炭黑的工艺26308.docx

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1、炭黑 blacck ccarbbon 煤、石油油、生物物质燃料料等不完完全燃烧烧后所形形成的细细小颗粒粒。炭黑黑进入大大气后，能能吸收太太阳光，减减少到达达地面的的太阳辐辐射。 生态学（一一级学科科）；全全球生态态学（二二级学科科） 烃类在严严格控制制的工艺艺条件下下经气相相不完全全燃烧或或热解而而成的黑黑色粉末末状物质质。其成成分主要要是元素素碳，并并含有少少量氧、氢氢和硫等等。炭黑黑粒子近近似球形形，粒径径介于1105500m 间间。许多多粒子常常熔结或或聚结成成三维键键枝状或或纤维状状聚集体体。在橡橡胶加工工中，通通过混炼炼加入橡橡胶中作作补强剂剂（见增增强材料料）和填填料。炭炭黑是最最

2、古老的的工业产产品之一一。炭黑烃类在严严格控制制的工艺艺条件下下经气相相不完全全燃烧或热热解而成成的黑色色粉末状状物质。其其成分主主要是元元素碳，并并含有少少量氧、氢和硫等。炭炭黑粒子子近似球球形，粒粒径介于于105000m 间。许许多粒子子常熔结结或聚结结成三维维键枝状状或纤维维状聚集集体。在在橡胶加加工中，通通过混炼炼加入橡胶胶中作补补强剂（见见增强材材料）和和填料。 炭黑是是最古老老的工业业产品之之一。早早在公元元前，中中国就用用植物油油不完全全燃烧制制取颜料料炭黑。118722年，美美国首先先以天然然气为原原料用槽槽法生产产炭黑。当当时，炭炭黑也仍仍主要用用作着色色剂。119122年S

3、.C.莫莫特发现现炭黑对对橡胶的的补强作作用之后后，炭黑黑工业才才迅速发发展起来来。200世纪220年代代，又出出现了以以天然气气为原料料的气炉炉黑和热热裂黑，RR.D.斯诺于于19337年开开始研究究高效的的炭黑生生产方法法。后来来，J.C.克克雷奇致力力于从液液态烃生生产炭黑黑，开发发了油炉炉法工艺艺。19941年年，试产产出第一一批油炉炉黑。119433年，世世界上第第一座工工业化规规模的油油炉黑工工厂在美美国投产产。当今今，油炉炉法是效效率最高高、经济济效益最最好的炭炭黑生产产方法。油油炉黑的的产量已已占炭黑黑总量的的70%900%。生产方法法主要要有炉法法、槽法法、热裂裂法三种种。

4、炉法炭黑由天然气气或高芳芳烃油料料在反应应炉中经经不完全全燃烧或或热解生生成炭黑黑，此种种炭黑称称为炉黑黑，是炭炭黑品种种中产量量最大、品品种最多多的一类类。炉黑黑与槽黑黑及热裂裂黑的显显著区别别是，其其粒子的的熔结或或聚结程程度可根根据不同同用途来来调节。所所以,同同一粒径径范围的的炉黑,又分为为若干不不同结构构的衍生生品种。另另外，炉炉黑的含含氧量通通常比槽槽黑低（少少于1%），表表面呈中中性或弱弱碱性。炉炉黑生产产的特点点是，燃燃料在反反应炉中中燃烧，提提供原料料裂解所所需的热热量。燃燃烧和裂裂解过程程同时发发生。根根据所用用原料形形态的不不同，炉炉黑生产产可分为为气炉法法和油炉炉法两种

5、种。气炉炉法所用用原料和和燃料均均是天然然气。油油炉法的的燃料可可以是天天然气、焦焦炉气，也也可以是是液态烃烃，原料料则选用用高芳烃烃油料，如如乙烯焦焦油和蒽蒽油等。在在炉黑生生产工艺艺流程（见见图）中中，反应应炉是核核心设备备。生产产不同品品种的炉炉黑需采采用不同同结构尺尺寸的反反应炉。空空气和燃燃料在反反应炉中中燃烧，原原料经雾雾化后喷喷入燃烧烧的火焰焰中，经经高温热热解生成成炭黑。炭炭黑悬浮浮于燃余余气中形形成烟气气。烟气气经急冷冷后送空空气预热热器、油油预热器器进一步步降温，最最后送入入袋滤器器，分离离出的炭炭黑送到到造粒机机中造粒粒，然后后在干燥燥机中干干燥。 槽法 以以天然气气为主

6、要要原料，以以槽钢为为火焰接接触面而而生产炭炭黑，此此种炭黑黑称为槽槽黑。与与炉黑及及热裂黑黑相比，其其粒子较较细而比比表面积积较大。同同时，由由于采用用特定的的生产方方式，其其表面受受到氧化化，含有有较多的的含氧官官能团而而呈酸性性。这类类炭黑粒粒子的聚聚结程度度较低。因因含有较较多的含含氧官能能团，可可延缓橡橡胶的硫硫化速度度，提高高聚烯烃烃的耐候候性以及及赋予油油墨良好好的流动动性和印印刷性能能。 热裂法以天天然气、焦焦炉气或或重质液液态烃为为原料，在在无氧、无无焰的情情况下，经经高温热热解生成成炭黑，称称为热裂裂黑。它它是炭黑黑品种中中比表面面积最低低的一类类，基本本上以单单个球形形粒

7、子存存在,不不熔结或或聚结成成聚集体体,其表表面含氧氧量亦很很少(00.1%0.3%)。热裂裂黑主要要有三个个品种：中热裂裂黑、不不污染的的中热裂裂黑和细细热裂黑黑。中热热裂黑的的氮吸附附比表面面积为66100m2/g，细细热裂黑黑则为110115m22g。 炭黑的生生产工艺艺一、炭黑黑的主要要生产原原料煤焦油，乙乙烯焦油油，蒽油油，天然然气，高高炉煤气气等等。一、炭黑黑的生产产工艺炭黑的生生产工艺艺有炉法法、喷雾雾法、灯灯烟法、槽槽法、滚滚筒法、混混气法、热热裂法、乙乙炔法和和等离子子体法，其其中炉法法、喷雾雾法、灯灯烟法、槽槽法、滚滚筒法、混混气法为为不完全全燃烧法法，热裂裂法、乙乙炔法和

8、和等离子子体法为为热裂解解法。目目前灯烟烟法炭黑黑主要用用作涂料料着色剂剂，滚筒筒法和混混气法炭炭黑主要要用于油油漆和油油墨用色色素炭黑黑，乙炔炔法炭黑黑主要用用于干电电池生产产，其他他生产工工艺方法法均在生生产橡胶胶用炭黑黑中应用用。三、橡胶胶用炭黑黑的主要要生产工工艺1.炉炉法炉法是在在反应炉炉内，原原料烃(液态烃烃、气态态烃或其其混合物物)与适适量空气气形成密密闭湍流流系统，通通过部分分原料烃烃与空气气燃烧产产生高温温使另一一部分原原料烃裂裂解生成成炭黑，然然后将悬悬浮在烟烟气中的的炭黑冷冷却、过过滤、收收集、造造粒成成成品炭黑黑的方法法。其中中，以气气态烃(天然气气或煤层层气)为为主要

9、原原料的制制造方法法称为气气炉法(主要产产品为软软质炭黑黑)，以以液态烃烃(芳烃烃重油，包包括催化化裂化澄澄清油、乙乙烯焦油油、煤焦焦油馏出出物等)为主要要原料的的制造方方法称为为油炉法法。油炉法由由于具有有工艺调调节方法法多、热热能利用用率高、能能耗小及及成本低低等特点点，已成成为主要要的炭黑黑制造方方法。与与油炉法法相比，气气炉法的的原料消消耗量和和综合能能耗较大大，在天天然气涨涨价后，其其主要产产品已被被油炉法法产品取取代。然然而在天天然气廉廉价的地地区，制制造气炉炉法炭黑黑仍然有有利，且且气炉法法炭黑还还在很多多橡胶制制品中应应用。目目前我国国气炉法法炭黑年年产量为为3万4万吨吨。2.

10、喷雾法法喷雾法的的原料油油是从反反应炉的的上游端端用机械械雾化喷喷嘴喷入入的，这这种制造造方法由由前苏联联开发。喷喷雾炭黑黑具有粒粒子大、结结构极高高、填充充胶料强强度中等等和永久久变形很很小的特特点，特特别适用用于橡胶胶密封制制品。目目前我国国喷雾炭炭黑年产产量为几几千吨。3.槽槽法槽法是在在自然通通风的火火房内，天天然气或或煤层气气通过数数以千计计的瓷质质火嘴与与空气进进行不完完全燃烧烧而形成成鱼尾形形扩散火火焰，通通过火焰焰还原层层与缓慢慢往复运运动的槽槽钢接触触使裂解解生成的的炭黑沉沉积在槽槽钢表面面，然后后由漏斗斗上的刮刮刀将炭炭黑刮入入漏斗内内，经螺螺旋输送送器输出出、造粒粒而制成

11、成成品炭炭黑的方方法。槽槽法炭黑黑补强性性能优异异，特别别适用于于NR，曾曾在橡胶胶工业中中大量应应用。但但由于原原料气涨涨价及生生产造成成的环境境污染问问题严重重，其已已在2OO世纪77O年代代基本停停产。但但槽法炭炭黑是唯唯一可用用于与食食品接触触的橡胶胶用炭黑黑品种，目目前在亚亚美尼亚亚还有一一家工厂厂生产。4. 热热裂法热裂法是是一种不不连续的的炭黑制制造方法法，每条条生产线线设置22个内衬衬耐火材材料的反反应炉。生生产时，先先在一个个反应炉炉内通入入天然气气和空气气并燃烧烧，待反反应炉达达到一定定温度后后停止通通入空气气，使天天然气在在隔绝空空气的条条件下热热裂解生生成炭黑黑。在该该

12、反应炉炉进行裂裂解反应应时另一一个反应应炉开始始燃烧。每每个反应应炉均在在完成裂裂解反应应且温度度降到一一定程度度后再燃燃烧加热热，如此此循环生生产。生生产出的的炭黑与与烟气一一起冷却却，然后后将收集集到的炭炭黑进行行造粒处处理。热裂法炭炭黑是粒粒子最大大、结构构最低的的炭黑品品种。热热裂法炭炭黑填充充的胶料料强伸性性能较低低，但弹弹性高、硬硬度和生生热低、电电导率小小，且热热裂法炭炭黑的填填充量大大，其适适用于轨轨枕垫等等要求弹弹性高、生生热低和和绝缘性性能好的的橡胶制制品。另另外，热热裂法炭炭黑的碳碳含量大大和纯度度高，可可用于硬硬质合金金、碳素素制品的的生产。5.等离离子体法法等离子体体

13、法是用用等离子子体发生生器加热热反应炉炉，使其其达到极极高温度度来裂解解原料烃烃(气态态烃、液液态烃或或固态烃烃)以连连续生产产炭黑的的方法。该该法具有有以下优优点：不用原原料和燃燃料加热热反应炉炉，原料料烃的利利用率高高，且可可以使用用芳烃含含量不高高的油，能能缓解燃燃料和原原料短缺缺的问题题。裂解产产生的氢氢气可作作化工原原料或汽汽车清洁洁燃料。不产生生和排放放一氧化化碳、二二氧化碳碳、二氧氧化硫、一一氧化氮氮和二氧氧化氮等等有害废废气，有有利于环环境保护护。裂解反反应生成成的尾气气少，可可以降低低炭黑收收集系统统的投资资和运转转费用。反应炉炉可达到到的温度度高且范范围宽，有有利于产产品的多多样化。但等离子子体法生生成炭黑黑的氛围围和产品品性质与与常规方方法相差差较大，此此法尚处处于研发发阶段。目目前已开开发出氮氮吸附比比表面积积为52210039OO1OO3m2kgg-1、DDBP吸吸收值为为9010-5225010-5m3kgg-1、表表面没有有孔隙且且填充胶胶料物理理性能接接近常规规炭黑的的等离子子体法炭炭黑。等等离子体体法有可可能成为为炭黑制制造的主主要方法法