[发明专利]一种高比表面积炭黑的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种炭黑的生产方法，具体涉及一种高比表面积炭黑的生产方法。

背景技术

炭黑的比表面积是炭黑的三大特性之一，它对炭黑本身的性质及其应用有着重要影响。现代工业的发展，尤其是在能源等领域，对炭黑的性能提出了越来越高的要求，要求炭黑具有较高的比表面积。

高比表面积炭黑当前最重要的应用是新能源汽车上。欧、美及日本均大量的投入人力、物力和财力进行新能源汽车的开发，其中以锂电池为动力的电动汽车是主要研制对象，而其核心技术就是锂离子电池技术的开发，而锂离子电池的核心技术就是比容量、循环寿命和安全性的提高。高比表面积炭黑是电池中不可缺的添加剂，它的性能直接关系到电池的核心技术实施和电池的性价比。

目前常见的普通炭黑，其比表面积一般在300m²/g以下，这种炭黑难以满足上述领域的应用要求。目前常见的普通炭黑一般采用油路法生产，炭黑由原料油在反应炉内进行不完全燃烧后生成。在生产过程中，炭黑在反应炉内停留时间一般小于0.1s，生成温度不高于1500℃，而且没有添加任何的活化剂，所以这样的工艺得到的炭黑比表面积不高。此外，国内外生产的高比表面积炭黑达数十种之多，但其技术指标差异较大，至今未见油炉法生产高比表面积炭黑的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产高比表面积的炭黑的方法以满足对高比表面积炭黑的需求。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：一种高比表面积炭黑的生产方法，包括燃烧步骤和生成步骤，在燃烧步骤中加入活化剂，所述活化剂为含有羟基、羧基、羰基或酯基中的至少一种官能团的物质。

作为优选：所述活化剂的加入量为原料质量的1-30％。

作为优选：所述活化剂加入时的压力不低于0.3MPa。

作为优选：在生成步骤中，延长炭黑生成时间。

进一步的：炭黑生产时间控制为0.1-2s。

进一步的：在炭黑生成步骤中，提高生成温度。

更进一步的：炭黑生成步骤中的生成温度为为1500-1650℃。

本发明的有益效果为：经过大量实验证明，本发明中合适类型的活化剂的添加是获得高比表面积炭黑的关键；反应炉是原料油入炉、雾化、活化剂与高温燃余气快速混合的关键部位，为了满足高比表面积炭黑生产时热力学和动力学的需要，本发明在反应炉中引入合适的活化剂，利用活化剂在高温燃气中与原料油充分混合、反应，快速并大量形成晶核以使炭黑具有较高的结晶度和更高的比表面积。另外，发明人通过大量实验发现，炭黑生成时间(即在反应炉中的停留时间)以及炭黑生成时的温度，对于炭黑的比表面积影响都较大，通过调节炭黑生产工艺中的空气和原料油的比例(即风油比)，以获得生产高比表面积炭黑所需的高温；通过改变急冷水枪的位置以控制炭黑在反应炉内的生长时间，最终获得各种高比表面积的炭黑。

采用本方法能得到比表面积高于300m²/g的炭黑，最高可达1500m²/g，而且生产工艺简单，操作性强，利于迅速推广应用。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。

实施例1

在炭黑生产时，在反应炉中添加占原料油质量比例为1％的辛醇作为活化剂，活化剂加入时压力为1.6MPa，反应温度为1650℃，炭黑生成时间为1s，最后所生产的炭黑比表面积为320m²/g。

实施例2

在炭黑生产时，在反应炉中添加占原料油质量比例为15％的硬脂酸钙作为活化剂，活化剂加入时压力为0.8MPa，反应温度为1600℃，炭黑生成时间为0.5s，最后所生产的炭黑比表面积为500m²/g。

实施例3

在炭黑生产时，在反应炉中分别添加占原料油质量比例各为15％的羰基镍和硬脂酸甘油酯作为活化剂，活化剂加入时压力为0.3MPa，反应温度为1500℃，炭黑生成时间为0.1s，最后所生产的炭黑比表面积为650m²/g。

实施例4

在炭黑生产时，在反应炉中分别添加占原料油质量比例各为10％的丙酮和乙二醇作为活化剂，活化剂加入时压力为1.2MPa，反应温度为1600℃，炭黑生成时间为2s，最后所生产的炭黑比表面积为1500m²/g。