巩明鑫 王翠苹 李勇鹏 巩建

摘要： 为了得到煤焦油化学链热解生产炭黑的最优工况，本文利用流程模拟软件Aspen Plus对该过程进行模拟，并对化学反应动力学进行分析。选择Fe2O3作为载氧体，根据已知的动力学参数，利用Aspen Plus中的全混釜反应器模块进行模拟，主要研究了反应温度、反应时间以及煤焦油与载氧体进料比值对炭黑产率及反应能量转换效率的影响。分析表明，随着温度的升高，炭黑产率呈先上升后下降的趋势，在900 ℃左右达到最大值；该反应温度下，当反应时间为2 s，载氧体与煤焦油进料摩尔比为25∶1时，炭黑产率最大；此时煤焦油反应率为95%以上。该研究对煤焦油化学链热解反应实验具有参考价值。

关键词： 铁基载氧体； 煤焦油； 化学链热解； Aspen Plus； 炭黑

中图分类号： TQ532.6文献标识码： A

收稿日期： 20170526； 修回日期： 20170901

基金項目： 国家自然科学基金面上项目（51676102）；山东省自然科学基金重点项目（ZR2015QZ02）；山东省重点研发计划项目（2016GSF117005）

作者简介： 巩明鑫（1994），男，硕士研究生，主要研究方向为化学链燃烧。

通讯作者： 王翠苹（1969），女，博士，教授，主要研究方向为清洁燃烧。Email： wangcuiping@tsinghua.org.cn炭黑是由烃类燃料不完全燃烧或热解形成的黑色粉末状物质，主要成分是碳元素。炭黑作为橡胶最重要的增强剂和补充剂，在橡胶行业中具有十分重要的地位，在橡胶中加入炭黑，既减少了橡胶的消耗，又提高了橡胶产品的性能和使用寿命[12]。炭黑的生产方法主要有接触法（包括槽法、滚筒法、圆盘法等）、炉法（气炉法或油炉法）、热裂法等[3]。2015年，全世界炭黑产量约1 300万吨，其中约90%是通过油炉法生产。……