【摘 要】
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本论文以一种廉价的工业干法炭黑为原料,在测定其主要物理性质的基础上,考察了在流化床内该炭黑的流动特性及其与臭氧的氧化反应性能,开发了一套浅层流化床炭黑臭氧氧化工艺
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本论文以一种廉价的工业干法炭黑为原料,在测定其主要物理性质的基础上,考察了在流化床内该炭黑的流动特性及其与臭氧的氧化反应性能,开发了一套浅层流化床炭黑臭氧氧化工艺新装置,实现了炭黑表面改性的目的。
首先测量了该炭黑的主要物理性质:粒径范围1.928～36.9μm、平均粒径2.946μm、倾注密度200kg/m3、真密度1983kg/m3,说明其属于较难流化的GeldartC类颗粒;在一个Φ140×3000mm有机玻璃流化床中,详细考察了炭黑物料的非正常流态化特性,获得了该宽粒径分布炭黑完全流化时的最小速度为0.039m/s和不同气速下的夹带量,使用复合分布板可以缓解炭黑物料在流化过程中的沟流问题;采用正交试验设计和极差分析法在Φ100×3000mm不锈钢流化床反应器中考察了炭黑与臭氧氧化过程中各因素与炭黑氧化深度之间的关系,确定出各因素对炭黑pH值影响的依次顺序为:炭黑品种＞分布板形式＞床层高度＞气体流速。经过实验数据回归得出了炭黑pH值与Rxt的关联式:pH=7.07×0.850.56×R×t+2.2。
在流动特性和反应特性研究的基础上,以该炭黑为原料进行了500吨/年臭氧氧化浅层流化床工艺放大设计,成功地实现了工业应用,相关技术已申请了国家专利(申请号200820178365.3);为了扩大产量,改用干法炭黑N219为原料进行了实际生产,达到预期效果,说明此技术可以拓展到其它品种干法炭黑的臭氧氧化过程。
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