等離子技術在炭黑生產中的應用（1）

    等離子技術就是利用物質的等離子體來獲得高溫熱源的一項技術。等離子體是指處于電離狀態的氣態物質其中帶負電荷的粒子（電子，負離子）數等于帶正電荷的離子（正離子）數。等離子體通常與物質的固態、液態和氣態并列，稱為物質的四態，并在宇宙中廣泛存在。它可以通過氣體放電或加熱等辦法。從外界會的足夠能量，使氣體分子或原子中軌道所束縛的電子變為自由電子，便可以形成等離子體。自然界中的等離子體存在于宇宙中的星系、星云，如太陽本身就是一個灼熱等離子體火球。地球附近的等離子體，如閃電、極光、電離層等。而人們使用的等離子體都是通過人工氣體放電、高溫燃燒、爆炸以及輻射的方式產生的。

    1964年，美國Merrill M Jordan 以碳的鹵化物為原料，在氮的等離子體中熱解得到了比常規炭黑具有更小粒徑的炭黑產品。由于各方面的條件限制，當時的裝置比較簡單，但他科學的設計思想，為以后的科研人員進一步的研究開辟了思路。此后的Geir Bjornson 和Homer M Fox 等在等離子體炭黑工藝流程的設計上做了大量的工作。并給出了一個較為完整的工藝過程。此工藝過程有三個步驟：先將碳氫化合物以一定的流速通過一個等離子體發生裝置，該裝置內等離子體的溫度可達3000℃以上。送入的碳氫化合物在此高溫區域內停留的時間一般為1~10微秒；然后進入一個溫度較低的（600~1000℃）裝置內，在此裝置內停留的時間為0.1s左右；最后進入冷卻和分離裝置，分別對炭黑和氫氣進行收集。在等離子體制備炭黑的裝置內，人們發現它與常規的爐法炭黑相比，對制備炭黑的原來的要求很低，很多烴類化合物都可以作為制造炭黑的原料，而且生產出來的炭黑性能優于常規炭黑生產工藝的產品。甚至有人用煤作為原料在等離子體中熱解也能得到性能良好的炭黑。