等离子体法炭黑工艺与炉法炭黑工艺的(火用)对比分析

传统炭黑生产过程热能效率低,存在大量NO_x和CO₂排放,炭黑收率低。等离子体法生产炭黑能大幅提高能量利用效率,理想状况下可以完全收获原料中的碳,并消除由于燃烧产生的CO₂和NO_x排放。基于Aspen Plus软件模拟了炉法炭黑和等离子体法炭黑工艺过程。计算分析了等离子体法炭黑工艺相对于炉法炭黑工艺的节能效果：对于炉法炭黑分别计算了N110、N₂20、N330、N440和N550五种炭黑品种的过程(火用)流,等离子体法炭黑计算了甲烷和焦油两种原料的过程(火用)流;对比分析了两种工艺过程炭黑收率、进出料(火用)流、产品(火用)效率以及工艺过程(火用)效率。结果表明：以焦油为原料的炉法炭黑收率在47.6%～66.6%之间,与实际值吻合,明显低于等离子体法94%的理想炭黑收率;以焦油为原料的理论计算表明,等离子体法炭黑产品(火用)效率和工艺过程(火用)效率显著高于炉法炭黑;以焦油为原料的等离子体法炭黑产品(火用)效率高于以甲烷为原料的产品(火用)效率。     

法研制出两种新工艺炭黑

法国科研人员最近研制出两种新工艺炭黑———等离子法炭黑和伽玛射线工艺炭黑。等离子法炭黑是通过氧或氢等离子体使碳氢化合物转化成炭黑。这种炭黑含有3种纳米结构:⑴炉法工艺产生的粒子结构;⑵类似于高温工艺(乙炔炭黑)产生的粒子结构;⑶新结构,亦即现有工艺无法产生的粒子     

用等离子法将天然气转化成氢气和炭黑

在一套微波等离子．催化反应装置内，用2．45GHz微波等离子分解甲烷，获得了较高的氢气和炭黑的收率和转化率。业已发现，氢气和炭黑是按2：1的摩尔比生成的。所生成炭黑的粒径约为30nm，与常规炉法炭黑相差不大，对于用等离了．催化工艺分解甲烷而言，在研究催化效果的过程中，发现载铂催化剂呈现出比钯催化剂更高的活性。在铂加载量不大于3wt％的情况下，炭黑的生产率随铂加载量增大而提高。     

炭黑的制法

本发明与一种改进的炉法炭黑新工艺有关，该工艺可以顺利而稳定地生产出比表面积和结构度均较常规炉法炭黑工艺所能生产的炭黑低的产品。采用本发明工艺生产的炭黑适用于诸多领域，包括在橡胶和塑料中充当填料、补强剂及着色剂。     

甲烷活化与煤热解耦合过程提高焦油产率研究进展

热解是实现煤清洁高效利用的重要途径之一。针对传统煤热解焦油收率低的现状,从煤热解反应机理出发,围绕甲烷催化/等离子体活化与煤热解过程耦合提高焦油收率的研究工作进行综述,重点介绍了甲烷部分氧化、甲烷二氧化碳重整、甲烷芳构化、甲烷水蒸气重整及甲烷等离子体活化与煤热解耦合过程特点以及对焦油产率的影响。结果显示,相对氮气和氢气气氛下热解,耦合过程焦油产率显著提高,并具有煤种普适性。同时借助同位素示踪技术对耦合过程焦油产率提高机理进行分析。结果表明,甲烷经催化/等离子体活化后产生的活性物质通过与煤热解形成的自由基结合,参与了焦油的形成,是焦油产率显著提高的根本原因。耦合反应器的设计和甲烷活化催化剂的开发是今后该过程工业应用的关键。     

等离子体裂解天然气制纳米炭黑和乙炔

利用200kW的中试装置,在常压下研究了天然气在氮热等离子体中的裂解行为,考察了输入功率、甲烷流量以及CH4/N2摩尔比对反应的影响。结果表明:天然气在氮热等离子体中发生了强烈的分解反应,生成大量炭黑和C2烃;CH4/N2摩尔比为0.4,输入功率120kW时,炭黑的收率为42.0%,甲烷的最大转化率为97.1%;所制得的炭黑平均粒径38nm,分布范围狭窄,炭黑的DBP吸收值1.40mL/g,是一种高结构性炭黑;红外光谱分析发现炭黑中存在芳香C—C键及大量氮基官能团如—NH、—CN等,以及—CH,—OH,—COOH等。     

用炉法炭黑替代热裂法炭黑的方法降低胶管胶料的生产成本

过去,热裂法炭黑通常作为填充剂用于胶管胶料配方中。由于MTN990为低表面积和低结炭黑,因此可以采用高填充量。但是,由于目前热裂法炭黑的市场价格远高于炉法炭黑,因此,采用N990来降低胶管胶料的生产成本是不可能的。 本研究得出的数据表明,在常用的氯丁橡胶配方中可以采用Sterling 1120、Spheron 6000A、Spheron 4000替代N990。此外,在用过氧化物硫化的EPDM散热器胶管胶料配方中采用Spheron 6000代替以50／50比例混用的N550／MT—N990是切实可行的。因此。卡博特公司提供了几种与众不同的炉法炭黑,这些炭黑用于胶管胶料配方可在保持胶管胶料的加工性能和物理性能的同时降低成本。     

炭黑工艺技术新进展

炭黑反应炉是油炉法炭黑生产装置的核心部位，改进炭黑反应炉型结构和反应工艺是改变产品性能和提高产量和原料油收率的主要措施：     

中国的气炉法炭黑

天然气、油田伴生气和煤层气都是宝贵的资源和能源，然而在远离城市或工业的边远地区、不能或暂时不能输入管网的零散气源，为了保证煤矿安全或原油生产，常将其向大气直接排放或经火炬燃烧后排放，这种做法既浪费了资源、又污染了环境。气炉法炭黑装置具有规模较小，水、电用量和运输量少，投资少，建设时间短等特点，适于零散气源的利用，除环保效益外也有较好的经济效益。 本文通过对比气炉法炭黑，包括原有品种WZSRF和最近研制的3个新品种WZSRF-L、WZ754和WZ762，油炉法软质炭黑N762、N774、N660、N550及热裂法炭黑N990等9个品种试验样品的理化性能和橡胶物理机械性能测试数据，阐明气炉法炭黑各品种的性能特点，使国内外橡胶配方工作者更好地了解和应用这种产品。 与此同时，本文也简介了中国气炉法炭黑生产和应用现状，及中橡集团炭黑工业研究设计院对气炉法炭黑生产进行的技术改进。为目前世界上许多地区正在放空的天然气、油田伴生气和煤层气的回收和利用提供途径。     

油炉法炭黑生产节能减排研究进展

从改善能源效率的视角,审视炭黑工业节能减排,特别是碳减排的潜力;通过对油炉法过程的能效分析和有效能的计算,量化出主要单元操作中的能量损失;寻求改进现有生产工艺,提高能源效率和降低碳排放的方法。介绍当今世界炉法生产技术的最新开发成果,为我国炭黑工业的发展提供借鉴。     

色素炭黑

色素炭黑主要用来着色和调色,广泛应用于塑料、油墨、涂料、化纤、制革、静电复印、遮光纸等行业。我国的色素炭黑生产方式多为国际上近于淘汰的以天然气为原料的槽法生产工艺,天津海豚炭黑有限公司建成了炉法臭氧流化床氧化工艺装置,生产能力为3000t/a,氧化能力为500t/a。     

甲烷活化与煤热解耦合过程提高焦油产率研究进展

热解是实现煤清洁高效利用的重要途径之一。针对传统煤热解焦油收率低的现状，从煤热解反应机理出发，围绕甲烷催化/等离子体活化与煤热解过程耦合提高焦油收率的研究工作进行综述，重点介绍了甲烷部分氧化、甲烷二氧化碳重整、甲烷芳构化、甲烷水蒸气重整及甲烷等离子体活化与煤热解耦合过程特点以及对焦油产率的影响。结果显示，相对氮气和氢气气氛下热解，耦合过程焦油产率显著提高，并具有煤种普适性。同时借助同位素示踪技术对耦合过程焦油产率提高机理进行分析。结果表明，甲烷经催化/等离子体活化后产生的活性物质通过与煤热解形成的自由基结合，参与了焦油的形成，是焦油产率显著提高的根本原因。耦合反应器的设计和甲烷活化催化剂的开发是今后该过程工业应用的关键。     

炉法炭黑的生产工艺及应用

本发明与炉法炭黑的生产和应用有关。 从《乌尔曼斯工程化学百科全书》（1977）第14卷637-640页可知，通过烃的高温裂解可在反应炉内生产炉法炭黑。在反应炉内，通过燃烧气体燃料或液体燃料产生具有高能量密度的区域，并将炭黑原料喷入该区域。炭黑原料在1200-1900℃的温度发生高温裂解。在炭黑生成期间，炭黑的结构可能因碱金属或碱土金属离子的存在而受影响。     

炭黑

炭黑,质轻而极细的无定形炭粉末。是由有机物质经不完全燃烧或经热分解而成的不纯产品,色黑,密度 １．８－２．１g· cm-3。不溶于各种溶剂。炭黑种类很多,根据所用原料的不同,由天然气制成的气黑、由乙炔制成的乙炔黑、由油类（重油,燃料油等）制成的灯（烟炭）黑、由煤焦油产品（萘或蒽）和天然气或煤气制成的混气炭黑等。根据所用制法的不同,有用槽法制成的槽黑、用炉法制成的炉黑和用滚筒法制成的滚筒（炭）黑等。根据产品的性能,有补强性能高的高补强炭黑、补强性能只有高补强炭黑一半的半补强炭黑、耐磨性能特别好的高耐磨炭…     

C364色素炭黑（塑料用）的制备

研究以中色素炉法炭黑（MCF）为基料采用具氧化制备C364色素炭黑（塑料用）的配方设计、生产工艺条件,经试验和试生产,工艺稳定,产品性能优良。该工艺条件对炉法炭黑进行臭氧氧化制备C364是切实可行的。C364用于塑料加工中,质量符合要求,用户满意。具有实际应用价值。     

脉冲袋滤器在混气炭黑生产线上的应用

与炉法炭黑生产相比，混气炭黑生产在工艺、原料等方面与之有很大差别，因此在炭黑收集方面也不能照搬炉法的经验。本文就我厂在混气炭黑生产线上采用脉冲袋滤器取得的经验及存在的问题，进行了总结，写成此文，以飨读者。     

新疆高色素特种炭黑项目开工建设

<正>中国化工报消息,由新疆鑫凯高色素特种炭黑有限公司计划投资近4200万元的年产7000吨高色素特种炭黑项目日前通过了有关部门的环境评估,进入施工建设阶段。据了解,该项目位于新疆呼图壁县工业园,是以蒽油、天然气和煤气发生炉煤气为生产原料,采用炉法和气法生产工艺,生产高色素特种炭黑产品。该项目包括建设2条1000吨/年气法生产线     

炭黑的性质、生产方法及其应用（续2）——美国2004年版《化工百科全书》“炭黑”词条的译文

世界上的炭黑，95％以上都是用油炉法生产的。它是在1943年开发成功的，由于其收率较高，并能够生产出更多的品种，所以它很快地取代了先前以天然气为原料的其他各种生产方法。这种油炉法过程，可以有效地扑集细微的炭黑粒子，极大地改善了炭黑工厂周围的环境。正如在“炭黑生成历程”一节所讨论的那样，油炉法是各种芳烃残油，经过不完全燃烧的过程。由于芳烃残油是容易获得和便于运输的，所以该法很少受到地理位置的局限，世界各地都可以建厂。但炭黑工厂，常常建在生产轮胎和橡胶制品的地区。这是因为，炭黑的密度很低，所以原料油的运输费用，远远低于炭黑运费的缘故。     

用焦炉煤气代替焦油生产炭黑

我公司现有一套油油炉法炭黑生产装置，年产炭黑5000t，燃料和原料均为煤焦油。但生产中存在杂质超标和生产成本高等问题。我们与中橡集团炭黑研究院联合，利用本公司富余的焦炉煤气作燃料成功地将油油炉法改为油气炉法炭黑生产装置，取得了满意的效果，其改造内容如下。     

炭黑及硫化工艺对丙烯酸酯橡胶的影响

研究了不同种类炭黑及一段、二段硫化工艺条件对丙烯酸酯橡胶(ACM)综合性能的影响。结果表明,随着炭黑粒径的增大,其产品的压缩永久变形变小。其中以49份炭黑N550和21份炭黑N990进行复配时综合性能最优;一段和二段最佳硫化工艺条件分别为170℃、15 min和150℃、24 h。该条件下的产品伸长率为230%,拉伸强度为9.34 MPa,压缩永久变形为24.1%,且耐热老化及耐1~#油、3~#油性能优异。