上周，@一米陽(yáng)光 通過(guò)私信向小編咨詢了炭黑的制造流程，非常感謝對(duì)炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)的關(guān)注與大力支持!
炭黑，作為一種重要的工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、油墨、涂料、電子材料等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用。那么，炭黑是如何從原料轉(zhuǎn)化為成品的呢?本文將圍繞炭黑的制造過(guò)程進(jìn)行全面解析。
一、炭黑生產(chǎn)的基本原理
炭黑的生產(chǎn)主要基于高溫裂解反應(yīng)。在高溫缺氧條件下，富含碳的石化產(chǎn)品(如石油裂解重油、煤焦油和天然氣等)經(jīng)過(guò)不完全燃燒或熱解，生成細(xì)小的碳顆粒，即炭黑。
炭黑生成的熱力學(xué)方程式:
CmHn+yO2→2yCO+(n/2)H2+(m-2y)C
該條件滿足的條件是僅在m>2y時(shí)才能生成炭黑，即C/O>1。這是因?yàn)槿绻鹠不大于 2y，那么所有的碳原子都會(huì)被氧化為CO，沒(méi)有剩余的碳原子以炭黑的形式析出。
二、炭黑的生產(chǎn)工藝有接觸法、爐法、熱解法、乙炔法。
其中，爐法是目前應(yīng)用最廣泛的生產(chǎn)方式，具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、成本低等特點(diǎn)。其中，我國(guó)主要是油爐法炭黑為主，下面將重點(diǎn)介紹。
爐法炭黑生產(chǎn)流程：
(1)原料準(zhǔn)備
爐法炭黑生產(chǎn)的主要原料包括天然氣、石油裂解重油、煤焦油等。
(2)燃燒與裂解反應(yīng)
燃燒與裂解反應(yīng)是炭黑生產(chǎn)的核心步驟。這一過(guò)程通常分為以下幾個(gè)階段：
空氣、與助燃劑在燃燒室(1200°C 到 1500°C)充分燃燒，產(chǎn)生高溫燃燒氣體。加熱的原料油通過(guò)高壓噴嘴噴入反應(yīng)器中。在高溫火焰作用下，原料油快速裂解成炭黑粉末和氣體產(chǎn)物。
(3)冷卻
從原料注入后的可調(diào)整距離處，噴入急冷水，終止炭黑的生成并冷卻炭黑煙氣，要將炭黑的溫度迅速降至70°C到100°C之間。一般來(lái)說(shuō)，油爐法和氣爐法的冷卻溫度不同，油爐法通常需要更快速地降溫，冷卻溫度的具體選擇，還要根據(jù)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求進(jìn)行調(diào)整。
(4)分離與收集
經(jīng)過(guò)冷卻后的炭黑煙氣進(jìn)入風(fēng)送系統(tǒng)等過(guò)濾設(shè)備，利用離心力或過(guò)濾作用將炭黑顆粒與尾氣分離。收集到的炭黑顆粒進(jìn)入儲(chǔ)存罐，隨后送入后處理系統(tǒng)。
(5)尾氣處理
冷卻后的尾氣中仍然會(huì)有少量炭黑微粒以及其他雜質(zhì)，這些需要通過(guò)除塵系統(tǒng)進(jìn)行去除。尾氣中的未反應(yīng)氣體可以進(jìn)行回收再利用，一方面可進(jìn)一步加熱并送回生產(chǎn)過(guò)程中作為燃料或原料，也可以用于燃燒為生產(chǎn)提供熱源。
(6)后處理工藝
●造粒：細(xì)粉狀的炭黑顆粒通過(guò)濕法或干法造粒，制成便于運(yùn)輸和使用的顆粒狀產(chǎn)品。濕法造粒需將水、炭黑等混合在一起，加入造粒機(jī)進(jìn)行造粒后進(jìn)入干燥機(jī)干燥得到粒狀產(chǎn)品;干法造粒則主要通過(guò)轉(zhuǎn)筒將粉狀炭黑機(jī)械碾壓成為球狀的炭黑小顆粒。
●磁選：合格的炭黑產(chǎn)品進(jìn)入磁選，去除產(chǎn)品中的鐵雜質(zhì)，確保炭黑的純度和性能。
●包裝：最終將炭黑產(chǎn)品包裝成袋裝形式銷售到市場(chǎng)。
其他生產(chǎn)工藝流程：
接觸法——槽法：
天然氣送入反應(yīng)器，在槽鋼的火嘴處燃燒，由于由于槽鋼溫度低于火焰溫度，槽鋼附近又不斷地有燃余氣通過(guò)，所以火焰與槽鋼接觸時(shí)，燃燒過(guò)程中斷，炭黑沉積在槽鐵面上。槽鋼以一定的速度水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，炭黑被刮刀刮下，落入收集斗中。經(jīng)斗底的螺旋輸送機(jī)送出火房、造粒、包裝成產(chǎn)品。
熱解法
熱解法采用兩臺(tái)生產(chǎn)爐為一組的批量生產(chǎn)工藝。在這組爐子中，一臺(tái)爐子處于蓄熱階段，而另一臺(tái)則處于生產(chǎn)階段，兩者交替進(jìn)行。首先，向爐內(nèi)通入空氣和燃料氣進(jìn)行燃燒，待爐子溫度升至1300-1500℃后，停止供應(yīng)燃料氣和空氣，完成蓄熱階段。隨后，通入原料，利用爐內(nèi)蓄積的熱量進(jìn)行高溫裂解，從而生成炭黑。
廢輪胎裂解炭黑
廢舊輪胎裂解技術(shù)原理是在無(wú)氧或氮?dú)鈼l件下，將廢舊輪胎高溫裂解成裂解油、裂解氣、裂解炭黑和鋼絲，然后將裂解炭黑進(jìn)行深加工，裂解炭黑依次經(jīng)過(guò)貯存、磁選、超細(xì)研磨、混合、改性、造粒、烘干和包裝等工藝流程，獲得高附加值產(chǎn)品。
炭黑生產(chǎn)過(guò)程中的因素：
反應(yīng)溫度：影響炭黑的結(jié)構(gòu)和性能。
反應(yīng)時(shí)間：反應(yīng)時(shí)間影響炭黑的顆粒尺寸、比表面積和結(jié)構(gòu)特性。
噴油系統(tǒng)和噴油方式：噴油量的控制和噴油角度等因素都會(huì)影響反應(yīng)的均勻性。
冷卻過(guò)程：影響炭黑的顆粒形態(tài)、穩(wěn)定性和純度。
