炭黑是从煤炭里提炼出来的吗?
一、炭黑的主要生产原料:煤焦油,乙烯焦油,蒽油,天然气,高炉煤气等等。
二、炭黑的生产工艺
炭黑的生产工艺有炉法、喷雾法、灯烟法、槽法、滚筒法、混气法、热裂法、乙炔法和等离子体法,其中炉法、喷雾法、灯烟法、槽法、滚筒法、混气法为不完全燃烧法,热裂法、乙炔法和等离子体法为热裂解法。目前灯烟法炭黑主要用作涂料着色剂,滚筒法和混气法炭黑主要用于油漆和油墨用色素炭黑,乙炔法炭黑主要用于干电池生产,其他生产工艺方法均在生产橡胶用炭黑中应用。
主要有炉法、槽法、热裂法三种。
炉法
由天然气或高芳烃油料在反应炉中经不完全燃烧或热解生成炭黑,此种炭黑称为炉黑,是炭黑品种中产量最大、品种最多的一类。炉黑与槽黑及热裂黑的显著区别是,其粒子的熔结或聚结程度可根据不同用途来调节。所以,同一粒径范围的炉黑,又分为若干不同结构的衍生品种。另外,炉黑的含氧量通常比槽黑低(少于1%),表面呈中性或弱碱性。炉黑生产的特点是,燃料在反应炉中燃烧,提供原料裂解所需的热量。燃烧和裂解过程同时发生。根据所用原料形态的不同,炉黑生产可分为气炉法和油炉法两种。气炉法所用原料和燃料均是天然气。油炉法的燃料可以是天然气、焦炉气,也可以是液态烃,原料则选用高芳烃油料,如乙烯焦油和蒽油等。在炉黑生产工艺流程(见图)中,反应炉是核心设备。生产不同品种的炉黑需采用不同结构尺寸的反应炉。空气和燃料在反应炉中燃烧,原料经雾化后喷入燃烧的火焰中,经高温热解生成炭黑。炭黑悬浮于燃余气中形成烟气。烟气经急冷后送空气预热器、油预热器进一步降温,最后送入袋滤器,分离出的炭黑送到造粒机中造粒,然后在干燥机中干燥。
槽法
以天然气为主要原料,以槽钢为火焰接触面而生产炭黑,此种炭黑称为槽黑。与炉黑及热裂黑相比,其粒子较细而比表面积较大。同时,由于采用特定的生产方式,其表面受到氧化,含有较多的含氧官能团而呈酸性。这类炭黑粒子的聚结程度较低。因含有较多的含氧官能团,可延缓橡胶的硫化速度,提高聚烯烃的耐候性以及赋予油墨良好的流动性和印刷性能。
热裂法
以天然气、焦炉气或重质液态烃为原料,在无氧、无焰的情况下,经高温热解生成炭黑,称为热裂黑。它是炭黑品种中比表面积最低的一类,基本上以单个球形粒子存在,不熔结或聚结成聚集体,其表面含氧量亦很少(0.1%~0.3%)。热裂黑主要有三个品种:中热裂黑、不污染的中热裂黑和细热裂黑。中热裂黑的氮吸附比表面积为6~10m2/g,细热裂黑则为10~15m2g。
炭黑的生产颜料炭黑是石油产品和沥青煤焦油产品。它在低于大气压及空气不足条件下无法生产出来,而是通过烃类在高温下不完全燃烧或热解而成。
灯黑生产工艺:历史上最早的炭黑生产法是灯黑生产工艺,在该工艺过程中,原料在直径大至1.5m的平坦的燃烧铁盘上燃烧,含有炭黑的燃烧气体由内铺有砖块的排气罩收集,然后通过弯管(弯折1/4)和通火管到达沉积的装置。
为了控制所产炭黑的特性,应当保证在燃烧盘和排气罩之间的间隙附近,原料主要作不完全燃烧。而在稍进管道里面,燃烧在氧气不足下发生热烈解,因而形成较大的炭黑颗粒,由于这些原因,组成较宽范围的粒径分布,主要特征为颗粒粗大。
由于在燃烧盘和排气罩间隙间形成的颗粒只有小部分能与空气中的氧份接触,因此这些炭黑只有少量的表面氧化物,相应的PH值呈中性,并且挥发份极少。
扩展资料:
用途
炭黑主要作为橡胶增强剂使用,用于汽车轮胎的制造、塑料添加剂、染料、印刷油墨等工业。
色素用炭黑—国际上,根据炭黑的着色能力,通常分为三类,即高色素炭黑,中色素炭黑和低色素炭黑。这种分类通常用三个英文字母表示,前两个字母表示炭黑的着色能力,最后一个字母表示生产方法。
橡胶用炭黑—橡胶用炭黑原来是按粒径大小来分类的,但后来改为按氮表面积分类。
此外,命名时把炭黑颜料的硫化速度和结构等因素也考虑进去了,由4个系统构成。第一个英文字母代表胶料的硫化速度,以N代表正常硫化速度,S代表缓慢硫化速度。
后面3个为阿拉伯数字。第一个数字代表炭黑氮表面积范围,共列为0~9个等级。第二和第三个数字则由美国材料试验协会负责炭黑和术语的D24.41委员会指定的,反映不同的结构程度,也就是炭黑大概的高低结构确定的,有一定的任意性。相对而言,数字越大,结构越高。
参考资料来源:百度百科-碳黑
炭黑的生产工艺不同,则表面的化学性能也有差别。大多数炭黑的真实表面积大于由粒径计算出的几何表面积。这是由于炭黑特别是粒径小于25nm的炭黑表面存在许多微孔。
据分析,可在炭黑表面检测如酚基、醌基、羧基等基团,这些酸性基团浓度在气黑和氧化炉黑的表面特别高。在炉黑中可检测到吡喃酮结构,这种结构决定了炉黑的碱性性质。挥发份含量可判断表面官能团的浓度,也可测得炭黑的极性。另外由于炭黑的表面积较大,容易吸附挥发份环境中的水分,所以炭黑在运输,贮存及使用过程中要特别注意吸湿问题。
大部分都是探讨导电粒子接触的几何学研究。该理论认为,炭黑填充量越大,处于分散状态的炭黑粒子或炭黑粒子集合体的密度也越大,粒子间的平均距离越小,相互接触的几率越高,炭黑粒子或炭黑粒子集合体形成的导电通路也越多。不同极性的高聚物与炭黑组成共混体系的极性越大,炭黑临界体积分数就越大,意味着体系的导电性下降,因为炭黑表面含有很强的极性基团,基体极性大,作用增强,这时强度增加,却妨碍导电粒子自身的凝集,以致导电性差。但是在多组分基体树脂与炭黑组成的共混体系中,由于不同基体的极性不同,填充炭黑会产生偏析现象,这时导电性能取决于炭黑粒子在偏析相中的浓度和分布状态,还取决于偏析相高聚物所占比例。
煤炭一般认为是由于植物在无氧、高温、高压状态下形成的。在高温无氧的情况下,植物体的炭水化合物分解后重新组合,形成以炭黑为主,多种有机、无机成分和挥发份组成的媒。由于处于地层深处压力很大,媒就要比木头致密很多,同时,地下的许多矿物质、非金属(如:硫)、放射性物质也会渗入煤炭之中。
人们现在还经常烧木炭,用于取暖和烧烤等。烧炭的原理和媒的形成有类似之处,就是要在高温、缺氧的情况下才能使木头中的有机质分解,让炭留下来不被氧化,而其它成分大部分则分解挥发掉了,最后形成木炭,因为没有长期巨大的压力,因而木炭比较疏松。
CxHy + O2 --->C + CH4 + CO + H2 + CO2 + H2O
炭黑的基本单位是聚集体,聚集体是由颗粒在反应器的燃烧区碰撞并熔凝在一起而形成。 多个聚集体可以通过微弱的力量结合在一起而形成附聚体。 当将这些附聚体混合入橡胶时,它们会分解,所以聚集体是炭黑最小的最终可分散单位。 初次颗粒、聚集体和附聚体的区别如下所示:
所有卡博特的炭黑都采用油炉法工艺生产,在生产过程中,原料被注入密闭的反应器中的热气体火焰区内。 油炉法反应器的简化示意图如下所示:
通过反应器条件的可控制操作可制造出多种类型的炭黑。 在炉中炭黑的形成反应可通过蒸汽或水喷雾来控制。 制成的炭黑颗粒通过反应器输送,并经由过滤器冷却和连续收集。 炭黑整个加工过程的简化示意图如下所示:
焦炭是用来还原铁矿石的,是煤炭通过加压,隔绝空气加高温干馏出来的,同时副产品还有煤气和煤焦油是重要的化工产品
2
我们平时用的炭是用木头或锯末加隔绝空气加热产生的,就是普通木炭
3
炭黑的产生是由于碳和碳的化合物,主要是烃类的燃烧时,由于燃烧的不充分,碳无法转化成二氧化碳,后是一氧化碳,所以成为了小颗粒的碳粒,这就是炭黑
4
活性炭是一种由含碳材料制成的外观呈黑色,内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料,内含有大量肉眼看不见的微孔。
它们都是无定形碳,由碳元素构成,可代替参加大多数含碳单质的化学反应。但是它们之间的物理结构存在较大差异。