一,、炭黑的主要生產(chǎn)原料

 

煤焦油,，乙烯焦油，蒽油,，天然氣,，高爐煤氣等等。

 

二、炭黑的生產(chǎn)工藝

 

炭黑的生產(chǎn)工藝有爐法,、噴霧法,、燈煙法、槽法,、滾筒法,、混氣法、熱裂法,、乙炔法和等離子體法,，其中爐法、噴霧法,、燈煙法、槽法,、滾筒法,、混氣法為不完全燃燒法，熱裂法,、乙炔法和等離子體法為熱裂解法,。目前燈煙法炭黑主要用作涂料著色劑，滾筒法和混氣法炭黑主要用于油漆和油墨用色素炭黑,，乙炔法炭黑主要用于干電池生產(chǎn),，其他生產(chǎn)工藝方法均在生產(chǎn)橡膠用炭黑中應(yīng)用。

 

三,、橡膠用炭黑的主要生產(chǎn)工藝

 

1. 爐法

 

爐法是在反應(yīng)爐內(nèi),，原料烴(液態(tài)烴、氣態(tài)烴或其混合物)與適量空氣形成密閉湍流系統(tǒng),，通過(guò)部分原料烴與空氣燃燒產(chǎn)生高溫使另一部分原料烴裂解生成炭黑,，然后將懸浮在煙氣中的炭黑冷卻、過(guò)濾,、收集,、造粒成成品炭黑的方法。其中,，以氣態(tài)烴(天然氣或煤層氣)為主要原料的制造方法稱為氣爐法(主要產(chǎn)品為軟質(zhì)炭黑),，以液態(tài)烴(芳烴重油，包括催化裂化澄清油,、乙烯焦油,、煤焦油餾出物等)為主要原料的制造方法稱為油爐法。

 

油爐法由于具有工藝調(diào)節(jié)方法多,、熱能利用率高,、能耗小及成本低等特點(diǎn)，已成為主要的炭黑制造方法。與油爐法相比,，氣爐法的原料消耗量和綜合能耗較大,，在天然氣漲價(jià)后，其主要產(chǎn)品已被油爐法產(chǎn)品取代,。然而在天然氣廉價(jià)的地區(qū),，制造氣爐法炭黑仍然有利，且氣爐法炭黑還在很多橡膠制品中應(yīng)用,。目前我國(guó)氣爐法炭黑年產(chǎn)量為3萬(wàn)～4萬(wàn)噸,。

 

2.噴霧法

 

噴霧法的原料油是從反應(yīng)爐的上游端用機(jī)械霧化噴嘴噴入的，這種制造方法由前蘇聯(lián)開(kāi)發(fā),。噴霧炭黑具有粒子大,、結(jié)構(gòu)極高、填充膠料強(qiáng)度中等和永久變形很小的特點(diǎn),，特別適用于橡膠密封制品,。目前我國(guó)噴霧炭黑年產(chǎn)量為幾千噸。

 

3.槽法

 

槽法是在自然通風(fēng)的火房?jī)?nèi),，天然氣或煤層氣通過(guò)數(shù)以千計(jì)的瓷質(zhì)火嘴與空氣進(jìn)行不完全燃燒而形成魚(yú)尾形擴(kuò)散火焰,，通過(guò)火焰還原層與緩慢往復(fù)運(yùn)動(dòng)的槽鋼接觸使裂解生成的炭黑沉積在槽鋼表面，然后由漏斗上的刮刀將炭黑刮入漏斗內(nèi),，經(jīng)螺旋輸送器輸出,、造粒而制成成品炭黑的方法。槽法炭黑補(bǔ)強(qiáng)性能優(yōu)異,，特別適用于NR,，曾在橡膠工業(yè)中大量應(yīng)用。但由于原料氣漲價(jià)及生產(chǎn)造成的環(huán)境污染問(wèn)題嚴(yán)重,，其已在2O世紀(jì)7O年代基本停產(chǎn),。但槽法炭黑是唯一可用于與食品接觸的橡膠用炭黑品種，目前在亞美尼亞還有一家工廠生產(chǎn),。

 

4. 熱裂法

 

熱裂法是一種不連續(xù)的炭黑制造方法,，每條生產(chǎn)線設(shè)置2個(gè)內(nèi)襯耐火材料的反應(yīng)爐。生產(chǎn)時(shí),，先在一個(gè)反應(yīng)爐內(nèi)通入天然氣和空氣并燃燒,，待反應(yīng)爐達(dá)到一定溫度后停止通入空氣，使天然氣在隔絕空氣的條件下熱裂解生成炭黑,。在該反應(yīng)爐進(jìn)行裂解反應(yīng)時(shí)另一個(gè)反應(yīng)爐開(kāi)始燃燒,。每個(gè)反應(yīng)爐均在完成裂解反應(yīng)且溫度降到一定程度后再燃燒加熱，如此循環(huán)生產(chǎn),。生產(chǎn)出的炭黑與煙氣一起冷卻,，然后將收集到的炭黑進(jìn)行造粒處理,。

 

熱裂法炭黑是粒子最大、結(jié)構(gòu)最低的炭黑品種,。熱裂法炭黑填充的膠料強(qiáng)伸性能較低,，但彈性高、硬度和生熱低,、電導(dǎo)率小,，且熱裂法炭黑的填充量大，其適用于軌枕墊等要求彈性高,、生熱低和絕緣性能好的橡膠制品,。另外，熱裂法炭黑的碳含量大和純度高,，可用于硬質(zhì)合金,、碳素制品的生產(chǎn)。

 

5.等離子體法

 

等離子體法是用等離子體發(fā)生器加熱反應(yīng)爐,，使其達(dá)到極高溫度來(lái)裂解原料烴(氣態(tài)烴,、液態(tài)烴或固態(tài)烴)以連續(xù)生產(chǎn)炭黑的方法。該法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

 

·不用原料和燃料加熱反應(yīng)爐,，原料烴的利用率高，且可以使用芳烴含量不高的油,，能緩解燃料和原料短缺的問(wèn)題,。

 

·裂解產(chǎn)生的氫氣可作化工原料或汽車清潔燃料。

 

·不產(chǎn)生和排放一氧化碳,、二氧化碳,、二氧化硫、一氧化氮和二氧化氮等有害廢氣,，有利于環(huán)境保護(hù),。

 

·裂解反應(yīng)生成的尾氣少，可以降低炭黑收集系統(tǒng)的投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用,。

 

·反應(yīng)爐可達(dá)到的溫度高且范圍寬,，有利于產(chǎn)品的多樣化。

 

但等離子體法生成炭黑的氛圍和產(chǎn)品性質(zhì)與常規(guī)方法相差較大,，此法尚處于研發(fā)階段,。目前已開(kāi)發(fā)出氮吸附比表面積為52×103～9O×1O3m2·kg-1、DBP吸收值為90×10-5～250×10-5m3·kg-1,、表面沒(méi)有孔隙且填充膠料物理性能接近常規(guī)炭黑的等離子體法炭黑,。等離子體法有可能成為炭黑制造的主要方法。