等離子技術在炭黑生產中的應用（2）

  

    此后，人們不斷地在應用等離子體制備炭黑的這項技術中做了大量的工作。人們將等離子體高溫區域和后續處理裝置集成在一起，設計了能連續生產炭黑的等離子體裝置，并解決采用等離子體技術制備炭黑的一些工藝控制問題，使該項技術邁出了一大步。這項工藝技術是借助于外供電源產生高溫等離子體，使碳氫化合物在高溫等離子體內裂解生產炭黑和氫氣，并加以收集。這套等離子體制備炭黑的裝置可以使原料的利用率大大地提高，優于沒有燃燒過程，原來的損耗幾乎為零，使碳氫化合物轉變為可利用的炭黑和氫氣。由于生產過程中沒有燃燒過程，所以也不會排放溫室氣體二氧化碳以及氮氧化物等有害氣體。

    該等離子體制備炭黑的工藝裝置，其組成為：一臺類似于傳統炭黑反應爐的主體反應裝置，根據耐高溫的要求，反應裝置內襯采用石墨作為襯里。主體反應裝置的頂部設置有三個石墨電極，并與1000kW的三相交流電源相連接。在靠近主體反應裝置頂部的兩側設置有兩個原料的進口。在此主體反應裝置的底部連接一個載氣輸入裝置，并通過管道與分離和收集裝置相連。

    原料（碳氫化合物）進入反應裝置內由等離子體形成的高溫反應區于等離子體混合并在高溫下發生裂解反應，反應后的混合氣體由載氣經管道送到分離收集裝置（袋濾裝置），分別收集炭黑和氫氣等。這套裝置可以通過控制三相交流電的輸出電壓、等離子體的流速、原料的流速等參數來獲得不同品種炭黑。

    另外，Strinar Lynum 等人通過對等離子體炭黑生產工藝的詳細研究，提出了更為完整的生產工藝路線。

    這一流程把原料輸入裝置、等離子體發生裝置、冷卻裝置、尾氣處理裝置等科學地進行了組合，形成了連續的生產過程，不僅提高了產率，還減少了污染，充分體現了采用等離子體技術指標炭黑的優越性。

    人們對采用等離子體技術制備的炭黑進行了性能分析，發現其性能完全可以代替傳統工藝的炭黑，甚至表現出更為良好的橡膠補強性能。又由于等離子體技術能形成一個更高溫度的反應環境，又不存在燃燒過程；這樣使碳氫化合物的分解反應進行得比較徹底，產品的轉化率很高，甚至接近百分之百。這是傳統炭黑生產哦內掛有無法相比的。正是因為這種技術對產品的高轉化率，使它污染物的排放率幾乎為零。等離子體技術制備炭黑的過程是一個清潔的生產過程，因為它的生產過程是在完全無氧的條件下進行的，所以不會產生二氧化碳及氮氧化物等的污染性物質。它的副產品是氫氣，也是未來一種有潛力的清潔能源和重要的化工原料。在這方面，等離子體制備炭黑的技術對于傳統炭黑生產技術是一個很大的突破，徹底改變了傳統炭黑生產對環境污染嚴重的形象。采用等離子體技術生產炭黑對原料的要求不像傳統的炭黑工藝那么高，幾乎任何高沸點的碳氫化合物都能采用等離子體技術來生產炭黑，這樣就擴大了炭黑生產對原料的選擇范圍。