[发明专利]用于制备混合碳黑颗粒的方法和装置

说明书

技术背景

本发明涉及用于制备碳黑颗粒的方法和装置。

用于制备碳黑或工业煤烟子的已知方法是所谓的火炉工艺，其间在燃烧室中，在控制的空气供应下首先产生热的气体，在其中随后使碳基础材料，通常为芳香族的碳化学油或石油化学油，在高温下燃烧，以产生这样的游离碳，即碳黑。在火炉工艺的最后步骤即淬火中，将该反应借助加水在这样的点突然地中断，在该点处所产生的碳黑颗粒具有希望的尺寸和性能。

这样制备的碳黑颗粒具有在纳米范围的尺寸和结构，由于它们的低密度而剧烈地扬尘并且就难以输送，因此将压实系统直接连接到所述淬火，在该压实系统中碳黑颗粒被直接造粒。在此过程中利用了最初使用的气体/空气物流的特性，这是因为通过该气体/空气物流产生了在无需输送该碳黑颗粒的情况下就可被直接吹入造粒系统的源于碳黑颗粒的颗粒流。以所述造粒系统中产生的丸粒的形式，所制备的碳黑随后可以毫无问题地输送。

借助在用旧轮胎热解制备碳黑方面的新进展，例如在WO 2011/035812 A1中描述的，也可以在回收工艺中得到相对纯的碳黑。该回收碳黑比上述火炉工艺中制备的标准碳黑成本更低。由此，所希望的是将回收碳黑混合到标准碳黑中，以便能够例如为轮胎工业提供成本更低的原料。

基于热解中的过程控制，回收碳黑具有不同的粒度()。因此将其研磨以获得限定的最大颗粒尺寸。同标准碳黑一样，经研磨的回收碳黑具有非常低的密度和因而非常大的体积，因此其具有差的储存能力、运送能力或输送能力。基于该理由，回收碳黑也可被造粒，用该方式其能够被较好地储存、运送和输送。

在输送前不同碳黑丸粒的简单混合导致了所述丸粒由于在所述混合期间作用的剪切力造成的不希望的裂开。因此所述碳黑种类(Spezies)再次转变成它们原始的不希望的、密度低且体积大的形式，这进而不利于储存、运送或输送。

本发明的目的因此在于，提出在没有上述缺点的前提下使不同的碳黑种类的混合成为可能的方法和装置。

该目的是通过根据权利要求1的用于制备混合碳黑颗粒的方法来实现的。

用于制备混合碳黑颗粒的装置以及由所述方法制备的混合碳黑颗粒，是另外的独立权利要求的主题。

本发明的有利的配置是从属权利要求的主题。

发明概述

用于制备混合碳黑颗粒的方法具有下列步骤：

a)提供第一碳黑基础颗粒；

b)提供第二碳黑基础颗粒；

c)研磨所述第二碳黑基础颗粒；

d)将所述第二碳黑基础颗粒混入所述第一碳黑基础颗粒的颗粒流中；以及

e)将所述第一和第二碳黑基础颗粒造粒成混合碳黑颗粒。

首先相应地制备不同碳黑种类并将其直接彼此混合。在该过程中，将第二碳黑基础颗粒在混入第一碳黑基础颗粒的颗粒流的同时研磨至所希望的粒度。接下来将这两种碳黑基础颗粒彼此混合。通过使一起处于颗粒流的第一和第二碳黑基础颗粒共同造粒，产生了既含有第一碳黑基础颗粒也含有第二碳黑基础颗粒的丸粒，从而相应地制备了能够较好储存、运送和输送的混合碳黑颗粒。

根据所希望的混合比例，优选地可以将0wt.％的第二碳黑基础颗粒至99wt.％的第二碳黑基础颗粒混入第一碳黑基础颗粒的颗粒流。

优选地，在步骤a)中进行下列步骤：

a1)在燃烧炉中，优选地在气体/空气混合物的物流中在1200℃至1800℃的燃烧温度下，使碳基础材料燃烧；

a2)将步骤a1)中所产生的燃烧产物流快速冷却，以便形成第一碳黑基础颗粒。

有利地，第一碳黑基础颗粒是通过火炉工艺制备的，其中优选地，经由所用的气体/空气燃烧物流形成了所产生的第一碳黑基础颗粒的颗粒流，该气体/空气燃烧物流将该颗粒流直接吹入造粒系统。在造粒前，通过燃烧而产生的碳黑优选地被淬火，即非常快地冷却，以便通过所述非常快速的冷却有利地使颗粒沉淀，该颗粒具有在微米范围的特定颗粒尺寸且具有特定的性能。

有利地，设置气体/空气混合物的预定混合比例以及燃烧温度，以达到第一碳黑基础颗粒的预定品质，特别是颗粒尺寸为约2μm至10μm，优选地3μm至7μm。

根据燃烧温度，产生不同的碳黑品质，因为通过燃烧温度可以优选地控制燃烧速度，并且因此有利地，通过燃烧速度可以控制污染残留物在所产生的碳黑中的百分比。例如，碳黑基础颗粒的化学性质还取决于，气体在所述气体/空气物流中的百分比的大小。

优选地，所述快速冷却通过将水注入燃烧产物流中来进行。