，有利于設(shè)備檢修，有利于安全生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：周鋒銳;吳磊;吳葆松
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽黑鈺顏料新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.23
技術(shù)公布日：2017.09.26