Методи виробництва технічного вуглецю

Розрізняють три основних види: пічний метод, резервуарний метод і метод термічного крекінгу.
Пічний метод
Сажа утворюється з природного газу або високоароматичної нафти шляхом неповного спалювання або піролізу в реакторі. Цей тип сажі називається пічної сажею. Це тип із найбільшою продуктивністю та найбільшою кількістю різновидів серед типів сажі. Суттєва відмінність між пічної сажею, канальною сажею та термічною сажою полягає в тому, що ступінь спікання або агломерації її частинок можна регулювати відповідно до різних цілей використання. Тому сажу в одному діапазоні розмірів частинок поділяють на кілька похідних з різною структурою. Крім того, вміст кисню в сажі зазвичай нижчий, ніж у канальній (менше 1%), а поверхня є нейтральною або слаболужною. Характеристика виробництва сажі полягає в тому, що паливо спалюється в реакторі для отримання тепла, необхідного для крекінгу сировини. Процеси горіння і розтріскування відбуваються одночасно. Відповідно до різних форм сировини, що використовується, виробництво пічної сажі можна розділити на два типи: метод газової печі та метод печі нафти. Сировиною та паливом, що використовується в газовому способі, є природний газ. Паливом для методу масляної печі може бути природний газ, коксовий газ або рідкі вуглеводні, а сировиною є високоароматичні масла, такі як етиленова смола та антраценова олія. У процесі виробництва сажі (див. малюнок) реакційна піч є основним обладнанням. Виробництво різних типів саж вимагає використання реакторів з різними конструктивними розмірами. Повітря та паливо спалюються в реакторі, а сировинні матеріали розпилюються та розпилюються в полум’я горіння, де вони піддаються піролізу при високій температурі з утворенням сажі. Сажа суспендована в газі згоряння з утворенням диму. Після швидкого охолодження димовий газ направляється до підігрівача повітря та підігрівача масла для подальшого охолодження, а потім направляється до рукавного фільтра. Відокремлену сажу направляють у гранулятор для гранулювання, а потім сушать у сушарці.
Метод слота
Сажа виробляється з використанням природного газу як основної сировини та швейної сталі як поверхні контакту з полум’ям. Цей тип сажі називається канальною сажою. Порівняно з пічною та термічною сажею, її частинки дрібніші, а питома поверхня більша. У той же час, завдяки специфіці способу виробництва, його поверхня окислена і містить більше кисневмісних функціональних груп і кисла. Цей тип частинок сажі має низький ступінь агломерації. Оскільки він містить більше кисневмісних функціональних груп, він може сповільнювати швидкість вулканізації гуми, покращувати стійкість поліолефіну до атмосферних впливів і надавати фарбі хорошу текучість і ефективність друку.
Термічний крекінг
Використовуючи природний газ, коксовий газ або важкі рідкі вуглеводні як сировину, технічний вуглець виробляється шляхом високотемпературного піролізу за відсутності кисню та полум’я, який називається термічним сажею. Він має найменшу питому поверхню серед різновидів сажі. В основному він існує як єдина сферична частинка і не спікається чи об’єднується в агрегати. Його поверхневий вміст кисню також дуже малий (0.1% до 0.3%). Існує три основні різновиди термочорного: середній термальний чорний, екологічно чистий середній термочорний і тонкий термальний чорний. Питома адсорбційна площа поверхні середньої термічної сажі становить 6~10 м2/г, а тонкодисперсної термічної сажі — 10~15 м2г.
Перетворення вуглекислого газу
Технологія, розроблена Інститутом теплових процесів Технологічного інституту Карлсруе (KIT), витягує вуглекислий газ безпосередньо з атмосфери та перетворює його на сажу.