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1、技术开发低成本白炭黑生产工艺粥王 兀护火刀卢芳仪严进郑典模詹晓力刘晓红以,父无邸兀心呱肋以以以心“幻认祀心,】祀咒别记已眼困川仄洲叨口双洲以氏劲耐众月们祀螂抓的犯必月眼,万毗忧的扣详一叨。,幻峨,姗叹油已洛勿一心义对以而肋以几幻,五刘阴记伪川以刘,洲叫刃喇侧“ 卫以面助比川在白炭 黑 的 生 产 成本构成 中,原料水玻璃约 占一印以石英 砂和烧碱的原料,采用湿法生产水玻璃,再用此水玻璃生产 白炭黑可使生产成本大幅度下降用硫酸法生产,可降低成本元林左右用碳酸氢钱法生产,可降低成本仪幻元左右碳按法生产成本低是因为可以副产纯碱和氨气,原料综合利用好以湿法水玻璃和硫酸 或碳酸氢钱 为原料,所制得的白炭
2、黑产 品质量完全符合国标要求引言近年来,白炭黑市场竞争激烈,一是质量竞争,二是价格竞争。本文介绍 的工艺既可保证产 品质量达标,又 可大幅度降低成本。在白炭黑的生产成本构成 中,原料水玻璃约 占因此要 降低 白炭 黑的 生 产成本,就必须降低水玻璃的价格。为此,规模较大的厂,多 为 自产水玻璃,采用干法生产,但投资较大。以石英砂和烧碱 为原料湿法 生产水玻璃,投 资省,成本低。但模数太低,可否用于生产白炭 黑,国内尚未见工业化生产 的报道。笔者经过小 试、中试,直至】白炭 黑生产规模的 工 业化实 践,充 分 证明只要工艺条件选择恰当,完全可生产出符合国标要求的白炭黑产品。以湿法水玻璃生产 白
3、炭 黑,成本可以大幅度降低 例如与外 购固体水玻璃相比,成本可降低田元左右与外购液体水玻璃相比,成本可降低侧叉元左右由此可见,湿法生产水玻 璃,再用此水玻 璃制白炭黑是一条低成本的工艺路线由水 玻璃 制白炭 黑的另 一种原料通常 为 无 机酸,如硫酸、盐酸、硝酸或气体等。其中硫酸法成本最低,用得最多由笔者开发的碳酸氢按法制 白炭黑的新工艺,由于原料 综合利 用好,可副产纯碱和氨气,与硫酸法相比,每吨白炭黑成本可降低歹洲元左右。因此将湿法水玻璃和碳钱法结合起来,仍是一种低成本生产白炭黑的新工艺。制备原理么湿法水玻璃制备原理石英砂和烧碱溶液在一 定 的温度、压力下反应得水玻璃,反应式如下夕式中卿,
4、称为水玻璃模数该反应为液固相反应 由于石英砂 属比较致密的固体,孔隙很小,内表面积也 小,因此可 用缩芯模型来描述。即碱液先与石英砂表面反应生成液体水玻璃,随着反应的进行,粒子越来越小,最 后 固体粒子 消失。若石英砂 中夹杂有不 与白反 应的粒子,则残留在产物中。该反应的表观反应速率与 反化学工程师从总第期应温度浓度、石英砂粒径和搅拌强度等因素有关 反应温度越高,反应速度越快,通常在印一印之间反应浓度越高,反应速度越快,但所得产品模数低 所以实际上浓度是由模数来确定的粒径越小,每石英砂所具有的外表面积越大,反应速度越快,所以粒径小有 利。但对分批式操作的反应器,随着反应的进行,粒径不断缩小,
5、有的消失,反应器 内总固体量越来越少,液固接触面积也越来越小,导致反应速度越来越慢。为保证反应后期有足够高的反应速度,石英 砂 应适 当过量搅拌的目的在于使固体表面的液体滞流膜减薄,以减小传质阻力,并使表面不断更新搅拌越剧烈,表面更新越快,滞流膜也越薄,反应速度 也 越快碳按法制白碳黑原理以碳酸氢钱为原料制 白炭黑有直接法和间接法之分。前者所得白炭黑,超过国标要求,无工业价值。后者则可制得符 合国标要求的白炭 黑 产品间接法是碳馁先与盐反应生成重碱和氯化钱溶液,再由氯化馁水溶液 与水玻璃反应生成二氧化硅沉淀反应式如下二后,生成符合白炭黑 生产所要求的水玻 璃 经过滤除去末反应的石英砂和杂质后,
6、滤液送贮槽 待用滤渣经洗涤后,部分返回配料槽,部分弃去,既可保证系统杂质不积累,又使原料得到充分利用洗 涤液可用于配料。白炭黑制备流程以湿法水玻璃和硫酸生产 白炭 黑的工艺 流程框图如图所示。水玻璃 水硫酸告告咨洗涤水告匣亘一巫画困一医画口一匡巫亘今杏废液经处理后弃去白炭黑产品图硫酸法生产白炭黑工艺流程框图盐今水告月十沼一两个、十反应所得 重 碱 缎烧后即为纯碱。反应所得经分离、洗涤和干燥后 即为白炭黑产品气氨可以回收利用可循环利用,只需 补充损耗即可。因此从原理上来说,反应物全部 转化 为有用物,原料得到充分利用。这是碳钱法成本低的根本 原因。将湿法水玻璃加人配料槽中,用水调至一定浓度 的水
7、玻璃稀溶液。再将稀水玻璃和硫酸分别 或 同时加人沉淀反应槽,在一定的浓度、温度、搅拌条件下进行反应,生成沉 淀和多溶液为使产品符合国标要求,生成物必须进行酸化和陈化。然后进行压滤、洗涤。滤液和洗液呈微酸性,经 中和后排放滤饼经干燥得白炭黑产品。由湿法水玻璃和碳 酸氢馁制白炭 黑 的试验流程框 图如图所示碳钱告重碱反应器洗水幸冲重碱固固液分离器器匕塑色到一顶燕水杏工艺流程湿法水玻璃制备流程中中和槽槽且飞石英砂烧碱水寺令 十洗梦水玉亘巫困止垫红二亘 巫 亘蔓二一毓洗水区巫正一匹 亘 鲤一匹画于一匡困洗涤液和未反应 的石英。,渣弃去图湿法水玻璃生产工艺流程滤液一洗液弃去含自干燥器将符合要求的石英砂、
8、烧碱和水按比例加人配料槽中,配成一定浓度的石英砂料浆,用泥浆泵打人反应槽中,在适当的反应条件下反应飞白炭黑图碳按法制白炭黑工艺流程框图化学工 程师至 珍总第期将白炭黑滤液加人重 碱反应 器,补 充必 要的盐,再投人碳酸氢钱,在 搅拌条件下反应,生成 重碱和氯化按溶液。反应温 度以左右 为好。物料配比以收 率最 大和 液 相组成最大 为原则,这可由十、才刀曰一、丁一四元体系水盐相 图来决定。反应生成 的重碱 经 过滤、洗涤、锻烧后 得纯碱。母 液 中除,尚含有少量未反应的,需 加人盐酸将其 转 变成月,同时释放气。由此制得符合白炭黑沉 淀反应所需要 的溶液。从沉淀反应开始工艺过程 与硫酸 法 相
9、同。但滤液能循 环利用,气 氨要回收。洗液左右弃去。结果及讨论湿法水玻璃生产结果及讨论装置能力旦叉众水玻璃,三班制,分批操作原料规格石英砂干基姆名,粒度目通过率田烧 碱,试田,。水玻璃质量按田一规定 的检验方法,对工业生产的水玻璃进行分析,所得到的典型分析数据如表所列。表湿法水玻璃典型分析数据珊一技术要求指标名称工业生产数据一级二级密度为 。氧化钠以计“二氧化硅以心计“,模数铁以“乞水不溶物菊浓度高,反应速度快,但所得水玻 璃 的模数低。所以浓度应 由模数来决定。温度是影 响装置能 力的 另一 个主要因素。从原理上来说,温度越高反应速度越快。但由于加热介质为蒸汽,温度高要求蒸 汽的压 力 也
10、高,对锅炉、反应器的要求也高。所以反应温 度以一印为宜。搅拌强度也会影 响装置能力。因此,设计反 应器对应考虑搅拌浆形式及转速,以使器 内物料 能充分混合均匀石英砂投料量石英砂投料量多,则反应面积大,反应 时 间短,所以应适 当过量。但过量太多 会增加过滤负荷。过料量与石英砂粒径有关,粒径小,过料量可少些反 之亦然。印目的石英粉,过量左右即可。白炭黑生产及试验结果与讨论装置能力硫酸法生产装置能力仪众白炭黑,三班制,分批操作碳按法试验装置能力沉淀反应器。主要原料规格水玻璃 分析数据如表所列。工业硫酸多,田。农用碳酸氢按,田。工业盐出刀,侧刃。白炭黑质量按一规定 的检验 方 法 所测 得 的白炭黑
11、产品质量如表所列。表白炭黑产品质最对比名雳竺硫酸法硫酸法碳钱法工业产品实验室产品实脸室产品一技术要求毛一人,倪、王月 了,乃。八“洲、万孟呢知此乃乃一提刀一,成续注本表所列国标要求仅为四刑产品由湿法生产所得要求一一影响产品质量及装置能力的因素石英砂质量,含量越高越好。由此所得水玻璃质量高,原料消耗也低。含 量 越 低 越 好,所得 水玻璃透明度好。石英砂粒度是影响装置生产有力的主要 因素之一。粒径 越 小,反应速 度 越 快,每批 料的 反应 时 问短。但粒径太小,会导致过滤困难。反应条件石续明夕之一姗哒兑一叭加热减量石一灼烧减量名一石一总铜量澎一又总锰量留一么总铁量戈留。一刃吸收值时忽,一,
12、念影响产品质量的因素反应温度沉淀反应温度较低,所得产品 的吸收值越高,比表面积越大,但易生成硅凝胶,所以温度化学工程师哭巧总第期适当高些容易操作。工 业生产以一卯为宜。水玻璃浓度水玻璃浓度越低,越不容易生成硅凝胶,但单位反应器 容 积 所 得产品量越少。工 业 生产以维持一为宜。搅拌强度搅拌越强烈,越不易生成硅凝 胶,但 容 易“砂化”,即生成比表面小的粗粒子搅拌强度不够则易生成硅凝胶。这 两种情况都易造成产品不合格。所以选择适宜 的搅拌桨形状及合适的转 速,是保证产品质量极 为重要的因素。笔者通过小试、中试和工业化生产,找到了比较好的桨形及适宜的转速。酸化及陈化将沉淀反应所得的料桨进行酸化及
13、 陈化是保证产品质量达标不 可缺少 的。酸化终点应根据用 户对产品的值要求来调整陈化时 间越 长,产品越均匀,但设备的有效生产时问短实践证明,陈化已可满足要求。压滤及洗涤压滤机的压力越高,滤饼含水量越低,干燥 时耗能越低,但投资更大。以久王为宜。洗涤是保证产品质量极为重要 的操作,洗涤不好时,产品中达不到国标要求。洗涤终点可 通过测定洗涤液的电导率来判断。干燥干燥温度高,热效率高,耗能低但温度 太 高易造成烧结,使白炭黑产品比表面下降,吸收值下降,所以干燥温度应适 中。另外,应避免局部过热。干燥程度要适宜,若用作橡胶补强剂,白炭 黑 含水量以一为宜。白炭黑生产成本比较外 购固体水 玻 璃生产白
14、炭 黑自产 湿 法水 玻璃,硫酸法生产白炭 黑以及自产湿法水 玻 璃,碳钱法生产 白炭黑的成本 对比列于表。生产规模为白炭黑。表中由外 购水玻璃生产 白炭黑的原料、燃料、动力消耗为笔者转让技术的几家工厂 的实际 生产数据的平均值自产水玻璃,硫 酸法生产的消耗数据也为笔者转让技术的厂家数据碳馁法则为由实验表白炭黑生产成本对比以产品计固体水玻璃石英砂硫酸碳酸氢按液休烧碱 析图工 业劣 脸故酸水电蒸汽白炭黑包装费乡毯碱色装费工资折旧、维修生产成本总计纯碱收人氨毛收人实际生产成本田印的印父印姗哪绷刘包戒元包双包叹元包绷姗仪人一元厂人双人元人位见的田住矢印欣刀双包双元包仄包元包人元人肠期万、八八曰,夕洲
15、划姗化学工程师总第期技术开发连铸中间包绝热板用粘合剂研制、洲汗仪一人李宏宇”以加币一优叫吧。币艾时肥梦以吧司们以以址蒯加币一幽俪此本文叙述 了连铸 中间包绝热板用粘合剂的合成方法,对其填充料的选择进行了较细致分析产品用于连铸中间包绝热板后,取得 了较理想的效果,并己获得较好的经济和社会效益前言近年来,炼钢过程实现 连铸化已成为钢铁行业提高钢产量的主要途 径,与连铸配套的绝 热材料应运而 生。连铸中间包绝 热 板 就 是为炼钢实现 连铸化而应用的绝热材料。该 绝热板 所用粘合剂要求技术条件较高而价廉。常用酚 醛 粘合剂 由于成本高而 无法使用。为此,我们在 这方面开展了工作。通过对大量 的大型化
16、工厂废料的分析,我们选 择了较理 想 的填充料,合成出了低成本高性能的改性粘合剂。实验部分之纯树脂的合成主要 原料苯酚一工 业合成苯酚,燕化公司甲醛一工业级,含量,安阳塑料厂草酸、盐酸合成过程四口反应器温度计、搅拌、冷凝器、加料口中,加人计量好的苯酚、甲醛,搅拌均 匀,然后加人催化剂草酸水 溶液,加 热,升 温至一时,停止加热,以自身反应放热达到体系温 度一图,保持,然后降温至以下,加人计量好的盐 酸,加热至一,反应放热使温度又回升到一田,保持该温度,然后降温至印一,减压脱水,至体系温度达左右停止,放料 冷却得块状 纯树脂,粗碎后待用。填料制备三口反 应器 中,加人计量好的废料,升温至,搅拌下
17、加人废 料分 批加 人,保持 温度一,同时体系减压,使低 沸点组分蒸出,反谛留韶丫,节下军、洲 戈 从丫丫丫丫布布下丫,下,下丫策军策爷策甲爷爷韶甲军布丫甲下留带下解军罕爷韶爷下邢下解解带,下 协阳丫,下,布留甲,州,室数据推算的工业化生产数据。单价为目前南昌市的市场价。由表可知,生产方法都是硫酸法时,由自产湿法水玻璃生产白炭黑,成本低田 多元而采用碳钱法,予计生产成本可降低戊生元左右。实际生产成本仅为元八。若白炭黑售价按日刀元八计,每吨产品的税利约汉元左右。结论以石英砂和烧碱 为 原料生产湿法水玻璃,再以湿法水玻璃、碳钱为原料生产白炭黑,副产纯碱和氨气,氨气可加工成氨水或液氨 这种白炭黑的生产方法可使生产成本大幅度下降。所得产品质量也完全符合国标要求。参考文献卢芳仪,卢爱军 化肥工业,朱炳长 无机化工反应工程北京化学工业出版社,候德榜制碱工学下册北京 化学工业 出版社,贝刃,化学工程师姚总第义期
