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噴霧炭黑

點擊數:1017  發布時間:2017/8/3 12:53:19

噴霧炭黑簡介

  噴霧炭黑是以頁巖原油為原料,經噴嘴噴霧化后,供以適量的空氣,在特制的反應爐內,于一定的高溫下燃燒、裂解的產物,即:一部分烴類燃燒產生熱量,供另一部分烴類分解、縮聚生成炭黑。炭黑的生成歷程大致可分為:初期反應、晶核生成、晶核生長、聚熔體的生成與碳化等四個階段。炭黑的結構式指炭黑在生成過程中,由炭黑粒子聚熔而形成的一種狀態。
  噴霧炭黑的特點
  噴霧炭黑具有粒徑大(平均粒徑為100-300nm)、結構好、補強性能高等優點。
  噴霧炭黑的應用范圍
  噴霧炭黑在航空、航天、橡膠、化工等工業被廣泛運用,噴霧炭黑加入后硫化膠彈性大、生熱低、變形小、橡膠的低溫性能好,定伸應力較高,不過拉伸強度和伸長率較低,多用于特殊橡膠制品。鑫源色素炭黑針對噴霧炭黑研究表明其適用于制造汽車,機床等橡膠制品件中。噴霧炭黑還是一種純度較高的產品,對橡膠物理性能有良好的保持性,添加份數變化不會明顯影響橡膠制品的扯斷伸長率。國內噴霧炭黑一般為粉狀,在橡膠混煉過程中飄散損失較高。
  噴霧炭黑生產工藝流程與反應機理
  頁巖油經加溫、除渣后,由噴霧嘴進入燃燒室、化學反應室,發生如下反應:
  CnHm + O2 → C + CO + CO2 + H2O(g)
  該反應為吸熱反應,反應過程中一部分原料油燃燒產生的熱量,供另一部分原料油熱解。該反應主要受控于供油油壓、油溫及反應時間,反應進行程度則通過反應室入、出口溫度控制。
噴霧炭黑生產工藝流程圖
  噴霧炭黑的分類
  噴霧炭黑分軍工用品和民用品兩種,區別只有PH值、DBP吸收值、100目篩余物含量稍有差異,其余13個質量標準都一樣。軍品的100目篩余物指標為0,民品的100目篩余物要求小于0.03%。軍品用炭黑經濟價值高于民品,因此控制產品中100目篩余物含量是獲得良好經濟效益的前提。
  對噴霧炭黑性能影響的因素控制與調整
  噴霧炭黑在生產過程中,由于工藝條件的變化,勢必會導致產品質量的變化。當炭黑吸油值發生變化不符合要求時,必須在工藝操作上采取相應的措施,以便產品指標符合要求。噴霧炭黑性能的影響因素:
風油比、爐溫、集流室溫度與噴霧炭黑結構性對照圖
  1.原料油溫度、壓力對噴霧炭黑性能的影響
  反應爐設備的生產能力及產品的結構性特性等指標是隨著入爐原料油溫度的提高而增加的。在溫度和壓力條件下(頁巖油溫度在80-95℃,油壓在0.6MPa以上),頁巖油才能通過油噴嘴有效的霧化,進而在燃燒室、集流室和煙道(反應室)內燃燒、裂解,產生符合標準結構要求的炭黑。
  2.油噴嘴霧化角度對噴霧炭黑性能的影響
  增大油噴嘴霧化角度,有利于提高產品的結構、增加吸油值,反之,即可降低吸油值。噴嘴霧化角度大,其噴出的油粒可大面積的散布在燃燒室中,使原料油的燃燒、裂解程度增加。
噴霧霧化角度與噴霧炭黑對應產品吸油值對照表
  3.燃燒溫度對噴霧炭黑性能的影響
  噴霧炭黑的生產及結構與反應溫度關系很大。如溫度過高,則生成石墨化碳而不是炭黑;在較低溫度下,則生成脆性薄層碳,也不是炭黑。這兩種物質完全不像炭黑那樣對橡膠等產品有補強作用。在一定范圍內,風油比越大、反應溫度越高,炭黑粒徑越小、比表面積越大、結構性越低,而且會導致產品收率大大下降。
  4.煙氣混合物的流速及其在反應室內湍流程度對噴霧炭黑性能的影響
  炭黑煙氣混合物的流速過快,可使原料油中的烴類裂解不完全,粒子間碰撞、聚合程度不足,反應不充分,導致結構性降低。流速過慢,導致的后果是:生產的炭黑沉積在燃燒室、集流室或煙道中,致使通風惡化,降低設備處理量。過長的停留時間亦可使油粒及生產的炭黑在過剩氧的作用下,進一步燃燒、裂解,使收率大大降低,結構性亦降低
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