炭黑是一種重要的工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、油墨等領(lǐng)域。它的生產(chǎn)工藝多樣，主要包括爐法、槽法、噴霧法、燈煙法、輥法、混氣法、熱裂解法、乙炔法和等離子體法等。根據(jù)生產(chǎn)方式的不同，這些工藝可以分為不完全燃燒法和熱裂解法兩大類。以下是幾種常見的炭黑生產(chǎn)工藝的詳細介紹。

1. 爐法炭黑

爐法炭黑是通過在反應(yīng)爐內(nèi)將天然氣或高芳烴油進行不完全燃燒或熱解而生成的。這種方法生產(chǎn)的炭黑被稱為爐黑，是目前產(chǎn)量最大、品種最豐富的炭黑類型。爐法炭黑的顯著特點是顆粒的熔融或聚并程度可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求進行調(diào)節(jié)。以卡博特公司為例，其生產(chǎn)炭黑的工藝就屬于加熱爐工藝。

所用生產(chǎn)原料：爐炭黑以油為主要原料，在缺氧條件下于密閉爐內(nèi)進行高溫燃燒，過程中還會加入可燃氣體以達到爐內(nèi)所需溫度。

2. 槽法炭黑

槽法炭黑主要是以天然氣為原料，通過在槽鋼上燃燒產(chǎn)生炭黑。與爐黑和熱裂解黑相比，槽法炭黑的顆粒更為細小，比表面積更大。同時，由于其特殊的生產(chǎn)工藝，炭黑表面含有較多的氧化物官能團，呈現(xiàn)酸性。這種炭黑的顆粒聚并程度較低，因含氧官能團豐富，在橡膠中可以延緩硫化速度，并提高聚烯烴的耐候性，此外在油墨中還可以賦予優(yōu)良的流動性和印刷性能。

所用生產(chǎn)原料：槽法炭黑以天然氣為原料，工藝過程類似于氣體制黑，但不同的是，槽法使用了一個扁平的水冷U形槽作為炭黑的沉積槽。

3. 乙炔法炭黑

乙炔法炭黑是通過乙炔的熱分解生成的炭黑。這種炭黑具有獨特的結(jié)構(gòu)，粒徑小，且表面積大。由于其高純度和獨特的結(jié)構(gòu)，乙炔法炭黑廣泛應(yīng)用于導(dǎo)電材料、電子產(chǎn)品及特種橡膠中。

所用生產(chǎn)原料：乙炔法炭黑以乙炔氣體為原料，在無氧條件下高溫?zé)峤馍商亢?。這種工藝生產(chǎn)出的炭黑純度高，粒徑細小，適用于對性能要求較高的特殊工業(yè)領(lǐng)域。

4. 氣法炭黑

氣法炭黑是通過天然氣在空氣中不完全燃燒生成的。這種炭黑具有良好的著色力和分散性，廣泛用于高質(zhì)量的油墨、涂料和塑料著色中。氣法炭黑顆粒均勻，且表面性質(zhì)可以通過調(diào)節(jié)生產(chǎn)條件進行控制。

所用生產(chǎn)原料：氣法炭黑以天然氣為主要原料，通過控制空氣供給和燃燒溫度，得到不同性能的炭黑產(chǎn)品。

5. 燈煙法炭黑

燈法炭黑通過讓碳氫化合物在缺氧條件下燃燒，燃燒后的炭煙通過收集裝置沉積而成。這種炭黑粒徑小，分散性好，主要用于油墨和高檔涂料的生產(chǎn)。

所用生產(chǎn)原料：燈煙法炭黑生產(chǎn)中，原料放置在直徑大達1.5米的扁平燃燒鐵板上燃燒，炭黑隨燃燒氣體被排煙罩收集，經(jīng)過彎頭和消防管道輸送到沉積裝置中，最終收集成品炭黑。

6. 熱裂解法炭黑

熱裂解法炭黑是通過對天然氣、焦爐煤氣或重質(zhì)液態(tài)烴進行無氧無焰高溫?zé)峤舛傻?。這種炭黑的比表面積最低，基本上是以單個球形顆粒存在，不熔融或聚并成團聚體，表面氧含量也很少。

所用生產(chǎn)原料：熱裂解法炭黑以天然氣、焦爐煤氣或重質(zhì)液態(tài)烴為原料，在無氧條件下進行高溫?zé)峤?，生成粒徑大、比表面積低的炭黑。

結(jié)語

不同的炭黑生產(chǎn)工藝適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，根據(jù)產(chǎn)品需求選擇適當(dāng)?shù)墓に嚳梢詢?yōu)化炭黑的性能和品質(zhì)。在實際生產(chǎn)中，選擇適合的工藝不僅能提高生產(chǎn)效率，還能確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。