粒状乙炔炭黑生产系统的制作方法

1.本实用新型属于导电炭黑生产技术领域，特别涉及一种粒状乙炔炭黑生产系统。


背景技术：

2.乙炔炭黑（又称乙炔黑，acetylene black）是由碳化钙法或石脑油(粗汽油)热解时副产气分解精制得到的纯度99%以上的乙炔,经连续热解后得到的炭黑。它与炉法炭黑相比其结晶及二次结构更为发达，故导电性和吸液性也更优良。由于重金属等杂质少，故自放电造成的损耗小，它主要用于镍氢电池负极，也可用于超级电容器，做导电体。
3.为便于运输，且提高乙炔炭黑的综合性能，以使得乙炔炭黑能够被广泛应用于新型铅酸电池、一二次锂电和超高压电缆等领域，需要对乙炔炭黑进行造粒。由于乙炔炭黑的高结构性，使得干法造粒工艺难以实现。湿法造粒工艺是目前乙炔炭黑造粒的主要技术，例如，公开号为cn104371380a的中国发明专利公开了一种炭黑湿法造粒的方法以及一种炭黑湿法造粒的制造系统，并具体公开了由定量喂料机输出的炭黑粉末料连续进入高速搅齿造粒机，与同时由粘结剂供给系统输入的粘结剂在造粒机内充分接触，实现混合、成粒、球化、致密等过程。
4.上述炭黑湿法造粒的方法以及一种炭黑湿法造粒的制造系统虽然初步实现了乙炔炭黑的造粒，但是，造粒过程中，加入蜜糖或木质纤维素等作为粘结剂，间接引入了杂质，影响乙炔炭黑的纯净度，不能符合一些产品的要求。
5.为解决上述技术问题，公开号为cn110437650a的中国发明专利公开了一种粒状导电炭黑及其制备方法，将导电炭黑原料首先经过温度≥80℃的水湿润，使导电炭黑原料的亲水性能增强，进一步通过湿法造粒和干燥制得粒径分布均匀的粒状导电乙炔炭黑。并进一步地，公开了将导电炭黑原料与水蒸气或水通入到浸润装置中浸润，同时通入氮气平衡浸润装置内的压强，然后将经过水蒸气或水湿润的导电炭黑原料输送到湿法造粒机内，加入去离子水湿法造粒的过程。
6.上述粒状导电炭黑及其制备方法中，采用温度≥80℃的纯水作为浸润水和造粒水，这部分水需要采用电加热或者热水锅炉进行制备，使得乙炔炭黑造粒过程综合能耗较高。


技术实现要素：

7.基于此，本实用新型提供一种粒状乙炔炭黑生产系统，以解决现有技术中存在的采用电加热或热水锅炉制备浸润水或造粒水，使得乙炔炭黑造粒过程综合能耗较高的技术问题。
8.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
9.一种粒状乙炔炭黑生产系统，包括：
10.炭黑制备单元，用于制备粉状乙炔炭黑；所述炭黑制备单元包括乙炔裂解炉，所述乙炔裂解炉的下端出料口连接有裂解产物出料装置，至少部分所述裂解产物出料装置设置
降温组件，所述降温组件的进料端连接纯水进料管，出料端连接温水出料管；以及
11.造粒单元，用于将粉状乙炔炭黑造粒生成粒状乙炔炭黑；所述造粒单元包括至少一个耙齿造粒机，所述耙齿造粒机上设置温水进料管，所述温水进料管连接所述温水出料管。
12.优选地，所述裂解产物出料装置包括螺旋出料机，所述螺旋出料机外侧设置有冷却夹套，所述冷却夹套靠近所述螺旋出料机的出料端的一端连接所述纯水进料管，所述冷却夹套靠近所述螺旋出料机的进料端的一端连接所述温水出料管。
13.优选地，所述炭黑制备单元还包括依次设置的第一压榨机、第一旋风分离器、第一螺旋出料机及炭黑粉料储仓，所述乙炔裂解炉中乙炔裂解得到的乙炔炭黑及尾气通过所述裂解产物出料装置被排入所述第一压榨机进行压缩，压缩后的炭黑被输入所述第一旋风分离器进行气固分离，乙炔炭黑被所述第一螺旋出料机输出至所述炭黑粉料储仓。
14.优选地，所述造粒单元包括第一耙齿造粒机及与所述第一耙齿造粒机连接的第二耙齿造粒机，所述第一耙齿造粒机上设置有浸润水进料管，所述浸润水进料管用于向所述第一耙齿造粒机内喷入浸润水；所述第二耙齿造粒机上设置有造粒水进料管，所述造粒水进料管用于向所述第二耙齿造粒机内喷入造粒水；所述浸润水进料管与所述造粒水进料管均连接所述温水出料管。
15.优选地，所述浸润水进料管包括若干浸润水进料支管，若干所述浸润水进料支管的出口沿第一耙齿造粒机的物料输送方向排列设置。
16.优选地，所述温水进料管上设置有温度传感器；所述温度传感器用于检测温水的温度；所述温水进料管还连接有水温调节组件，所述水温调节组件包括热水进水管及凉水进水管，所述热水进水管上设置热水流量调节阀，所述凉水进水管上设置凉水流量调节阀；所述热水流量调节阀、所述凉水流量调节阀根据所述温度传感器反馈的温水的温度，调节并入所述温水进料管中的热水的流量或凉水的流量。
17.优选地，所述耙齿造粒机的外侧设置有保温夹套，所述保温夹套内能够被通入热气体。
18.优选地，所述粒状乙炔炭黑生产系统还包括干燥单元，所述干燥单元包括干燥转筒及热风发生器，所述干燥转筒的外侧设置加热腔，所述干燥转筒能够在所述加热腔内转动；所述热风发生器的出料端设置热风出料管，所述热风出料管连通所述加热腔的进料端；所述加热腔的出料端连接所述保温夹套。
19.优选地，所述加热腔内设置第一隔板及第二隔板，所述第一隔板与所述第二隔板将所述加热腔分割为从前向后排列的第一加热段、第二加热段及第三加热段；所述第一加热段与所述第二加热段通过第一管件连通，所述第三加热段与所述第二加热段通过第二管件连通；所述第二加热段连接所述热风出料管。
20.优选地，所述干燥转筒的外壁上环设有辅助加热层，所述辅助加热层与所述干燥转筒的外壁之间形成所述加热腔，所述辅助加热层能够向所述加热腔提供辐射热。
21.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：
22.在乙炔裂解炉的裂解产物出料装置外侧设置降温组件，并采用纯水作为冷介质，与乙炔裂解产物进行热交换，降低乙炔裂解产物的出料温度，同时获得温度较高的纯水。所获取的高温纯水被作为粉状乙炔炭黑的浸润介质或粘结介质，输入所述造粒单元，供给浸
润乙炔炭黑的温水或乙炔炭黑造粒用的温水。一方面，合理回收利用了乙炔裂解产物中携带的显热，另一方面，避免或减少使用电加热装置或热水锅炉装置制备浸润乙炔炭黑或乙炔炭黑造粒用温水，从而有效降低了粒状乙炔炭黑生产过程中的综合能耗。
附图说明
23.图1为一实施例的粒状乙炔炭黑生产系统的设备流程示意图。
24.图2为一实施例的炭黑制备单元的设备流程示意图。
25.图3为一实施例的造粒单元的设备流程示意图。
26.图4为一实施例的干燥单元的设备流程示意图。
27.图中：粒状乙炔炭黑生产系统10、炭黑制备单元100、乙炔裂解炉110、裂解产物出料装置120、冷却夹套121、纯水进料管122、温水出料管123、第一压榨机130、第一旋风分离器140、第一螺旋出料机150、炭黑粉料储仓160、造粒单元200、温度传感器211、热水进水管212、热水流量调节阀2121、凉水进水管213、凉水流量调节阀2131、保温夹套214、第一耙齿造粒机220、浸润水进料管221、浸润水进料支管2211、浸润水流量控制阀2212、第二耙齿造粒机230、造粒水进料管231、干燥单元300、干燥转筒310、热风发生器320、热风出料管321、加热腔330、第一隔板331、第二隔板332、第一加热段333、第二加热段334、第三加热段335、第一管件336、第一热风补气管3361、第一热风补气阀3362、第二管件337、第二热风补气管3371、第二热风补气阀3372、第一调节阀338、第二调节阀339、辅助加热层340。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型的技术方案做进一步描述，本实用新型不仅限于以下具体实施方式。
29.需要理解的是，实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件。在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
30.一具体实施方式中，请参看图1，一种粒状乙炔炭黑生产系统，用于以乙炔为原料，经连续热解、造粒过程，生产粒状乙炔炭黑。系统包括炭黑制备单元100及造粒单元200。
31.所述炭黑制备单元100用于制备粉状乙炔炭黑。所述炭黑制备单元100包括乙炔裂解炉110，所述乙炔裂解炉110的下端出料口连接有裂解产物出料装置120，至少部分所述裂解产物出料装置120设置降温组件，所述降温组件的进料端连接纯水进料管122，出料端连接温水出料管123。
32.所述造粒单元200用于将粉状乙炔炭黑造粒生成粒状乙炔炭黑。所述造粒单元200包括至少一个耙齿造粒机，所述耙齿造粒机上设置温水进料管，所述温水进料管连接所述温水出料管123。
33.乙炔气体被通入所述乙炔裂解炉110中，连续热裂解，得到的热裂解产物由设置于
所述乙炔裂解炉110下端的裂解产物出料装置120被输出。热裂解产物被输出的过程中，向设置于所述裂解产物出料装置120上降温组件内通入纯水，以利用纯水为热裂解产物进行降温，同时，得到温度较高的纯水。高温的纯水被通入所述造粒单元200，并被喷入所述耙齿造粒机，作为浸润乙炔炭黑的温水，或作为乙炔炭黑造粒的粘结剂用水。一方面，合理回收利用了乙炔热裂解产物中携带的显热，另一方面，避免或减少使用电加热装置或热水锅炉装置制备浸润乙炔炭黑或乙炔炭黑造粒用温水，从而有效降低了粒状乙炔炭黑生产过程中的综合能耗。
34.在一具体实施方式中，所述裂解产物出料装置120包括螺旋出料机，所述螺旋出料机外侧设置有冷却夹套121，所述冷却夹套121靠近所述螺旋出料机的出料端的一端连接所述纯水进料管122，所述冷却夹套121靠近所述螺旋出料机的进料端的一端连接所述温水出料管123。
35.乙炔热裂解产物通过设置在所述乙炔裂解炉110下端的所述螺旋出料机（俗称“大螺旋”）进行出料，出料过程中，向设置在所述螺旋出料机外侧的冷却夹套121中通入纯水，纯水的流动方向与乙炔热裂解产物的物料输送方向相反，以提高热交换效率。纯水与热裂解产物换热后，得到温度较高的（50℃-85℃）温水，被由温水出料管123排出，并排入造粒单元200，用于造粒。
36.请一并参看图2，又一具体实施方式中，所述炭黑制备单元100还包括依次设置的第一压榨机130、第一旋风分离器140、第一螺旋出料机150及炭黑粉料储仓160，所述乙炔裂解炉100中乙炔裂解得到的乙炔炭黑及尾气通过所述裂解产物出料装置120被排入所述第一压榨机130进行压缩，压缩后的炭黑被输入所述第一旋风分离器140进行气固分离，固体的乙炔炭黑被所述第一螺旋出料机150输出至所述炭黑粉料储仓160。
37.在一个优选的实施方式中，请一并参看图3，为提高粒状乙炔炭黑的品质，提高粒状乙炔炭黑的颗粒均匀性，所述造粒单元200包括第一耙齿造粒机220及与所述第一耙齿造粒机220连接的第二耙齿造粒机230，所述第一耙齿造粒机220上设置有浸润水进料管221，所述浸润水进料管221用于向所述第一耙齿造粒机220内喷入浸润水。所述第二耙齿造粒机230上设置有造粒水进料管231，所述造粒水进料管231用于向所述第二耙齿造粒机230内喷入造粒水。所述浸润水进料管221与所述造粒水进料管231均连接所述温水出料管123。
38.粉状乙炔炭黑首先被输入至所述第一耙齿造粒机220中，通过所述浸润水进料管221，向所述第一耙齿造粒机220中喷入既定量的温水，粉状乙炔炭黑在第一耙齿造粒机220的作用下，一边向前推进，一边与温水混合，对粉状乙炔炭黑进行浸润。经浸润后的乙炔炭黑由所述第一耙齿造粒机220的出口端被输送进入所述第二耙齿造粒机230中，加入足量的温水，乙炔炭黑与温水充分接触，实现混合、成粒、球化、致密等过程，得到球状颗粒产品。球状颗粒产品经过干燥筛分后，得到粒状乙炔炭黑产品。一方面用纯水作为浸润剂、粘结剂，实现乙炔炭黑的造粒，提高粒状乙炔炭黑的纯净度，另一方面，所制备的粒状乙炔炭黑粒径分布均匀。
39.进一步地，所述浸润水进料管221包括若干浸润水进料支管2211，若干所述浸润水进料支管2211的出口沿第一耙齿造粒机的物料输送方向排列设置。例如，所述浸润水进料管221的出口端设置3-10个浸润水进料支管2211，所述浸润水进料支管2211的出口端沿所述第一耙齿造粒机220的物料输送方向排列设置。作为优选，相邻两个浸润水进料支管2211
的出口端的间距相等。浸润水被分批喷入所述第一耙齿造粒机221中，即每一个所述浸润水进料支管2211的流量仅为浸润水总量的部分或少部分，从而防止大量的水在局部与粉状乙炔炭黑接触，形成粒状乙炔炭黑，导致浸润不均匀，影响浸润效果。
40.作为优选，所述浸润水进料支管2211上设置浸润水流量控制阀2212，通过浸润水流量控制阀2212，控制每一个所述浸润水进料支管2211喷入所述第一耙齿造粒机220内的浸润水的流量，从而保持浸润的均匀性。
41.在其中一个优选的实施方式中，所述温水进料管上设置有温度传感器211。所述温度传感器211用于检测温水的温度，所述温水进料管还连接有水温调节组件，所述水温调节组件包括热水进水管212及凉水进水管213，所述热水进水管212上设置热水流量调节阀2121，所述凉水进水管213上设置凉水流量调节阀2131。所述热水流量调节阀2121、所述凉水流量调节阀2131根据所述温度传感器211反馈的温水的温度，调节并入所述温水进料管中的热水的流量或凉水的流量。
42.具体的，由所述冷却夹套121输出的高温的纯水可能不能满足作为浸润乙炔炭黑用水或乙炔炭黑造粒用水的工艺要求，此时，可以通过向所述温水进料管中并入热水，以实现对来自所述冷却夹套121的高温纯水的升温，并入凉水，以实现对来自所述冷却夹套121的高温纯水的降温。例如，当所述温度传感器211反馈的高温纯水的温度小于工艺温度时，打开所述热水流量调节阀2121，向所述温水进料管中并入热水，对高温纯水进行升温。当所述温度传感器211反馈的高温纯水的温度大于工艺温度时，打开所述凉水流量调节阀2131，向所述温水进料管中并入凉水，对高温纯水进行将温。
43.在又一些具体实施方式中，所述耙齿造粒机的外侧设置有保温夹套214，所述保温夹套214内能够被通入热气体。向所述耙齿造粒机中通入热的气体，以为所述耙齿造粒机保温，使得乙炔炭黑的造粒过程处于一个相对恒定的温度，减少热量损失，提高造粒乙炔炭黑的品质。
44.进一步地，所述粒状乙炔炭黑生产系统10还包括干燥单元300，所述干燥单元300包括干燥转筒310及热风发生器320，所述干燥转筒310的外侧设置加热腔330，所述干燥转筒310能够在所述加热腔330内转动。所述热风发生器320的出料端设置热风出料管321，所述热风出料管321连通所述加热腔330的进料端。所述加热腔330的出料端连接所述保温夹套214。
45.将所述热风发生器320产生的热风通入所述加热腔330，以与所述干燥转筒310内的粒状乙炔炭黑进行热交换，降低粒状乙炔炭黑的含水率。经与粒状乙炔炭黑换热的热风仍具有较高的余温（85℃-120℃），将该部分热风作为热源，通入所述保温夹套214中，以为所述耙齿造粒机的保温提供热源，进一步有利于热量的回收利用，降低系统的综合能耗。
46.请一并参看图4，一些具体实施方式中，为提高粒状乙炔炭黑的干燥效率，实现粒状乙炔炭黑先低温、再高温、然后低温的干燥工艺，所述加热腔330内设置第一隔板331及第二隔板332，所述第一隔板331与所述第二隔板332将所述加热腔330分割为从前向后排列的第一加热段333、第二加热段334及第三加热段335。
47.所述第一加热段333与所述第二加热段334通过第一管件336连通，所述第三加热段335与所述第二加热段334通过第二管件337连通。所述第二加热段334连接所述热风出料管321。
48.所述热风发生器320所产生的热风经所述热风出料管321首先进入所述第二加热段334，使得所述干燥转筒310内位于所述第二加热段334处获得相对较高的热场。经所述第二加热段334换热后的部分尾气被排出，部分尾气通过所述第一管件336、所述第二管件337分别进入所述第一加热段333和所述第三加热段335，以使得所述干燥转筒310内位于所述第一加热段333和所述第三加热段335处获得相对所述第二加热段334较低的热场，从而在所述干燥转筒310内形成低温-高温-低温的热场分布，从而利用滚筒干燥设备实现对造粒乙炔黑低温-高温-低温的干燥过程，满足造粒乙炔黑干燥的工艺需求。
49.进一步地，为能够调节所述干燥转筒310内位于所述第一加热段333、所述第三加热段335处的温度，所述第一管件336上设置第一调节阀338，所述第二管件337上设置第二调节阀339。通过所述第一调节阀338、所述第二调节阀339分别控制进入所述第一加热段333和所述第三加热段335内的热风的流量，从而控制所述干燥转筒310内位于所述第一加热段333、所述第三加热段335处的温度，实现干燥温度的可调控。
50.进一步地，所述第一管件336上还设置有第一热风补气管3361，所述第一热风补气管3361连接所述热风出料管321，所述第一热风补气管3361上设置第一热风补气阀3362。所述第二管件337上还设置有第二热风补气管3371，所述第二热风补气管3371连接所述热风出料管321，所述第二热风补气管3371上设置第二热风补气阀3372。
51.当来自所述第二加热段334的热风不足以满足所述第一加热段333、所述第三加热段335的干燥温度需求时，分别通过所述第一热风补气管3361、所述第二热风补气管3371向所述第一加热段333、所述第三加热段335补充温度较高的来自所述热风出料管321热风，以保证所述第一加热段333、所述第二加热段430处的干燥温度。
52.在一优选实施方式中，所述干燥转筒310的外壁上环设有辅助加热层340，所述辅助加热层340与所述干燥转筒310的外壁之间形成所述加热腔330，所述辅助加热层340能够向所述加热腔330提供辐射热。
53.正常工作状态下，所述辅助加热层340处于停机或者低温状态，依靠所述热风发生器320产生的热风对所述干燥转筒310进行加热。当所述热风发生器320不能正常工作时（例如，所述热风发生器320故障或所述热风发生器320的燃料气供给不稳定），开启所述辅助加热层340或使得所述辅助加热层340处于高温状态，依靠所述辅助加热层340对所述干燥转筒310进行加热，从而保障所述干燥转筒310的长时间稳定运行，降低由于工艺波动引起的产品质量不合格的概率。
54.例如，所述辅助加热层340为电辅助加热层，电辅助加热层内设置电加热丝。由于在正常工作状态下，所述辅助加热层340处于备用状态（停用或输出较低热功率），依靠所述热风发生器320产生的热风对所述干燥转筒310进行加热，因此，设备能耗较低。当所述热风发生器320不能正常工作时，所述辅助加热层340处于工作状态（输出较高的热功率），从而实现对所述加热腔330内的气体进行持续加热，最终在所述干燥转筒310内形成热场，从而保障了粒状乙炔黑干燥过程的稳定运行。
55.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在
本实用新型的保护范围之内。