Os métodos de produção de negro de fumo

Existem três tipos principais: método de forno, método de tanque e método de craqueamento térmico.
Método do forno
O negro de fumo é gerado a partir de gás natural ou óleo altamente aromático por meio de combustão incompleta ou pirólise em um reator. Este tipo de negro de fumo é chamado de negro de fumo de fornalha. É o tipo com a maior produção e a maior variedade entre os tipos de negro de fumo. A diferença significativa entre negro de fumo de fornalha, negro de canal e negro térmico é que o grau de sinterização ou aglomeração de suas partículas pode ser ajustado de acordo com diferentes usos. Portanto, negros de fornalha na mesma faixa de tamanho de partícula são divididos em vários derivados com diferentes estruturas. Além disso, o teor de oxigênio do negro de fumo é geralmente menor do que o do negro de canal (menos de 1%), e a superfície é neutra ou fracamente alcalina. A característica da produção de negro de fumo de fornalha é que o combustível é queimado no reator para fornecer o calor necessário para o craqueamento das matérias-primas. Os processos de combustão e craqueamento ocorrem simultaneamente. De acordo com as diferentes formas de matérias-primas utilizadas, a produção de negro de fumo pode ser dividida em dois tipos: método de forno a gás e método de forno a óleo. As matérias-primas e o combustível usados ​​no método de forno a gás são gás natural. O combustível do método do forno a óleo pode ser gás natural, gás de forno de coque ou hidrocarbonetos líquidos, e as matérias-primas são óleos aromáticos elevados, como alcatrão de etileno e óleo de antraceno. No fluxo do processo de produção de negro de forno (veja a figura), o forno de reação é o equipamento principal. A produção de diferentes tipos de negro de forno requer o uso de reatores com diferentes tamanhos estruturais. Ar e combustível são queimados no reator, e as matérias-primas são atomizadas e pulverizadas na chama de combustão, onde são pirolisadas em alta temperatura para gerar negro de fumo. O negro de fumo é suspenso no gás de combustão para formar fumaça. Após o resfriamento rápido, o gás de combustão é enviado para o pré-aquecedor de ar e pré-aquecedor de óleo para resfriamento adicional e, finalmente, enviado para o filtro de mangas. O negro de fumo separado é enviado para o granulador para granulação e, em seguida, seco no secador.
Método de Slot
O negro de fumo é produzido usando gás natural como principal matéria-prima e aço de canal como superfície de contato da chama. Este tipo de negro de fumo é chamado de negro de canal. Comparado com o negro de forno e o negro térmico, suas partículas são mais finas e sua área de superfície específica é maior. Ao mesmo tempo, devido ao método de produção específico, sua superfície é oxidada e contém mais grupos funcionais contendo oxigênio e é ácida. Este tipo de partículas de negro de fumo tem um baixo grau de aglomeração. Por conter mais grupos funcionais contendo oxigênio, pode atrasar a velocidade de vulcanização da borracha, melhorar a resistência às intempéries da poliolefina e dar à tinta boa fluidez e desempenho de impressão.
Craqueamento térmico
Usando gás natural, gás de coqueria ou hidrocarbonetos líquidos pesados ​​como matérias-primas, o negro de fumo é produzido por meio de pirólise de alta temperatura na ausência de oxigênio e chama, o que é chamado de negro térmico. Ele tem a menor área de superfície específica entre as variedades de negro de fumo. Ele existe basicamente como uma única partícula esférica e não sinteriza ou coalesce em agregados. Seu conteúdo de oxigênio na superfície também é muito pequeno (0.1% a 0.3%). Existem três variedades principais de negro térmico: negro térmico médio, negro térmico médio não poluente e negro térmico fino. A área de superfície específica de adsorção de nitrogênio do negro térmico médio é de 6~10m2/g, e a do negro térmico fino é de 10~15m2g.
Conversão de dióxido de carbono
A tecnologia desenvolvida pelo Instituto de Engenharia de Processos Térmicos do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) extrai dióxido de carbono diretamente da atmosfera e o converte em negro de fumo.