[发明专利]用于生产导电炭黑的重整反应器、导电炭黑生产装置及方法

说明书

本发明公开了用于生产导电炭黑的重整反应器、导电炭黑生产装置及方法。本发明的用于生产导电炭黑的重整反应器的组成包括壳体、导流板和多个变径式催化剂床；壳体的一端设置有炭黑/尾气混合物进料口和天然气进料口，另一端设置有重整炭黑/尾气混合物出料口；导流板设置在壳体内，且与炭黑/尾气混合物进料口连接；变径式催化剂床设置在壳体内，且直径小的一端靠近炭黑/尾气混合物进料口，直径大的一端靠近重整炭黑/尾气混合物出料口。本发明的用于生产导电炭黑的重整反应器不仅可以进行炭黑表面和内部的气氛侵蚀改性来提升炭黑导电性，而且还可以极大增加尾气热值，综合实现产品高端化和能源利用低碳化，进而可以提升产品竞争力。

技术领域

本发明涉及炭黑生产技术领域，具体涉及用于生产导电炭黑的重整反应器、导电炭黑生产装置及方法。

背景技术

炭黑是一种重要的碳系导电填料(例如：将炭黑填充至聚合物中可以有效提升聚合物的导电性能；将炭黑掺杂到高压电缆的电导屏蔽层中，可以改善材料表面的电场分布，最终可以避免大量电荷积累形成静电高压而导致的局部放电或整体击穿等危险情况)，其与其他种类的导电填料相比具有巨大的成本优势，因此获得了广泛的市场应用。

研究表明，增加炭黑的结构度、比表面积以及表面官能团种类和含量是提升炭黑导电性的关键。目前，主流炭黑生产厂家是采用炉法工艺生产炭黑，要想生产导电炭黑(特种炭黑)，常用的技术改造思路主要是调整炭黑反应炉的结构，但该方法存在以下弊端：1)缺乏一定的生产灵活度，研发投入和研发周期具有较大的不确定性，特别在放大化生产中，不同的产线规模涉及的炉型结构都需要重新进行设计和调试以满足热解反应的进程控制；2)需要搭配严苛的前端原料杂质控制和产线辅助装置才能使生产的导电炭黑达到预期参数，具有极高的装置改造成本，不适合传统炭黑生产线的转型需求。

发明内容

本发明的目的在于提供用于生产导电炭黑的重整反应器、导电炭黑生产装置及方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种用于生产导电炭黑的重整反应器，其组成包括壳体、导流板和多个变径式催化剂床；所述壳体的一端设置有炭黑/尾气混合物进料口和天然气进料口，另一端设置有重整炭黑/尾气混合物出料口；所述导流板设置在壳体内，且与炭黑/尾气混合物进料口连接；所述变径式催化剂床设置在壳体内，且直径小的一端靠近炭黑/尾气混合物进料口，直径大的一端靠近重整炭黑/尾气混合物出料口。

优选的，所述变径式催化剂床的组成包括载体和负载的活性组分。

优选的，所述载体的组成成分为三氧化铝、二氧化锆、二氧化硅、氧化镁中的至少一种。

优选的，所述活性组分为氧化镍、镍中的至少一种。

优选的，所述变径式催化剂床中的活性组分的质量百分含量为5％～35％。

一种导电炭黑生产装置，其组成包括上述用于生产导电炭黑的重整反应器。

优选的，一种导电炭黑生产装置，其组成包括炭黑反应炉、重整反应器、换热系统、滤袋装置、尾气发电系统、造粒烘干装置和运输包装装置组成；所述炭黑反应炉、重整反应器、换热系统、滤袋装置、造粒烘干装置和运输包装装置通过管道依次连接；所述尾气发电系统通过管道与滤袋装置连接；所述重整反应器为上述用于生产导电炭黑的重整反应器。

一种导电炭黑生产方法包括以下步骤：将炭黑反应炉产生的炭黑/尾气混合物和天然气通入上述用于生产导电炭黑的重整反应器进行尾气重整和炭黑重整。

优选的，所述炭黑/尾气混合物中的尾气包括以下体积百分比的组分：

氮气：35％～45％；

水蒸气：30％～40％；

氢气：9％～15％；

一氧化碳：9％～15％；