De productiemethoden van koolstofzwart

Er zijn drie hoofdtypen: de ovenmethode, de tankmethode en de thermische kraakmethode.
Ovenmethode
Roet wordt gegenereerd uit aardgas of zeer aromatische olie door onvolledige verbranding of pyrolyse in een reactor. Dit type roet wordt ovenroet genoemd. Het is het type met de grootste output en de meeste variëteiten onder de soorten roet. Het significante verschil tussen ovenroet, kanaalroet en thermisch zwart is dat de mate van sintering of agglomeratie van de deeltjes kan worden aangepast aan verschillende toepassingen. Daarom worden ovenroeten in hetzelfde deeltjesgroottebereik verdeeld in verschillende derivaten met verschillende structuren. Bovendien is het zuurstofgehalte van ovenroet meestal lager dan dat van kanaalroet (minder dan 1%) en is het oppervlak neutraal of zwak alkalisch. Het kenmerk van ovenroetproductie is dat de brandstof in de reactor wordt verbrand om de warmte te leveren die nodig is voor het kraken van de grondstoffen. De verbrandings- en kraakprocessen vinden gelijktijdig plaats. Afhankelijk van de verschillende vormen van gebruikte grondstoffen kan ovenroetproductie worden onderverdeeld in twee typen: gasovenmethode en olieovenmethode. De grondstoffen en brandstof die worden gebruikt in de gasovenmethode zijn aardgas. De brandstof van de olieovenmethode kan aardgas, cokesovengas of vloeibare koolwaterstoffen zijn, en de grondstoffen zijn hoog aromatische oliën, zoals ethyleenteer en antraceenolie. In de ovenzwartproductieprocesstroom (zie afbeelding) is de reactieoven de kernapparatuur. De productie van verschillende soorten ovenzwart vereist het gebruik van reactoren met verschillende structurele afmetingen. Lucht en brandstof worden in de reactor verbrand en de grondstoffen worden verneveld en in de verbrandingsvlam gespoten, waar ze bij hoge temperatuur worden gepyrolyseerd om koolstofzwart te genereren. Koolstofzwart wordt in het verbrandingsgas gesuspendeerd om rook te vormen. Na snelle afkoeling wordt het rookgas naar de luchtvoorverwarmer en olievoorverwarmer gestuurd voor verdere koeling en uiteindelijk naar het zakfilter. Het gescheiden koolstofzwart wordt naar de granulator gestuurd voor granulatie en vervolgens in de droger gedroogd.
Slotmethode
Carbon black wordt geproduceerd met aardgas als belangrijkste grondstof en kanaalstaal als vlamcontactoppervlak. Dit type carbon black wordt kanaalzwart genoemd. Vergeleken met ovenzwart en thermisch zwart zijn de deeltjes fijner en is het specifieke oppervlak groter. Tegelijkertijd is het oppervlak, vanwege de specifieke productiemethode, geoxideerd en bevat het meer zuurstofhoudende functionele groepen en is het zuur. Dit type carbon black-deeltjes heeft een lage mate van agglomeratie. Omdat het meer zuurstofhoudende functionele groepen bevat, kan het de vulkanisatiesnelheid van rubber vertragen, de weersbestendigheid van polyolefine verbeteren en de inkt een goede vloeibaarheid en afdrukprestaties geven.
Thermische scheurvorming
Met behulp van aardgas, cokesovengas of zware vloeibare koolwaterstoffen als grondstoffen, wordt koolstofzwart geproduceerd door middel van pyrolyse bij hoge temperatuur in afwezigheid van zuurstof en vlammen, wat thermisch zwart wordt genoemd. Het heeft het laagste specifieke oppervlak van alle koolstofzwartsoorten. Het bestaat in principe als een enkel bolvormig deeltje en sintert of smelten niet samen tot aggregaten. Het zuurstofgehalte aan het oppervlak is ook erg laag (0.1% tot 0.3%). Er zijn drie hoofdsoorten thermisch zwart: medium thermisch zwart, niet-vervuilend medium thermisch zwart en fijn thermisch zwart. Het stikstofadsorptie specifieke oppervlak van medium thermisch zwart is 6~10m2/g, en dat van fijn thermisch zwart is 10~15m2g.
Koolstofdioxide-conversie
De technologie die is ontwikkeld door het Instituut voor Thermische Procestechniek van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) haalt koolstofdioxide rechtstreeks uit de atmosfeer en zet het om in koolstofzwart.