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做座本世纪将实现用全新工艺生产炭黑

发布时间:2021-10-14 19:46:45 阅读: 来源:电子烟厂家

本世纪将实现用全新工艺生产炭黑

本世纪将实现用全新工艺生产炭黑

2004年12月27日

1912年人们发现炭黑对橡胶有补强作用后,炭黑逐渐成为橡胶工业不可缺少的原材料。目前,世界橡胶工业原材料耗用量排在首位的是生胶,第二位就是炭黑,炭黑已成为消费量最大的橡胶配合剂。

炭黑耗用量一般占橡胶耗用量的40%~50%。也就是说,每使用2份橡胶,就搭配使用1份炭黑。而在全球炭黑总产量中,有99%是用已有60年历史的热裂解碳氢化合物技术生产的。这种技术的缺点是原料在反应炉内不完全燃烧,产出物只占原料的35%~65%,其中超过50%的原料转化为CO2而浪费掉,而且这种生产工艺对环境有害,排放物除CO2外还有SOX和NOX。对炭黑工业而言,目前亟需一种绿色环保的高效生产工艺。

最近几年,法国米卢斯大学琼巴普蒂斯特·多纳特教授和法国罗马Trellebory车轮公司金旸提供的轻量化材料弗兰科·卡泰尔多工程师将最近20年来碳科学领域的新理论应用于炭黑领域,并成功开发出2种新炭黑5、对楔形夹具来讲生产技术--等离子技术和伽玛射线技术。

等离子技术的基本原理是利用氧或氢等离子体,使碳氢化合物转化成炭黑。用这种工艺生产出来的炭黑含有3种纳众人拾柴火焰高米结构:炉法工艺产生的粒子结构;类似于高温工艺(乙炔炭黑)产生的粒子结构;新结构,亦即现有工艺无法产生的粒子结构。据介绍,等离子技术除具有成本低、效益显著、产品达到纳米级等优势外,对原料的适应性非常好,任何能够放出足够能量的碳氢化合物均可考虑作为原料使用。显然,这将有助于减缓炭黑行业目前所承受的与日俱增的原料短缺压力。

在被称为法国硅谷的索费亚安地波利斯,多纳特教授和助手已建立起中试工厂。虽然目前开机一次只生产若干千克等离子法炭黑,但该厂在设计时对产能适应产业化已有充分的考虑。尽管中试取得了预期效果,但专家认为推广等离子技术的时间表目前还很难确定。首次产业化可能会选在欧洲,因为该地区比较重视环境保护。同时,专家亦提醒大家,等离子工艺炭黑的首次工业应用成本将很高,而且不一定是应用于橡胶工业。但随着这一过程逐渐优化和完善,自然会找到等离子法炭黑对应橡胶领域的适用性。

将伽玛射线技术应用于生产炭黑,是卡泰尔多和助手提出的。他们在用喇曼光谱对石墨进行研究时发现,经伽玛射线照射的石墨有新的峰值出现,该峰值与富勒烯相吻合。卡泰尔多认为,是伽玛射线打破了石墨晶胞的完美结构。众所周知,石墨晶胞是由碳原子六角状平面叠合而成,每个六角状平面呈六方板状。问题是只要引进1个戊环,六方板就会发生弯曲;如果引进4个戊环,弯曲就会很大。去年伽玛射线所起的作用就是“引进缺陷”,从而打破六方板的完美状态,使之向富勒烯结构转变。为说明这一点,卡泰尔多列举了多种存在于炭黑中的类富勒烯结构,比如炭黑TEM(电子透射显微镜)照片上的洋葱头状结构,采用富勒烯套富勒烯的结构模型来解释就比较合理。

与传统技术相比,上述新技术拓宽了炭黑生产所需原料的范围,从而使我们更多地拥有对原料的选择机会,尤其是等离子技术不但提高了原料利用率,而且对环保有益。随着石油资源日趋紧缺,用石油生产炭黑的传统技术面临挑战。如果上述新工艺能够实现工业化,无疑对中国经济未来稳定发展具有战略意义。

虽然上述新技术在理论上是行得通的,但要实现工业化目前尚有许多工作要做。21世纪炭黑工业会发生怎样的变化呢?会用一种全新的工艺来生产炭黑吗?答案是可能的。多纳特和卡泰尔多已经给我们勾画出一幅未来的发展蓝图,我们有理由期待它的实现。

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