カーボンブラックの製造方法

主な種類としては、炉法、タンク法、熱分解法の3つがあります。
炉法
カーボンブラックは、天然ガスまたは高芳香族油から反応器内で不完全燃焼または熱分解によって生成されます。このタイプのカーボンブラックはファーネスブラックと呼ばれ、カーボンブラックの種類の中で最も生産量が多く、種類が最も多いタイプです。ファーネスブラック、チャネルブラック、サーマルブラックの重要な違いは、粒子の焼結または凝集の程度をさまざまな用途に応じて調整できることです。そのため、同じ粒子サイズの範囲のファーネスブラックは、構造の異なるいくつかの誘導体に分けられます。また、ファーネスブラックの酸素含有量は通常、チャネルブラックよりも低く（1％未満）、表面は中性または弱アルカリ性です。ファーネスブラックの製造の特徴は、燃料を反応器内で燃焼させて、原料のクラッキングに必要な熱を提供することです。燃焼とクラッキングのプロセスは同時に発生します。使用される原材料の異なる形態に応じて、ファーネスブラックの製造は、ガス炉法と石油炉法の2つのタイプに分けられます。ガス炉法で使用される原料と燃料は天然ガスです。石油炉法の燃料は、天然ガス、コークス炉ガス、または液体炭化水素であり、原料はエチレンタールやアントラセン油などの高芳香族油です。 石油炉ブラック製造プロセスフロー（図を参照）では、反応炉がコア機器です。 異なるタイプの石油炉ブラックを製造するには、構造サイズの異なる反応器を使用する必要があります。 反応器で空気と燃料が燃焼し、原料が霧化されて燃焼炎に噴霧され、高温で熱分解されてカーボンブラックが生成されます。 カーボンブラックは燃焼ガス中に浮遊して煙を形成します。 急速に冷却された後、排ガスは空気予熱器と石油予熱器に送られ、さらに冷却され、最終的にバグフィルターに送られます。 分離されたカーボンブラックは造粒機に送られ、造粒され、その後乾燥機で乾燥されます。
スロット方式
カーボンブラックは、天然ガスを主原料とし、チャンネル鋼を炎接触面として製造されます。このタイプのカーボンブラックはチャンネルブラックと呼ばれています。ファーネスブラックやサーマルブラックと比較して、粒子が細かく、比表面積が大きいです。同時に、特殊製造方法により、表面が酸化され、酸素含有官能基が多く含まれ、酸性です。このタイプのカーボンブラック粒子は凝集度が低く、酸素含有官能基が多いため、ゴムの加硫速度を遅らせ、ポリオレフィンの耐候性を向上させ、インクに良好な流動性と印刷性能を与えることができます。
熱分解
天然ガス、コークス炉ガス、重質液体炭化水素を原料として、酸素と炎のない高温熱分解によってカーボンブラックが生成され、サーマルブラックと呼ばれます。カーボンブラックの種類の中で最も比表面積が低く、基本的に単一の球状粒子として存在し、焼結したり凝集したりしません。表面酸素含有量も非常に少ないです（0.1％〜0.3％）。サーマルブラックには、中サーマルブラック、無公害中サーマルブラック、細サーマルブラックの3つの主要な種類があります。中サーマルブラックの窒素吸着比表面積は6〜10m2 / gで、細サーマルブラックの窒素吸着比表面積は10〜15m2gです。
二酸化炭素の変換
カールスルーエ工科大学（KIT）の熱プロセス工学研究所が開発した技術は、大気中から直接二酸化炭素を抽出し、カーボンブラックに変換します。