炭黑制造
炭黑工艺
一、概述
炭黑是气态或液态的碳氢化合物在空气不足的条件下进行不完全燃烧或热裂分解所生成的无定形碳，为疏松、质轻而细的黑色粉末物质，具有高度分散性。不溶于各种溶剂，相对密度1.8～2.1。其成分主要是元素碳，并含有少量氧、氢和硫以及其他杂质和水分等，其微晶具有准石墨结构。
炭黑的主要物理性质有比表面积、密度、结构性、表面性质、导热性、导电性和光学性质等；主要化学性质有氧化、接枝和磺化等反应性以及催化作用、消除自由基作用和抗老化性作用等。各种炭黑的差异主要在表面积（或粒子大小）、聚集体形态、粒子和聚集体的质量分布和化学组成等方面。
炭黑主要用作橡胶的补强剂和填料，其消耗量约为橡胶消耗量的一半，橡胶用炭黑占炭黑总量的94％，其中约60％用于制造。此外，也用作油墨、和的着色剂以及塑料制品的紫外光屏蔽剂。在许多其他制品，如电极、干电池、电阻器、炸药、化妆品及抛光膏中，它也是重要的助剂。
二、工艺方案
（一）主要生产工艺技术介绍
生产炭黑的工艺方法很多，因不同一域对其性能要求的不同，尤其受生产成本等经济因素的影响，其制备方法各有不同。炭黑的生产方法中技术较成熟的有槽法、炉法及热解法。
<;1>;槽法
槽法以天然气为原料，通过特制的火嘴，在火房内与空气接触燃烧，火焰则与缓慢往复运动的槽钢接触，使炭黑沉积在槽钢上并加以收集生产炭黑。因其原料主要使用以甲烷为主要成分的天然气，所以又称天然气槽黑或瓦斯槽黑。因槽法炭黑的收率非常低，且天然气的价格上涨，使槽法炭黑的经济状况不好。由于槽法生产炭黑产生的空气污染问题尚不能经济地解决，因而国内外都不再采用此法。
<;2>;炉法
炉法是以气态烃、液态烃或按一定比例的气态与液态烃的混合物为原料，供以适量的空气，在特制的反应炉内，于一定的高温下燃烧、裂解，生成的炭黑悬浮在烟气中，然后经冷却、收集生产炭黑的方法。只使用气态烃原料，如天然气、油田气生产的炭黑，称为气炉法炭黑;只使用液态烃原料，如煤焦油系统或石油系统的油类生产的炭黑，称为油炉法炭黑;同时使用气态烃和液态烃原料生产的炭黑，则称油气炉法炭黑。炉法炭黑，特别是油炉法能生产出各种性能的炭黑，现代炭黑工业中，油炉法炭黑的产量已占炭黑总产量的95%以上。油炉法已成为当今收率一高、能耗一少的生产方式。
炉法炭黑具有胶料高伸长率、低生热、高弹性和良好的耐老化性能等，多用于胎体缓冲胶,帘布胶用各种橡胶制品。主要用于轮胎布布层、胎面下层、胎侧及内胎等胶料中。
<;3>;热解法
热解法是以天然气或乙炔气为原料，在已预热的反应炉内，隔一空气，进行间歇(燃烧蓄热和热分解二个阶段)或连续(单一的热分解)热裂解生成炭黑的方法。以天然气为主要原料裂解产生的炭黑称为热裂炭黑。按裂解生成的炭黑粒子大小不同，又分为细粒子热裂炭黑和中粒子热裂炭黑2种。使用乙炔气作为原料热裂解生成的炭黑称为乙炔炭黑。乙炔炭黑具有低电阻或高电阻性能，可用于导电橡胶、无线电元件和电池工业中。
热解法炭黑是现有炭黑中价格一低的一类。但是，由子在热解法中碳的来源是天然气，随着天然气工业的发展，夫然气的用途越来越广，其价格也随之上涨，出于经济上的考虑，热解法炭黑的生产量较少。
（二）推荐工艺简介
从化学反应的观点来看，炭黑生产方法基本上分为烃类的不完全燃烧和烃类热分解两大类。其差异主要在于有氧和无氧条件。不完全燃烧过程，是重要的生产方法。不完全燃烧和热分解的生产方法和原料特性见下表。油炉法能生产出各种性能的炭黑，与此同时，由于天然气价格上涨及环境污染问题，槽黑法产量急剧下降，油炉法成为当今效率一高、能耗一少的生产方式。
（三）工艺简述
油炉法炭黑生产流程，蒽油由油库泵送至储油槽，加温至85℃左右，静置脱水。脱水后的原料油用齿轮油泵升压，经蒸汽夹套油管将油温提高到110～130℃左右，再经喷燃器内的油嘴雾化喷射到用耐火材料砌成的反应炉内。由罗茨豉风机送来的空气经孔板流量计进入一三一空气预热器，预热后达到350～400℃左右离开一一一空气预热器，进入喷燃器与油雾充分混合后进入反应炉内。在燃料油的加热下，反应炉温度维持在1300～1600℃。原料油在此高温下裂解生成炭黑，些炭黑悬浮在燃余气中，形成烟气。烟气离开反应炉后，立即喷入冷至900～1000℃，以终止反应。急冷后的烟气再经两一废热锅炉冷却至600～650℃，随后进入列管式冷却器，使烟气冷却至450～550℃，进入三一空气预热器，烟气与空气逆向流动，降低烟气温度到200～250℃，送入三一旋风分离器，分离出大部分炭黑，尾气经风风冷器冷却至80～140℃后进入脉冲袋滤器中。经过滤后尾气由抽风机抽吸至烟囱排放。由旋风分离器和脉冲袋滤器中收集的炭黑，由气力输送系统送入湿法造粒机中。湿的粒状炭黑在回转式干燥器中于燥，然后送入贮罐，以散装或袋装方式运输。
