[科普中國]-油爐法炭黑

油爐法炭黑（oil furnace black）是以液態(tài)烴如煤焦油系或石油系油品為原料，在反應(yīng)爐中于1200～1650℃燃燒、裂解而生成的炭黑。簡稱油爐黑。根據(jù)反應(yīng)爐的結(jié)構(gòu)和形式，可分為硬質(zhì)炭黑爐和軟質(zhì)炭黑爐。硬質(zhì)炭黑爐用以生產(chǎn)超耐磨爐黑、中超耐磨爐黑和高耐磨爐黑。軟質(zhì)炭黑爐可生產(chǎn)快壓出爐黑、通用爐黑和半補強爐黑等。1

簡介在控制的條件下，將液態(tài)烴類原料噴入特制的反應(yīng)爐內(nèi)，在適量空氣中，經(jīng)不完全燃燒、裂解生成的一類炭黑。生成后炭黑懸浮在煙氣中，經(jīng)冷卻、收集、精制和造粒制得成品。液態(tài)烴如煤焦油、蔥油、防腐油、乙烯焦油等。油爐法炭黑產(chǎn)量大，成本低，品種多，能耗小，收率高，是最重要的炭黑生產(chǎn)方法。油爐法已全部采用新工藝。根據(jù)工藝設(shè)備不同，可生產(chǎn)硬質(zhì)和軟質(zhì)兩類炭黑。硬質(zhì)炭黑用于輪胎胎面等，軟質(zhì)炭黑用于胎側(cè)等。

反應(yīng)爐爐型油爐法炭黑由于所用反應(yīng)爐的爐型不同，曾分為新工藝和老工藝兩種類型。老工藝反應(yīng)爐通常是臥式圓筒型的單室爐，原料油和空氣由爐子的一端進入爐中，一部分原料油燃燒產(chǎn)生熱能，使另一部分原料油裂解生成炭黑。早期的N110、N220和N330均用這種爐型生產(chǎn)。

國外在70年代、國內(nèi)在80年代開始使用新工藝反應(yīng)爐生產(chǎn)。在這種反應(yīng)爐中，一部分油（稱之為燃料油）和空氣混合燃燒產(chǎn)生高溫氣流，將另一部分油（原料油）在內(nèi)徑很小的喉管段噴入高速氣流中裂解生成炭黑。采用新工藝反應(yīng)爐以后，不僅提高了油的收率，而且生成炭黑的聚集體分布均勻，CTAB比表面積、著色強度提高，其橡膠物理機械性能隨之提高。同時，用新工藝反應(yīng)爐還可以生產(chǎn)過去很難生產(chǎn)的高結(jié)構(gòu)炭黑，如N234、N339等品種，因此曾把N234、N339等品種稱之為新工藝炭黑。由于新工藝反應(yīng)爐已經(jīng)普及，故N110、N220、N330等老品種，近年來也都是采用新工藝反應(yīng)爐生產(chǎn)，新、老工藝的品種區(qū)分實際上已不存在。

分類油爐法炭黑按粒徑大小可分為超耐磨爐黑、中超耐磨爐黑，高耐磨爐黑、快壓出爐黑、通用爐黑、半補強爐黑，噴霧炭黑和大粒子油爐黑等。每一品種的炭黑又有不同結(jié)構(gòu)的衍生品種。

與填充硫化膠物性關(guān)系油爐黑與填充硫化膠物性的關(guān)系是：拉伸強度隨粒徑減小、吸碘值（表示比表面）增大而提高，吸油值和吸碘值增大，伸長率下降，磨耗減?。?00%定伸強度、硬度，門尼粘度均隨吸油值增大而增大，吸碘值則影響不大，但曲撓性則隨吸碘值增大而增大，吸油值則無明顯影響；彈性隨吸碘值增大而下降，而壓縮生熱卻隨吸碘值增大而提高。

工藝流程油爐法炭黑生產(chǎn)的工藝流程如下：

炭黑造粒方法分干法和濕法兩種。干法是依靠炭黑自身的吸附力造粒，設(shè)備較簡單，成本也較低，但成粒炭黑的粒子強度低，細粉含量較高。濕法是加水和黏結(jié)劑造粒，并經(jīng)干燥而得成品，設(shè)備較復(fù)雜，成本較高，但成粒炭黑粒子強度較高，細粉含量低，飛揚少，適于散裝運輸。2

影響因素從表面上看，油爐法炭黑的生產(chǎn)過程很簡單，實際上，炭黑的生成過程及其所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)卻相當(dāng)復(fù)雜。單是原料在反應(yīng)爐內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)就有幾十個。因此，生產(chǎn)工藝條件稍有改變，就會使產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量受到影響。只有嚴格地控制生產(chǎn)工藝條件，才能確保炭黑的產(chǎn)量和質(zhì)量的提高和穩(wěn)定。

影響油爐法炭黑生產(chǎn)的因素很多，其中主要包括：原料的組成和性質(zhì)、反應(yīng)溫度、壓力和停留時間以及工藝操作條件。3

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

張靜 - 副教授 - 西南大學(xué)