Методы производства технического углерода

Существует три основных типа: печной метод, резервуарный метод и метод термического крекинга.
Метод печи
Технический углерод получают из природного газа или высокоароматической нефти путем неполного сгорания или пиролиза в реакторе. Этот тип технического углерода называется печной сажей. Это тип с самым большим выходом и наибольшим количеством разновидностей среди типов технического углерода. Существенное различие между печной сажей, канальной сажей и термической сажей заключается в том, что степень спекания или агломерации ее частиц можно регулировать в соответствии с различными вариантами использования. Поэтому печные сажи в том же диапазоне размеров частиц делятся на несколько производных с различной структурой. Кроме того, содержание кислорода в печной саже обычно ниже, чем в канальной саже (менее 1%), а поверхность нейтральная или слабощелочная. Особенностью производства печной сажи является то, что топливо сжигается в реакторе для обеспечения тепла, необходимого для крекинга сырья. Процессы горения и крекинга происходят одновременно. В зависимости от различных видов используемого сырья производство печной сажи можно разделить на два типа: метод газовой печи и метод масляной печи. Сырьем и топливом, используемыми в методе газовой печи, является природный газ. Топливом для метода нефтяной печи может быть природный газ, коксовый газ или жидкие углеводороды, а сырьем являются высокоароматические масла, такие как этиленовая смола и антраценовое масло. В технологическом процессе производства печной сажи (см. рисунок) реакционная печь является основным оборудованием. Производство различных типов печной сажи требует использования реакторов с различными структурными размерами. Воздух и топливо сжигаются в реакторе, а сырье распыляется и распыляется в пламя горения, где оно пиролизуется при высокой температуре с образованием сажи. Сажа взвешивается в дымовом газе с образованием дыма. После быстрого охлаждения дымовой газ направляется в подогреватель воздуха и подогреватель масла для дальнейшего охлаждения и, наконец, направляется в рукавный фильтр. Отделенная сажа направляется в гранулятор для грануляции, а затем высушивается в сушилке.
Метод слота
Технический углерод производится с использованием природного газа в качестве основного сырья и канальной стали в качестве поверхности контакта с пламенем. Этот тип технического углерода называется канальным. По сравнению с печной сажей и термической сажей его частицы мельче, а удельная площадь поверхности больше. В то же время из-за особого метода производства его поверхность окислена и содержит больше кислородсодержащих функциональных групп и является кислотной. Этот тип частиц технического углерода имеет низкую степень агломерации. Поскольку он содержит больше кислородсодержащих функциональных групп, он может замедлить скорость вулканизации резины, улучшить атмосферостойкость полиолефина и придать чернилам хорошую текучесть и производительность печати.
Термический крекинг
Используя природный газ, коксовый газ или тяжелые жидкие углеводороды в качестве сырья, технический углерод производится путем высокотемпературного пиролиза в отсутствие кислорода и пламени, который называется термической сажей. Он имеет самую низкую удельную поверхность среди разновидностей технического углерода. Он в основном существует в виде одной сферической частицы и не спекается и не объединяется в агрегаты. Содержание кислорода на его поверхности также очень мало (0.1% до 0.3%). Существует три основных разновидности термической сажи: среднетермическая сажа, экологически чистая среднетермическая сажа и тонкая термическая сажа. Удельная поверхность адсорбции азота у среднетермической сажи составляет 6~10 м2/г, а у тонкой термической сажи — 10~15 м2г.
Конверсия диоксида углерода
Технология, разработанная Институтом тепловых процессов Технологического института Карлсруэ (KIT), извлекает углекислый газ непосредственно из атмосферы и преобразует его в сажу.