（一） 工艺流程和设备 热裂法乙炔炭黑生产过程由乙炔气制备工序、乙炔裂解、炭黑收集、
压缩和包装工序 和制氮设施等组成。 工业制取乙炔，有电石法（分湿式和干式）、甲烷裂解法和烃类裂解法等，等离子法正 在研究之中。其中电石法制乙炔，具有产品纯度高，工艺流程短，易操作等优点。目前国 内乙炔炭黑工厂均采用湿式电石法制取乙炔气。 将电石加入乙炔发生器中，与水反应即得乙炔气。其反应如下： 2024452432（054）36789: 即纯电石，理论需水，生成,（8）乙炔气，熟石灰， 放出，6的热量。 水量不足，电石分解可能使反应区的温度上升很高。如温度超过=，由发生下述 反应： 20242（054）243205 反应生成的氧化钙在电石块上形成密实的外皮，致使电石块淤积并产生剧烈的过热 现象。过热温度可达=，这时乙炔气有可能燃烧，乙炔空气混合气也就会随 ·,· 188 第二编碳素与碳素制品配方创新设计 即爆炸，所以这种过热现象是危险的。故在乙炔气的制备中要充分保证水的用量。 从乙炔发生器出来的乙炔气，绝对压力为。乙炔气经冷却、洗涤净化、汽水 分离进入气柜供乙炔炭黑生产用。
（二） 热裂法乙炔炭黑的工艺流程如图所示。 图乙炔炭黑生产工艺流程 —裂解炉；—螺旋输送机；—研磨机；,—风机；—旋风分离器； —螺旋输送机；—螺旋压缩机；—水环式真空泵； —气、水分离器；—脉冲袋滤器；—风机 来自乙炔气柜的乙炔气，经阻火器、水封、孔板流量计，由乙炔气嘴进入裂解炉中。 隔绝空气裂解生成乙炔炭黑和氢气。在裂解炉倒锥上部引进由后部返回的低温富氢尾 气，截焰冷却，终止炭黑反应。炭黑和氢气由炉底排出，经带水夹套的螺旋输送机边输送 边冷却，经两级螺旋输送机后，炭黑进入研磨机，磨碎粗粒，除去焦块。由输送风机经除 渣器送入串联的两级旋风分离器，捕集下的炭黑经各自的贮斗，由气密阀排出。由二级 旋风分离器蜗壳排出的富氢尾气经脉冲袋滤器进一步捕集炭黑后，一部分经氢气回流管 返回裂解炉；其余部分送至燃烧或其他综合利用装置，也有的工厂直接排放。 由两级旋风分离器气密阀和脉冲袋滤器气密阀排出的炭黑经螺旋输送机，进入螺旋压缩 机压缩，然后以每袋0包装成产品。由螺旋压缩机抽出的气体经水环真空泵排入大气。 炭黑在螺旋压缩机中，脱掉炭黑中的空气并进行压缩，以达到1或1的压缩品即为最终产品。如压缩前的粉状乙炔炭黑的视比容为2,3450，1压缩品为粉状炭黑视比容的5，即23450；1压缩品为1压缩品视比容的5，即 23450。 裂解炉结构如图所示。乙炔气经乙炔气嘴进入裂解炉。炉内裂解段衬以 6644厚的石墨砖，炉外用水冷却以保护炉衬，并带走部分多余的热量。裂解炉内装 有环形刮刀及乙炔气嘴捅焦器，以次5478的频率作上下往复运动，刮掉附聚于炉壁上 的炭黑，捅掉乙炔气嘴头部形成的焦块。炉内设备、刮刀和乙炔气嘴均设有水冷夹套冷 却。炉温以保持在9左右为宜。炉温过高，产品性能下降；炉温过低，又可能终止裂 解反应。 螺旋压缩机是生产中的重要设备，如图所示。产品经输送段螺旋送入压缩 段螺旋进行一次压缩，压缩段轴上镶的一个圆形外套，外径由小逐渐变大，锥形套上安 有螺距由大逐渐缩小，外径相等的螺旋叶片，随着螺旋轴的转动，乙炔炭黑的体积由大变 小，被送往出料喇叭口,，喇叭口,内塞有一个可调位置的顶锥。调节顶锥与喇叭口的 ·,· 189 碳素与碳素制品生产配方设计与新技术、新标准实用手册 图乙炔裂解炉结构 —乙炔气喷嘴；—石墨砖；—水冷夹套 相对距离，对乙炔炭黑进行二次压缩，排出的压缩成品包装成产品。压缩出的气体由分 布在压缩段筒体上的抽气口，经水环式真空泵抽走。 图螺旋压缩机结构 —压缩机壳；—输送段螺旋；—压缩段螺旋； —出料喇叭口；—顶锥；—真空抽气管 （二）生产的理论和工艺条件 乙炔气裂解为乙炔炭黑，其反应式如下： ,0123 乙炔炭黑生产的技术特点是：裂解炉有极高的反应热强度（,041），比其他火焰制取炭黑的热强度大倍以上；反应
生成烟气有极高的炭黑浓度约5601（标 准），比其他生产方法得到的炭黑浓度高倍以上。 在工业生产中，由于热强度极高，可使温度高于7，这样的高温还原火焰，需要 ·· 190 第二编碳素与碳素制品配方创新设计 裂解炉内衬碳质（石墨）耐热层。一旦裂解炉内部预热温度超过，通入乙炔后就自 动开始裂解过程。因裂解是放热反应，炉温将逐步上升。为防止超温而引起生成的乙炔 炭黑石墨化，炉温需控制在。这样，就需及时地把多余的反应热移走，保持 炉温恒定，故裂解炉必须设有水冷夹套。 极高浓度的炭黑冷却终止反应和从炉中排出与输送是乙炔炭黑生产的另一个技术 困难。问题是用何种气体稀释，完成截焰冷却并利用其排出和输送。 实验表明图，引入含氧气体，明显影响炭黑收率，而和,对收率无影响，乙 炔炭黑尾气富含氢气，故可将它部分回流到裂解炉中部以完成截焰冷却，并稀释烟气中 的炭黑浓度以便进行气力输送。炭黑收率主要受到乙炔气体中水蒸气的影响。在热裂 解反应时也附加有水煤气反应： 图用各种气体稀释乙炔气体 同炭黑收率的关系 0123456 碳化钙加水生成乙炔气，如在使用前不进行气水分离，一般将含有7一7的水 分。由于水分的存在，会使炭黑收率降低77，这说明引入乙炔气中的水分是影响 收率的重要因素。 当裂解炉内或乙炔气内有微量的氧（空气）时，还附加了乙炔气的燃烧反应： 898123456 从图也能看出，裂解炉漏进空气对炭黑收率的影响。理论计算，生产1:乙炔炭黑需091:乙炔气（094），产生091:氢气（094）。
炭黑-乙炔-制备方法
