气相法白炭黑反应器(气相白炭黑基础知识连载一)

Posted 2023-05-30

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气相法白炭黑反应器(气相白炭黑基础知识连载一)

白炭黑的分类

白炭黑是微细粉末状或超细粒子状无水及含水二氧化硅或硅酸盐类的统称，是一种白色、无毒、无定形微细粉状物，其SiO2含量较大（大于90%），目前，市场上常见的白炭黑有气相法白炭黑和沉淀法白炭黑两种。

1、沉淀法白炭黑

沉淀法白炭黑（学名沉淀水合二氧化硅）主要用于鞋类、轮胎和其它浅色橡胶制品，其它的用途包括在农药、饲料等行业中用作载体或流动剂，在牙膏中用作摩擦剂，在涂料中用作分散剂、抗沉淀剂或者消光剂等。

沉淀法又称为湿法，主要原料为石英砂、纯碱、工业盐酸、硫酸、硝酸或二氧化碳。生产流程主要包括沉淀、过滤、干燥和造粒等步骤。先采用燃油或优质煤在高温下将石英砂与纯碱反应制备得到工业水玻璃；工业水玻璃用水配制成一定浓度的稀溶液，然后在一定条件下加入某种酸，生成水合二氧化硅沉淀后，根据成品要求，在辊筒压滤机或者板式压滤机中经过滤、洗涤，除去多余的水分和反应副产物，得到白炭黑滤饼；再经过干燥（通常为喷雾干燥）得到成品。若进一步进行研磨或造粒处理，可得到一系列规格的产品。

2、气相法白炭黑

气相法白炭黑（学名气相二氧化硅）是一种多功能的添加剂，在橡胶领域主要用于室温硫化硅橡胶（RTV）、热硫化硅橡胶（HTV）等领域，其它用途还包括涂料、胶粘剂、油墨、化工机械抛光、造纸、食品以及胶体蓄电池等行业，可起到增稠、触变、消光以及防沉等作用。

气相法白炭黑的生产方法主要为化学气相沉积（CAV）法。该工艺又称热解法、干法或燃烧法。其制备过程是将四氯化硅（或者甲基三氯硅烷）原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。气相法的优点在于生产工艺比较简单，易控制反应条件，产品纯度可以高达99.8%，比表面积大，活性高，表面羟基少，适合高纯白炭黑的合成；缺点是表面存在活性硅羟基、吸附水及制备工艺导致其表面出现酸区，使白炭黑呈亲水性，在有机相中难以浸润和分散，生产成本高，产品价格昂贵，应用范围小且产率较低。气相法白炭黑的生产过程的具体操作控制比较困难，特别是生产高牌号产品（高比表面积的产品）。技术难点是合成炉的散热、高效分离器操作控制及氯化氢解吸三个方面，最难控制的是系统的气相平衡和气-固相平衡。在表面改性方面，跨国大公司都是采用连续化干法表面改性工艺，而且都朝着高效、节能和环保等方向发展。国内在这方面的研究还处于落后状态。