阅读说明：本技术 气相法白炭黑脱酸系统和方法 (White carbon black deacidification system and method by gas phase method ) 是由 韩怀见 曹大志 张守宽 申志忠 于 2019-07-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种气相法白炭黑脱酸系统和方法。该系统包括第一脱酸炉、第二脱酸炉、分离器和加热器,通过加热器将蒸汽加热至250℃左右,再将加热后的蒸汽通入到两个脱酸炉中,使蒸汽与白炭黑依次在两个脱酸炉中混合进行脱酸,然后使白炭黑和热空气在分离器中进一步脱酸,最终使得白炭黑pH值稳定在4.2以上。(The invention provides a system and a method for deacidifying white carbon black by a gas phase method. The system comprises a first deacidification furnace, a second deacidification furnace, a separator and a heater, wherein steam is heated to about 250 ℃ by the heater, the heated steam is introduced into the two deacidification furnaces, the steam and the white carbon black are mixed in the two deacidification furnaces in sequence for deacidification, then the white carbon black and hot air are further deacidified in the separator, and finally the pH value of the white carbon black is stabilized to be more than 4.2.)

气相法白炭黑脱酸系统和方法

技术领域

本发明涉及气相法白炭黑生产技术，具体涉及提高气相法白炭黑pH值的技术。

背景技术

气相法白炭黑一般由氯硅烷在氢氧焰中高温水解生成，生成平均粒径7～40nm的原生二氧化硅粒子，经过高温高速碰撞后形成聚集体，通过分离、脱酸处理后再包装。随着下游产业的发展，对气相法白炭黑的要求也在逐步提高。气相法白炭黑的pH值就是其中一项比较重要的指标，pH值的高低、稳定与否都直接决定着气相法白炭黑的品质。

现有的脱酸处理工艺采用脱酸炉进行脱酸，脱酸炉的温度控制在500℃左右，通入150℃左右的蒸汽和热空气进行脱酸。然而，目前国内生产的白炭黑pH值很不稳定而且pH值大多都在3.8～4.0，甚至局部会出现pH值在3.5以下现象，对下游产业的应用带来很大的影响。pH值低的白炭黑容易使得包装白炭黑的牛皮纸袋脆化，出现破包、胶料结构化以及胶料变黄的现象。尤其是比表面积为200以上的白炭黑产品，在使用前都需要烘烤，在烘烤过程中更容易出现破袋的现象。

因此，有待进一步优化脱酸处理工艺，提高气相法白炭黑pH值。

发明内容

针对背景技术中提到的问题，本发明提供一种气相法白炭黑脱酸系统和方法。

本发明提供的一种气相法白炭黑脱酸系统，包括第一脱酸炉、第二脱酸炉、分离器和加热器，其中，第一脱酸炉和第二脱酸炉均包括白炭黑入口、白炭黑出口、蒸汽入口、尾气出口，分离器包括白炭黑入口、白炭黑出口、热空气入口和含HCL尾气出口，加热器包括蒸汽入口和蒸汽出口；第一脱酸炉的蒸汽入口和第二脱酸炉的蒸汽入口均与加热器的蒸汽出口通过管道连接，第一脱酸炉的白炭黑出口与第二脱酸炉的白炭黑入口通过管道连接，第二脱酸炉的白炭黑出口与分离器的白炭黑入口通过管道连接。在使用时，从加热器的蒸汽入口通入蒸汽，利用加热器将蒸汽加热至240～280℃，使加热后的蒸汽从两个脱酸炉的蒸汽入口分别进入第一脱酸炉和第二脱酸炉中；同时，使待脱酸的白炭黑从第一脱酸炉的白炭黑入口进入到第一脱酸炉中，在第一脱酸炉中蒸汽与待脱酸的白炭黑接触，从而带走待脱酸的白炭黑上附着的部分酸性物质(主要是HCl)。随后，白炭黑进入第二脱酸炉中，再次与蒸汽混合脱酸。经过两个脱酸炉处理后，白炭黑上还附带着少量的HCl，使这些白炭黑从分离器的白炭黑入口进入到分离器中，同时从分离器的热空气入口通入240～280℃的热空气，使附着在白炭黑表面的HCl进一步脱除，从而使气相法白炭黑的pH值稳定在4.2～4.6之间。

优选的，所述的分离器包括白炭黑入口、白炭黑出口、热空气入口、含HCL尾气出口和两块花板，两块花板上均匀分布着若干小孔，两块花板将分离器内部空间分隔成三部分，白炭黑入口和白炭黑出口与位于两块花板之间的部分连通，热空气入口和含HCL尾气出口分别与另外两个部分连通。热空气可以从花板上的小孔中通过，均匀地与分离器的白炭黑接触。

更优选的，所述的两块花板上均分布着若干直径为0.5mm的小孔。

优选的，所述的加热器为电加热器。

本发明提供的一种气相法白炭黑脱酸方法，包括以下步骤：

(1)使白炭黑进入到第一脱酸炉中，并向第一脱酸炉中通入温度为240～280℃的蒸汽，利用蒸汽带走部分附着在白炭黑上的酸性物质；

(2)使经过步骤(1)处理后的白炭黑进入到第二脱酸炉中，并并向第二脱酸炉中通入温度为240～280℃的蒸汽，利用蒸汽再次带走部分附着在白炭黑上的酸性物质；

(3)使经过步骤(2)处理后的白炭黑进入分离器中，并向分离器中通入温度为240～280℃的热空气，利用热空气带走部分剩余的附着在白炭黑上的酸性物质和水分。

优选的，所述的蒸汽温度为250℃，所述的热空气的温度为250℃。

本发明的有益效果：首先经过两个脱酸炉脱除大部分的HCl，再经过分离器进一步利用热空气脱酸，使白炭黑pH值稳定在4.2以上；经过加热器加热的蒸汽温度能够达到250℃左右，在此温度下白炭黑表面的HCl更容易脱附，产品的pH值大幅度提高。

附图说明

图1为本发明的气相法白炭黑脱酸系统的示意图。

图2为本发明的脱酸炉的示意图。

图3为本发明的分离器的示意图。

附图标记解释：100.第一脱酸炉，200.第二脱酸炉，300.分离器，400.加热器；201.排渣口，202.蒸汽入口，203.备用口，204.白炭黑入口，205.白炭黑出口，206.视镜口，207.尾气出口，208.孔板；301.白炭黑入口，302.白炭黑出口，303.含HCL尾气出口，304.排渣口，305.排渣口，306.热空气入口，307.花板，308.隔板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1～3所示，本发明提供的一种气相法白炭黑脱酸系统，包括第一脱酸炉100、第二脱酸炉200、分离器300和加热器400。

第一脱酸炉100和第二脱酸炉200在结构上可以相同，具体地，所述的脱酸炉包括白炭黑入口204、白炭黑出口205、蒸汽入口202、尾气出口207和两块孔板208，上下两块孔板208上均分布着若干直径0.8mm的孔，白炭黑入口204和白炭黑出口205位于两块孔板208之间，蒸汽入口202位于脱酸炉的底部，尾气出口207位于脱酸炉的顶部。所述的脱酸炉还可以包括用于排出杂质的排渣口201、用于替代白炭黑入口204的备用口203和用于检查脱酸炉内部情况的视镜口206，排渣口201、备用口203和视镜口206在脱酸时均关闭，在需要使用时才启用。第一脱酸炉100和第二脱酸炉200可以是流化床。

分离器300包括白炭黑入口301、白炭黑出口302、热空气入口306、含HCL尾气出口303和两块花板307，两块花板307上均分布着若干直径0.5mm的小孔，两块花板307将分离器300内部空间分为上、中、下三部分。白炭黑入口301和白炭黑出口302位于两块花板307之间，与分离器300的中间部分连通；热空气入口306位于分离器的底部，与分离器300的下部空间连通；含HCL尾气出口303位于分离器的顶部，与分离器300的上部空间连通。分离器300还可以包括用于增加白炭黑通道复杂程度的两块隔板308、用于排出杂质的排渣口304和用于排出杂质的排渣口305。

加热器400用于加热蒸汽，包括蒸汽入口和蒸汽出口。加热器400可以是电加热器，也可以是用其它介质加热的换热器。

第一脱酸炉100的白炭黑出口与第二脱酸炉的白炭黑入口通过管道连接，第二脱酸炉200的白炭黑出口与分离器300的白炭黑入口通过管道连接。加热器400的蒸汽出口通过管道分别连接第一脱酸炉100的蒸汽入口和第二脱酸炉200的蒸汽入口。第一脱酸炉100的蒸汽出口、第二脱酸炉200的蒸汽出口和分离器300的热空气出口可以与白炭黑生产线的尾气吸收系统通过管道连接。白炭黑生产线的尾气吸收系统可以处理含酸性物质的气体，使其达标后排放。

在使用时，首先，白炭黑从第一脱酸炉100的白炭黑入口进入第一脱酸炉100，蒸汽通过加热器400加热至240～280℃后从第一脱酸炉100的蒸汽入口进入第一脱酸炉100，白炭黑和蒸汽在第一脱酸炉100内以流态化状态通过，使得白炭黑和蒸汽达到良好的混合和接触，从而脱除白炭黑表面的HCl；白炭黑从第一脱酸炉100的白炭黑出口流出，蒸汽携带脱除的HCl从第一脱酸炉100顶部的尾气出口进入尾气吸收系统。然后，白炭黑从第二脱酸炉200的白炭黑入口进入第二脱酸炉200，240～280℃的蒸汽从第二脱酸炉200的蒸汽入口进入第二脱酸炉200，再次进行脱酸。白炭黑经过两次脱酸，脱除了绝大多数酸性物质，为了进一步脱除剩余的酸性物质，在脱酸炉后边增加一个热空气分离器300。从第二脱酸炉200的白炭黑出口流出的白炭黑从分离器300的白炭黑入口进入分离器300，240～280℃的热空气通过分离器300的热空气入口进入分离器300，在这过程中白炭黑和热空气经过良好的混合和接触，HCl得到进一步的脱除，完成处理的白炭黑由分离器的白炭黑出口送至料仓，热空气携带脱除的HCl进入尾气吸收系统。

利用本发明的气相法白炭黑脱酸系统对需要脱酸的白炭黑进行脱酸，步骤如下：

(1)需要脱酸的白炭黑进入到第一脱酸炉100中，并通入温度为250℃的蒸汽，利用蒸汽带走附着在白炭黑上的酸性物质；

(2)经过步骤(1)处理后的白炭黑进入到第二脱酸炉200中，并通入温度为250℃的蒸汽，利用蒸汽带走附着在白炭黑上的酸性物质；

(3)经过步骤(2)处理后的白炭黑进入到分离器300中，并通入温度为250℃热空气，利用热空气带走附着在白炭黑上的酸性物质和水分。

对脱酸过程中和脱酸后的白炭黑pH进行检测，分别连续抽取十个中控数据和成品数据(本发明的中控数据和成品数据)，结果如表1所示。其中，中控数据是指生产过程中每隔两小时取小样的分析数据；成品数据是指每天生产的成品取样的分析数据。

表1中还列出了原有技术中脱酸处理的白炭黑pH中控数据和成品数据(原中控数据和原成品数据)，原有技术中的脱酸处理只经过两个脱酸炉脱酸，用于脱酸的蒸汽温度为150℃，且未经过分离器300处理。

表1原有技术脱酸后的白炭黑和本发明脱酸后的白炭黑的pH值对比表

从上表中可以看出，本发明的脱酸后的白炭黑的pH值较为稳定，在4.15～4.41之间。而原有技术的脱酸后的白炭黑的pH值在3.56～4.10之间，波动较大。总体而言，本发明的脱酸后的白炭黑的pH值明显高于原有技术的脱酸后的白炭黑的pH值。

综上所述，本发明采用高温下分子的活性增加的热力学原理，通过分子的剧烈运动，使得吸附在白炭黑表面的HCl脱附，同时增加一台分离器来延长HCl脱附的时间，从而使得气相法白炭黑的pH值有了显著的提高并使其更均匀稳定。