1.本发明涉及炭黑制备技术领域，尤其涉及一种裂解炭黑高温等离子体连续纯化装置。
背景技术：
2.由于废旧轮胎来源及热解工艺不同，废旧轮胎热解炭黑占热解产物的30％-37％，其中炭黑中的灰分为15％左右，较高的灰分含量严重制约了裂解炭黑的高价值资源化利用。据调研，我国废旧轮胎及裂解炭黑焚烧率占比接近55％，要提高废旧轮胎裂解炭黑的品质，必须清楚影响因素及其对炭黑品质的影响程度，不同的影响因素对裂解炭黑品质的影响作用不同，其影响方式亦有所不同。
3.裂解炭黑中灰分主要成分为zno、sio2、al2o3、cao等无机氧化物，现有纯化方法一般采用酸洗工艺或酸洗+碱洗联合工艺，这些工艺在生产运行过程中会产生高浓度的酸碱废液，不仅占地面积大，而且严重污染环境，自动化程度较低，工作环境恶劣。
4.随着科技进步，高端制造行业的高速发展，出现了各种高纯粉体，如碳化硅、氮化铝、石墨等，粉体在高温低真空炉中提纯，粉体提纯过程中需要保证热量能够传导进去，气化杂质能够排出来，并且需要连续生产，但现有粉体纯化炉均采用密闭式坩埚舟皿结构，生成的气化杂质排出效率低且不彻底，导致粉体纯度下降，最终产品的质量不高。本发明针对废旧轮胎裂解炭黑深度资源化处理过程中的提纯关键环节，重点改善现有裂解炭黑纯化工艺的不足，解决其纯化不彻底、环境污染严重和无法连续生产的问题。
技术实现要素：
5.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种裂解炭黑高温等离子体连续纯化装置，能够使裂解炭黑中的无机灰分反应更快和去除更彻底。
6.本发明是通过以下技术方案予以实现：
7.一种裂解炭黑高温等离子体连续纯化装置，其特征在于，包括纯化炉本体、设于纯化炉本体内上部的预热室、设于纯化炉本体内下部的纯化室、与纯化室相连通的等离子体发生器、开设于纯化室下部的出料口、开设于预热室上部的进料口以及与预热室相连通的尾气处理机构，所述预热室与纯化室相连通，所述纯化室下端开设有等离子炬进气口，所述等离子体发生器与纯化室在等离子炬进气口处相连通。
8.根据上述技术方案，优选地，所述预热室侧壁上部开设有排气口，所述尾气处理机构包括与排气口相连的气固分离装置以及连通于气固分离装置与纯化室之间的回料组件。
9.根据上述技术方案，优选地，所述气固分离装置为旋风分离器。
10.根据上述技术方案，优选地，所述回料组件包括与纯化室相连通的回料管。
11.根据上述技术方案，优选地，所述回料组件还包括返料阀，所述返料阀包括上部进口、下部进口以及侧部出口，所述返料阀通过上部进口与气固分离装置相连，所述返料阀通过侧部出口与回料管相连，所述返料阀的下部进口连通有返料风供给管道。
1，所述预热室2-5与纯化室2-1相连通，所述纯化室2-1下端开设有等离子炬进气口，所述等离子体发生器1与纯化室2-1在等离子炬进气口处相连通。本发明对传统纯化炉进行改进，将纯化炉内部设计为流化态，增大了物料与活性气体间的接触面积，强化了物料中灰分与高活性等离子体之间的传热和传质过程，可通过气固反应实现裂解炭黑中灰分的分离，充分利用等离子体温度高、能量密度大、气氛可控和活性组分丰富等特点，能够使裂解炭黑中的无机灰分反应更快和去除更彻底，获得高纯度的炭黑原料；与此同时，尾气处理机构的设置能够对炉体处理后的尾气进行进一步净化，改善目前废旧轮胎裂解炭黑因灰分含量高、无法高值化利用所造成的环境污染和资源浪费问题；除此之外，本发明工艺流程简单，运行成本低，并能够做到连续化生产，建设规模不受限制，满足了不少国内轮胎裂解回收企业的需要。
24.根据上述实施例，优选地，所述预热室2-5侧壁上部开设有排气口，所述尾气处理机构包括与排气口相连的气固分离装置以及连通于气固分离装置与纯化室2-1之间的回料组件，其中气固分离装置可选择使用现有技术中常见的气固分离器，本例中优选使用旋风分离器4。
25.根据上述实施例，优选地，所述回料组件包括与纯化室2-1相连通的回料管5-2，所述回料管5-2同时与排料管6相连通，所述回料组件还包括返料阀5，所述返料阀5包括上部进口、下部进口以及侧部出口，所述返料阀5通过上部进口与气固分离装置相连，所述返料阀5通过侧部出口与回料管5-2相连，所述返料阀5的下部进口连通有返料风供给管道5-3。在旋风分离器4的上部设置有烟气出口并与烟气排出管4-1相连接，下部设置有物料排出口通过落料管4-2与返料阀5的上部入口相连通，可对炉体处理后的尾气进行进一步净化后排出，尾气通过旋风分离器4回收其携带的粉料后通过返料阀5返回纯化室2-1，有效改善目前废旧轮胎裂解炭黑因灰分含量高、无法高值化利用所造成的环境污染和资源浪费问题。
26.根据上述实施例，优选地，所述返料阀5在下部进口处设置有布风板5-1，用于控制返料风的流速和流向。
27.根据上述实施例，优选地，所述纯化室2-1与预热室2-5之间设有收缩段2-3，其中收缩段2-3的宽度小于预热室2-5和纯化室2-1的水平截面的宽度，使纯化室2-1排出的高温尾气在收缩段2-3提高气体流速，确保在进料口新加入的冷物料与纯化室2-1排出的尾气快速掺混预热。
28.根据上述实施例，优选地，所述纯化室2-1内安装有纯化内循环管2-2，所述纯化内循环管2-2上端朝向预热室2-5设置，纯化内循环管2-2下端朝向等离子炬进气口设置，所述预热室2-5内安装有预热内循环管2-4，所述预热内循环管2-4下端朝向纯化室2-1设置。其中纯化内循环管2-2和预热内循环管2-4均为两端开口的管状结构，本例中纯化内循环管2-2以及预热内循环管2-4的四周分别通过支撑方管与纯化炉本体2内壁固接，使其分别位于纯化室2-1和预热室2-5的内部中心。纯化室2-1借助纯化内循环管2-2实现气固两相流体按一定分布进行循环流动，在纯化内循环管2-2的内部形成强化传质和传热的流化区，在纯化内循环管2-2的外部为物料回流沉降区。预热室2-5借助预热内循环管2-4实现气固两相流体按一定分布进行循环流动，在预热内循环管2-4的内部形成强化传热的流化区，在预热内循环管2-4的外部为物料回流沉降区。
29.根据上述实施例，优选地，所述预热内循环管2-4下端靠近收缩段2-3设置，所述预
热内循环管2-4下端边缘向外弯折形成扩张凸缘。此设置能够有效减少预热室2-5与收缩段2-3之间的开口面积，避免新物料未经预热直接落入纯化室2-1内，工作过程中，新物料通过气流作用经过预热内循环管2-4在预热室2-5内预热，当预热室2-5内的物料堆积一定程度后，随自重从预热内循环管2-4下端的扩张凸缘与收缩段2-3之间流入纯化室2-1内。
30.根据上述实施例，优选地，所述等离子体发生器1的进口连接有供给装置1-2，所述供给装置1-2分别通过供气管路1-3和供水管路1-4与等离子体发生器1相连，等离子体发生器1形成的高温、高活性等离子体火炬1-1经纯化室2-1的等离子炬进气口伸入到纯化室2-1内部。
31.本发明工作原理如下：纯化室2-1为物料与高温高活性等离子体气体的反应区，温度较高，等离子体活性粒子浓度高，物料中的杂质在纯化室2-1与高温高活性等离子体气体发生快速的纯化反应，使杂质变为气态与固体物料分离，纯化后的高温物料通过排料管6排入密闭的物料冷却器6-1内，最终得到高纯炭黑原料，纯化室2-1的尾气则通过收缩段2-3排入预热室2-5，预热新加入的物料；预热室2-5为物料的预热区，温度较高的纯化室2-1尾气排入预热室2-5后在预热室2-5与通过进料口新加入的冷物料发生快速的换热，使新加入的冷物料通过收缩段2-3与纯化室2-1排出的尾气在预热内循环管2-4的内部快速掺混预热，预热后的高温物料在预热内循环管2-4的外部沉降回流，通过收缩段2-3侧壁排入纯化室2-1内，有效降低了热损失，预热室2-5烟气则通过排气口向尾气处理机构排出；尾气处理机构可对炉体处理后的尾气进行进一步净化后排出，尾气通过旋风分离器4回收其携带的粉料后通过返料阀5返回纯化室2-1。
32.本发明对传统纯化炉进行改进，将纯化炉内部设计为流化态，增大了物料与活性气体间的接触面积，强化了物料中灰分与高活性等离子体之间的传热和传质过程，可通过气固反应实现裂解炭黑中灰分的分离，充分利用等离子体温度高、能量密度大、气氛可控和活性组分丰富等特点，能够使裂解炭黑中的无机灰分反应更快和去除更彻底，获得高纯度的炭黑原料；与此同时，尾气处理机构的设置能够对炉体处理后的尾气进行进一步净化，改善目前废旧轮胎裂解炭黑因灰分含量高、无法高值化利用所造成的环境污染和资源浪费问题；除此之外，本发明工艺流程简单，运行成本低，并能够做到连续化生产，建设规模不受限制，满足了不少国内轮胎裂解回收企业的需要。
33.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。