天津乙炔炭黑生产厂家之乙炔炭黑制造方法

乙炔炭黑曾有下述三种已工业化的制造方法。

①不完全燃烧法是一种类似于天然气槽法炭黑的制造方法。因黑收率很低，表面含氧基团多，其导电性能不好，现在一般不采用。

②爆炸法将乙炔气压缩到0.3MPa，在高温火花下引发、导致强烈的爆炸反应，使乙炔裂解为炭黑。因难于控制，设备和操作较复已很少采用P在预热过的裂解炉中，导人乙炔气，隔绝空气热裂分解，生成乙炔炭黑。由于乙炔裂解是放热反应，故此过程可以继续进行，乙炔热裂解技术1925年在加拿大开始实现工业化。由于热裂解法收率高，设备简单，工艺操作容易，所以被广泛采用。

3.3.3.1工艺流程和设各

热裂法乙炔炭黑生产过程由乙炔气制备工序、乙快裂解、炭黑收集、压缩和包装工序和制氮设施等组成。工业制取乙炔，有电石法(分湿式和干式)、甲烷裂解法和烃类裂解法等，等离子法正在研究之中。其中电石法制乙炔，具有产品纯度高，工艺流程短，易操作等优点。目前国内乙快炭黑工厂均采用湿式电石法制取乙炔气。将电石加入乙炔发生器中，与水反应即得乙快气。其反应如下:

Cac,+2H, H+Ca(OH)+127 0k]/mol

即纯电石1kg，理论需水0.5625kg，生成0.406kg(0.35m2)乙快气，1，156kg熟石灰，放出1068.7kJ的热量。水量不足，电石分解可能使反应区的温度上升很高。如温度超过0℃，由发生下述反应:

Cac +Ca(OH)2 -C2H +cao

反应生成的氧化钙在电石块上形成密实的外皮，致使电石块淤积群产生剧烈的过热现象。过热温度可达800～1000C0，这时乙炔气有可燃烧，乙快-空气混合气也就会随即爆炸，所以这种过热现象是危险。故在乙炔气的制备中要充分保证水的用量。从乙炔发生器出来的乙炔气，绝对压力为7～9kPa。乙快气经冷、洗涤净化、汽水分离进入气柜供乙炔炭黑生产用。热裂法乙炔炭的工艺流程如图3-29所示。

来自乙炔气柜的乙炔气，经阻火器、水封、孔板流量计，由乙快气嘴进入裂解炉中。隔绝空气裂解生成乙炔炭黑和氢气。在裂解炉倒上部引进由后部返回的低温富氢尾气，截焰冷却，终止炭黑反应。炭黑和氢气由炉底排出，经带水夹套的螺旋输送机边输送边冷却，经两级螺旋输送机后，炭黑进入研磨机，磨碎粗粒，除去焦块。由输送风机经除渣器送入串联的两级旋风分离器，捕集下的炭黑经各自的贮斗，由气密阀排出。由二级旋风分离器縐壳排出的富氢尾气经脉冲袋滤器进一步捕集炭黒后，一部分经氢气回流管返回裂解炉;其余部分送至燃烧或其他综合利用装置，也有的工厂直接排放。由两级旋风分离器气密阀和脉冲袋滤器气密阀排出的炭黑经螺旋输送机，进入螺旋压编机压缩，然后以每袋5kg包装成产品。由螺旋压缩机抽出的气体经水环真空泵排入大气。炭黑在螺旋压缩机中，脱掉幾黑中的空气并进行压缩，以达到50％或100％的压缩品即为最终产品。如压缩前的粉状乙炔炭黑的视比容为3.4cm/g，50％压缩品为粉状炭黑视比容的1/2，即16.67cmg:10％压缩品为50％压缩品视比容的1/2，即8.32cm3/g裂解炉结构如图3-30所示。乙快气经乙快气嘴进入裂解炉。炉内裂解段村以90～100m厚的石墨砖，や外用水冷却以保护炉衬，并带走部分多余的热盐。裂解炉内装有环形副乙炔气入ロ刀及乙炔气嘴插焦器，以1次/min的频率作上下往复运动，制掉附聚于炉壁上的放冷却水F黑，捅掉乙炔气嘴头部形成的焦块。炉内设备、制刀和乙炔气嘴均设有水冷夹套冷却，炉温以保持在1800C左右为宜。炉温过高，产品性能下降;炉温过低，又可能终止裂解反应。螺旋压缩机是生产中的重要设备，如图3-31所示。产品经输送段螺旋2送入压回水缩段螺旋3进行一次压缩，压缩段轴上镶的一个圆形外套，外径由小逐渐变大，锥形套上安有螺距由大逐渐缩小，外径相等炭黑烟气的螺旋叶片，随着螺旋轴的转动，乙炔炭图3-30乙炔裂解炉结构黑的体积由大变小，被送往出料喇叭口4，1-ー乙炔气喷呢2一石墨破喇叭口4内塞有一个可调位置的顶锥5。调节顶锥与喇叭口的相对距离，对乙快炭黑进行二次压缩，排出的压缩成品包装成产品。压缩出的气体由分布在压缩段筒体上的气水环式真空泵抽走。

3.3.3.2生产的理论和工艺条件乙炔气裂解为乙炔炭黑，其反应式如下

CAH 2C+Ha+226 9kj/mol

乙炔炭黑生产的技术特点是:①裂解炉有极高的反应热强度(10.3kJ/dm5)，比其他火焰制取炭黑的热强度大10倍以上;②反应生成烟气有极高的炭黑浓度约1070g/m(标准)，比其他生产方法得到油炭黑浓度高10倍以上。在工业生产中，由于热强度极高，可使温度高于2500°C，这样的高温还原火焰，需要裂解炉内衬碳质(石墨)耐热层。一旦裂解内部预热温度超过800°C，通入乙炔后就自动开始裂解过程。因裂解是放热反应，炉温将逐步上升。为防止超温而引起生成的乙快炭黑石墨化炉温需控制在1600～-1800℃。这样，就需及时地把多余的反应热移走，保持炉温恒定，故裂解炉必须设有水冷夹套。极高浓度的炭黑冷却终止反应和从炉中排出与输送2或N2是乙炔炭黑生产的另一个技CO术困难。问题是用何种气体稀释，完成截焰冷却并利用其排出和输送实验表明图3-32，引入图3-32用各种气体稀释乙快气体含氧气体，明显影响炭黑收同炭黑收率的关系率，而H2和N2对收率无影响，乙炔炭黑尾气富含氢气，中部以完成截焰冷却，并稀释烟气中的炭黑浓度以便进行气力输送。故可将它部分回流到裂解炉炭黑收率主要受到乙炔气体中水蒸气的影响。在热裂解反应时也附加有水煤气反应C+H,OCO+H1256KJ/mol

碳化钙加水生成乙炔气，如在使用前不进行气水分离，一般将含有2％～3％的水分。由于水分的存在，会使炭黑收率降低2％～3％，这说明引入乙炔气中的水分是影响收率的重要因素。当裂解炉内或乙炔气内有微量的氧(空气)时，还附加了乙快气的燃烧反应:2C2H2+502=-4CO2+2H2O+1294kJ/mol从图3-32也能看出，裂解炉漏进空气对炭黑收率的影响。理论计算，生产1kg乙炔炭黑需1.0839kg乙炔气(0.9325m3)，产生00839kg氢气(0.9325m)。推算到化学纯电石，生产1kg乙炔炭黑需2.66kg化学纯电石0.327g水，产生3.0844kg氢氧化钙。工业生产每吨乙炔炭黑需电石3.5～4.2t。电石消耗取决于电石的等级，即电石的发气量(纯度)和粒度，乙炊发生器的效率和裂解的转化率等因素。乙炔炭黑生产用原料气、尾气的组成，见表3-9;生产工艺参数见表3-10。

乙炔发生器制乙炔气的原料电石属于甲类火灾危险性物品，2生产属于甲类生产。乙炔气是一种易燃易爆气体，乙炔在高温(550℃以上)、加压0.25MPa和有某些杂质存在时，能发生爆炸分解，爆炸速度可180030g，爆炸气浪压力比原压力提高11～13倍。因此在乙炭黑生产过程中必须注意采取充分和有效的防火防爆措施。