1.一种炭黑的制备方法,该方法包括:
(A)将碳质材料与高温等离子体在1400-1800℃下接触进行裂解反应,得到富含乙炔的裂解产物;
(B)将步骤(A)得到的裂解产物进行乙炔分解反应,得到炭黑和尾气;
其中,该方法还包括,对步骤(A)得到的裂解产物进行降温处理,并控制步骤(B)中所述乙炔分解反应的温度为600-900℃,所述降温处理为向所述裂解产物加入淬冷剂,所述淬冷剂为氩气、氮气和水中的至少一种;所述淬冷剂的加入量使步骤(B)中所述乙炔分解反应的温度为600-900℃;
其中,所述碳质材料为煤和/或燃料油。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,将所述裂解产物作为所述乙炔分解反应的热源以提供所述乙炔分解反应的温度。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,步骤(A)还包括对所述裂解产物进行气-固分离,以除去所述裂解产物中的固体颗粒物,得到的裂解气进行所述乙炔分解反应。
4.一种由权利要求1所述的方法制备的炭黑,其特征在于,所述炭黑的粒径为5-50 nm,所述炭黑的比表面积为300-950 m2/g。
5.一种应用权利要求1-3中任意一项所述的方法制备炭黑的装置,该装置包括:
等离子体发生器(1),用于产生等离子体;
裂解反应段(2),用于碳质材料和来自等离子体发生器的等离子体接触进行裂解反应;和
乙炔分解反应段(4),用于将来自裂解反应段的裂解产物进行分解以获得炭黑。
6.根据权利要求5所述的装置,其中,在裂解反应段(2)的上部设有等离子体入口(20),在所述等离子体入口下方设有原料入口(21),以及在裂解反应段(2)的底部设有产物出口(22),其中,原料入口(21)与产物出口(22)之间形成裂解反应区域;在所述裂解反应区域设有淬冷剂入口(23),淬冷剂入口(23)与产物出口(22)之间形成淬冷区域;在裂解反应段(2)设有多个所述原料入口和多个所述淬冷剂入口。
7.根据权利要求5所述的装置,其中,该装置还包括裂解气分离器(3),用于分离除去所述裂解产物中的固体颗粒物,得到裂解气;在裂解气分离器(3)的上部设有产物入口(30)和裂解气出口(31),以及在裂解气分离器(3)的底部设有排渣口(32);产物入口(30)与裂解反应段(2)的产物出口(22)连通。
8.根据权利要求7所述的装置,其中,在乙炔分解反应段(4)的上部设有裂解气入口(40),和在乙炔分解反应段(4)的底部设有乙炔分解产物出口(41),在裂解气入口(40)与乙炔分解产物出口(41)之间形成乙炔分解区域;裂解气入口(40)与裂解气分离器(3)的裂解气出口(31)连通。
9.根据权利要求8所述的装置,其中,裂解气入口(40)以切线方向与乙炔分解反应段(4)连通,以使由裂解气入口(40)进入乙炔分解反应段(4)的裂解气在所述乙炔分解区域内螺旋运动。
10.根据权利要求8或9所述的装置,其中,该装置还包括炭黑分离器(5),用于分离除去炭黑中的气体;在炭黑分离器(5)的上部设有分解产物入口(50)和尾气出口(51),以及在炭黑分离器(5)的底部设有炭黑出口(52);分解产物入口(50)与乙炔分解反应段(4)的乙炔分解产物出口(41)连通。
11.根据权利要求5-9中任意一项所述的装置,其中,所述裂解反应段(2)设在裂解反应器中,所述乙炔分解反应段(4)设在乙炔分解反应器中,所述乙炔分解反应器位于所述裂解反应器内,使得所述裂解产物沿所述乙炔分解反应器和所述裂解反应器的空隙流动。
12.根据权利要求10所述的装置,其中,所述裂解反应段(2)设在裂解反应器中,所述乙炔分解反应段(4)设在乙炔分解反应器中,所述乙炔分解反应器位于所述裂解反应器内,使得所述裂解产物沿所述乙炔分解反应器和所述裂解反应器的空隙流动。