炭黑原料油基本上是由烷烴、芳烴和瀝青等組成,其性質(zhì)在很大程度上影響炭黑的質(zhì)量和收率。炭黑生產(chǎn)對原料油的主要要求是芳烴含量要高,瀝青質(zhì)和雜質(zhì)要少。對原料油的評價主要考慮其芳烴含量、瀝青質(zhì)和膠質(zhì)、游離碳含量、硫含量、堿金屬含量、水分、密度、餾程和平均沸點、相關(guān)指數(shù)及氫碳比、粘度等方面。
原料油質(zhì)量對炭黑基本性能的影響
由于我們所用于炭黑生產(chǎn)的原料油是由種種不同的、各種原料油所構(gòu)成的。各種原料油的烴類組成不同,裂解的過程和生成炭黑所需的時間不同。而原料油中混合烴種類越多,炭黑生成反應過程也越復雜,對炭黑質(zhì)量(性質(zhì))影響也越大,特別是對炭黑粒徑大小的均勻性、炭黑的結(jié)構(gòu)性都是沒有益處的,很難達到炭黑粒子和結(jié)構(gòu)的均一性。
混合烴原料油對炭黑粒徑大小的均勻性影響很大,混合烴種類越多,炭黑粒徑的均勻性越差。可見,使用單一烴類原料油和餾程較窄的原料油是炭黑生產(chǎn)的最佳選擇。
如前所述,原料油中的芳烴是生成炭黑的主要成分,芳烴含量高的原料油生成炭黑的速度快,時間短,生成的炭黑粒徑均勻、結(jié)構(gòu)高,炭黑的收率也隨之提高;相反,當原料油中的烷烴含量增加時,炭黑的結(jié)構(gòu)性下降,炭黑的收率也隨之降低;而且,當原料油中的瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量較高時,也會引起炭黑的結(jié)構(gòu)性下降。
原料油質(zhì)量對炭黑硫化膠性能的影響
炭黑對硫化膠的補強作用取決于炭黑的基本性能,即炭黑的粒徑大小和結(jié)構(gòu)性。炭黑粒徑分布均勻適度,則硫化膠的補強性好,如用混合烴原料油和餾程分布寬的原料油生產(chǎn)炭黑是很難達到提高硫化膠補強性能的目的的。
無論是選用哪一種原料油,生產(chǎn)什么品種,都希望原料油中的瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量越少越好。瀝青質(zhì)和膠質(zhì)在反應過程中易生成微小(50~150 μm)的焦粒。實踐證明,這些微小的焦粒混雜在炭黑中每增加1%時,炭黑對硫化膠的補強性能可降低5%,炭黑的DBP吸收值下降1個單位數(shù)值。
經(jīng)鑫源色素炭黑工程師考證,用100%的粗煤焦油生產(chǎn)N330和N660炭黑,盡管通過工藝調(diào)節(jié)使產(chǎn)品質(zhì)量達到了標準規(guī)定的質(zhì)量指標,但在使用中表現(xiàn)出來的應用性能非常差,主要表現(xiàn)為:生熱高、焦燒快、強伸性能低、耐磨性差等。
原料油的質(zhì)量與炭黑質(zhì)量存在密切關(guān)系,不僅對炭黑的生產(chǎn)影響顯著,更是決定炭黑質(zhì)量的最主要的因素之一。