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等離子技術在炭黑生產中的應用(1)等離子技術在炭黑生產中的應用(1)
發布日期:2015-10-27 11:07:32 信息來源:
等離子技術在色素碳黑生產中的應用
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。