大粒子爐黑（big particle furnace black，BPF）是指粒徑為100~500nm的炭黑。是現有炭黑品種中粒徑最大的一種。這種炭黑原來一直是以天然氣作原料用熱裂解法間歇生產的。70年代初國外開始用原料油以油爐法生產大粒子炭黑（熱裂解炭黑的代用品），簡稱大粒子爐黑。
基本介紹
- 中文名：大粒子爐黑
- 外文名：big particle furnace black
- 簡稱：BPF
- 粒徑：100~500nm
- 屬於：炭黑
- 優點：溶劑抽出物低，不污染橡膠
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簡介
大粒子爐黑是指粒徑在100～500nm的炭黑。是現有炭黑品種中粒徑最大的一種。這種炭黑原來一直是以天然氣為原料用熱裂解法間歇生產的。20世紀70年代初，國外開始用原料油以油爐法生產大粒子炭黑（熱裂解炭黑代用品），簡稱大粒子炭黑。這種爐黑具有溶劑抽出物低，不污染橡膠，可採用各種原料油用普通油爐法的設備生產等特點。兩種大粒子炭黑的物化指標分別列在下圖中：
物化指標這種爐黑具有溶劑抽出物低，不污染橡膠，可採用各種原料油用普通油爐法的設備生產等特點。主要用於輪胎帘布層和胎側膠料中。
大粒子爐黑特點
七十年代初，在國外出現了用油爐法試製熱裂炭黑的代用品——大粒子油爐法炭黑，簡稱大粒子爐黑。大粒子爐黑的生產過程除了具有油爐法炭黑的共同特點外，還有以下優點：
1、產品的溶劑抽出物低，不會污染橡膠，
2、能使用各種原料油，生產相同質量的大粒子爐黑；
3、可利用普通油爐法生產過程的收集和輸送設備。目前，國外正式生產的大粒子爐黑，其粒徑為83~350毫微米，吸油值可控制在25~120毫升/100克。
大粒子爐黑生產
用油爐法生產大粒子爐黑的主要特點是，反應爐爐室較大，反應物料流速較慢，其爐型多為立式爐，如普通圓筒形立式爐和二段加油多段加熱的立式爐，但也有用臥式爐的。
生產大粒子爐黑，由於反應爐尺寸比一般爐法炭黑生產的反應爐大得多，反應溫度高達1500℃以上，耐火材料的絕對熱膨脹值相當大，因此，在砌爐時，必須予以考慮，最好在爐頂採用懸拱結構。
二段加油、多段加熱的立式爐如下圖所示。這種立式爐是由爐頂軸向向管狀反應段加入高溫燃燒氣體和少量油料，以使少量油料燃燒、裂解生成較小的“晶核”。當這些“晶核”從管狀反應段進入較大直徑的爐室的瞬間，碰到了從爐室上部的一組噴嘴以順流的角度徑向噴入的大量油料，並在油料噴入點附近追加部分熱量，開始第二階段反應。在爐室中部再加入一些附加熱量，這樣，由於二段加油、多段加熱的結果，炭黑的“晶核”就像“滾雪球”一樣，緩慢地生成大粒子炭黑。
大粒子爐黑生產設備大粒子爐黑用二段加油、多段加熱生產的過程是：少量的油料經一段進油管1到噴嘴2，噴入襯有耐火材料3的管狀反應段4中。這部分油量約占總油量的7~12%。天然氣由進氣管5經出口管6進入反應段上部。空氣由空氣進氣管7以切向送入環隙間8。一部分空氣，經金屬燃燒器的頂部，由空氣孔10進入燃燒器內，其餘空氣由“百葉窗”11切向送入燃燒器內。少量軸向空氣由軸向空氣進口管12送入。
大部分油料由二段進油管13送入油噴嘴14，這樣的進油管共有12根，並與垂線成45°角。
在油噴嘴14下方的爐體上開有四個燃燒孔15，高溫燃燒氣體經燃燒孔切向送入爐室。側向天然氣及空氣分別由天然氣進口管17和空氣進口管18送入燃燒器16，產生高溫燃燒。在此段中，為防止過熱，要儘量避免原料裂解產生氫氣燃燒，空氣與天然氣的比例要保持10∶1。
反應產物進入直徑最大的爐室中部後，在穩定、稀釋和無氧的條件下，以緩慢的速度於一定溫度條件下繼續反應。反應溫度由位於爐室中部不同部位的三組燃燒孔（每組有三個燃燒孔）19，切向供應熱燃燒氣體。
