[发明专利]用于获得含硫量减少的炭黑粉末的方法

说明书

技术领域

本公开涉及用于制备炭黑粉末的方法。

更具体地说，本公开涉及一种用于获得含硫量低的炭黑粉末的方法。

背景技术

炭黑是碳的细分形式，是通过如FCC焦油、煤焦油、乙烯裂解焦油的重质石油产品的不完全燃烧而产生，并且少量地从植物油中产生。炭黑主要包含呈半球形胶体颗粒形式的元素碳，所述元素碳相互聚结并且主要形成颗粒聚集体。炭黑是无定形碳的形式，所述无定形碳具有高的表面积与体积比。炭黑(CB)粉末具有各种各样的应用，范围为从轮胎到电极、颜料、化妆品、塑料、涂料等。然而，这些应用中的每一种应用所要求的粉末级别在结构和组成方面都是不同的。专业应用的一个首要的必需条件是在含硫量以及其它金属离子污染方面炭黑粉末的高纯度。炭黑制造所固有的问题之一是原材料中的总含硫量，这使得不但在油的燃烧过程中会产生环境危害物，而且这些环境危害物被最终的炭黑粉末携带。最终产品中硫的存在对品质是不利的，特别是对于专业应用而言是不利的。

炭黑原料或炭黑原材料通常含有约1％至4％的硫。这种硫的约40％在制造过程中被保留到最终的炭黑产品中，总计达约1.0％至1.5％的硫。这种高含硫杂质对特别是作为颜料、工业电极、底涂层、导电涂料等的应用不利。在绝缘塑料工业中，存在对于含硫低的炭黑的需要，以便提高物质的绝缘能力并且使物质的表面更均匀。基本上，根据工业标准，所要求的含硫量小于0.75％。

现有技术公开了用于除硫的各种方法，如加氢脱硫、吸附、溶剂萃取、生物酶处理、氧化等。然而，这些方法一般适用于对石化油和液体燃料的除硫。

用于从石油除硫的方法是基于由碱金属，特别是作为脱硫剂的金属钠对油的处理。在这种方法中，硫主要是作为金属硫化物去除，而不是去除整个含硫分子。金属钠通常以纯金属或合金形式来使用，负载于惰性物质上或溶解于氨中。在一些方法中，使用如NaHS、NaNH₂的其它钠基化合物来脱硫。然而，这些钠基脱硫方法与如下的限制相关联：已脱硫的进料油的低产量、大量不溶性淤渣的形成、氢的需求以及安全问题。重油和石油残渣的固有高粘度使得在脱硫过程之前和之后难以进行加工和分离操作。因此，在所述过程中，特别是在过滤或分离期间，存在大量的进料油损失。此外，许多用于油处理的基于金属钠的方法使用处于高压下的氢与金属钠的组合来脱硫。

在文献提及的用于减少含硫量的以上方法是针对原油或目标在于重油升级。然而，这些方法都未曾尝试对如炭黑粉末的固体材料脱硫。迄今为止，还未曾探究到使用钠基脱硫对如炭黑的固体粉末材料进行除硫。

因此，迫切需要开发一种用于使用钠基脱硫技术来减少炭黑粉末中的硫的方法。

发明目的

本文中至少一个实施方案所满足的本公开的目的中的一些如下：

本公开的一个目的在于，提供一种用于获得含硫量小于0.07％的炭黑粉末的可行方法。

本公开的另一个目的在于，提供一种用于获得含硫量小于0.07％的炭黑粉末的方法，其中所述方法是在不存在氢和外部压力条件的情况下进行。

发明内容

根据本公开，提供一种用于获得含硫量小于0.07％的炭黑粉末的方法，所述方法包括：

在预定的温度和压力下，使含硫量在1％至2％范围内的炭黑粉末与碱金属或碱金属的盐在流体介质中反应，以便形成含有碱金属硫化物衍生物和含硫量小于0.07％的炭黑粉末的反应后混合物；以及

从所述混合物分离碱金属硫化物衍生物，从而获得含硫量小于0.07％的炭黑粉末。

在本公开的优选实施方案中，碱金属或碱金属的盐在与炭黑粉末反应之前分散在流体介质中。

通常，反应在连续搅拌下进行。

通常，碱金属是金属钠。

通常，碱金属盐是氢氧化钠。

通常，流体介质由选自由以下各项组成的组的至少一种化合物组成：甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、汽油、煤油、原油、残油、氨、氢气以及氮气。

通常，流体介质由二甲苯组成。

通常，预定压力是在10psig至500psig、更优选14psig至50psig的范围内。

通常，预定温度是在50℃至500℃，更优选250℃至350℃的范围内。

通常，碱金属硫化物衍生物通过在30℃至100℃范围内的温度下用水处理所述混合物而从所述混合物分离。

具体实施方式