混氣色素炭黑市場分析

1950年在四川隆昌黃家場，隆昌氣礦利用天然氣為原料開發(fā)成功槽法炭黑;遼寧撫順炭黑廠利用礦井瓦斯開發(fā)成功槽法炭黑,開創(chuàng)了我國炭黑工業(yè)的先河。1949～1957年，經(jīng)濟恢復(fù)和炭黑工藝創(chuàng)業(yè)時期，先后建立了11個炭黑廠，生產(chǎn)槽法、混氣、滾筒和噴霧等品種炭黑，炭黑產(chǎn)量增至8700噸。當(dāng)今，油爐法是效率最高、經(jīng)濟效益最好的炭黑生產(chǎn)方法。油爐黑的產(chǎn)量已占炭黑總量的90%以上。

但是不可忽視的是，特種炭黑、各種專用炭黑正在加快發(fā)展步伐，以適應(yīng)塑料、油墨、涂料、造紙等行業(yè)日益增長的需求。這給用接觸法生產(chǎn)為基礎(chǔ)的槽法混氣法炭黑創(chuàng)造了發(fā)展條件

炭黑制造方法有噴霧法、燈煙法、槽法、混氣法、滾筒法、爐法、熱裂法、乙炔法和等離子體法，其中噴霧法、燈煙法、槽法、滾筒法、混氣法、爐法是熱氧化分解法，即不完全燃燒法;熱裂法、乙炔法和等離子體法為熱裂解法。目前，燈煙法炭黑(國內(nèi)已無生產(chǎn)廠家)主要用作涂料調(diào)色劑;滾筒法和混氣法炭黑主要用作涂料著色，這類炭黑主要用于涂料、塑料、油漆和油墨;噴霧法炭黑用于橡膠密封制品;乙炔法炭黑主要用于干電池生產(chǎn);爐法炭黑主要在橡膠中應(yīng)用。以下是各種生產(chǎn)方法簡介及其特點：

噴霧法

噴霧法的原料油是從反應(yīng)爐的上游端用機械霧化噴嘴噴入的，這種制造方法由前蘇聯(lián)開發(fā)。噴霧炭黑具有粒子大、結(jié)構(gòu)極高、填充膠料強度中等和永久變形很小的特點，特別適用于橡膠密封制品。目前我國噴霧炭黑年產(chǎn)量為幾千噸。

熱裂法

熱裂法是一種不連續(xù)的炭黑制造方法，每條生產(chǎn)線設(shè)置2個內(nèi)襯耐火材料的反應(yīng)爐。生產(chǎn)時，先在一個反應(yīng)爐內(nèi)通入天然氣和空氣并燃燒，待反應(yīng)爐達(dá)到一定溫度后停止通入空氣，使天然氣在隔絕空氣的條件下熱裂解生成炭黑。在該反應(yīng)爐進行裂解反應(yīng)時另一個反應(yīng)爐天然氣開始燃燒預(yù)熱。每個反應(yīng)爐均在完成裂解反應(yīng)且溫度降到一定程度后再燃燒加熱，如此循環(huán)生產(chǎn)。生產(chǎn)出的炭黑與煙氣混合物經(jīng)噴水冷卻，然后將收集到的炭黑進行造粒處理。以天然氣、焦?fàn)t氣或重質(zhì)液態(tài)烴為原料，在無氧、無焰的情況下，經(jīng)高溫?zé)峤馍商亢冢Q為熱裂黑。它是炭黑品種譜系中比表面積最低的一類，氮吸附比表面積6～14m2/g，粒徑130～470nm。其含氧量和結(jié)構(gòu)都很低。這類炭黑實際上沒有結(jié)構(gòu)?；旧弦詥蝹€球形粒子存在。

熱裂黑主要有三個品種：中熱裂黑、不污染的中熱裂黑和細(xì)熱裂黑。中熱裂黑的氮吸附比表面積為6～10m2/g，細(xì)熱裂黑則為10～14m2/g。

熱裂法炭黑是粒子最大、結(jié)構(gòu)最低的炭黑品種。熱裂法炭黑填充的膠料強伸性能較低，但彈性高、硬度和生熱低、電導(dǎo)率小，且熱裂法炭黑的填充量大，其適用于軌枕墊等要求彈性高、生熱低和絕緣性能好的橡膠制品。另外，熱裂法炭黑的碳含量大和純度高，可用于硬質(zhì)合金、碳素制品的生產(chǎn)。

槽法

以天然氣為主要原料，以槽鋼為火焰接觸面而生產(chǎn)炭黑，此種炭黑稱為槽黑。與爐黑及熱裂黑相比，其粒子較細(xì)而比表面積較大。同時，由于采用特定的生產(chǎn)方式，其表面受到氧化，含有較多的含氧官能團而呈酸性。這類炭黑粒子的聚結(jié)程度較低。因含有較多的含氧官能團，可延緩橡膠的硫化速度，提高橡膠的耐候性以及賦予油墨良好的流動性和印刷性能。槽法是在自然通風(fēng)的火房內(nèi)，天然氣或煤層氣通過數(shù)以千計的瓷質(zhì)火嘴與空氣進行不完全燃燒而形成魚尾形擴散火焰，通過火焰還原層與緩慢往復(fù)運動的槽鋼接觸使裂解生成的炭黑沉積在槽鋼表面，然后由漏斗上的刮刀將炭黑刮入漏斗內(nèi)，經(jīng)螺旋輸送器輸出、造粒而制成成品炭黑的方法。槽法炭黑補強性能優(yōu)異，特別適用于天然膠(NR)，曾在橡膠工業(yè)中大量應(yīng)用。但由于原料氣漲價及生產(chǎn)造成的環(huán)境污染問題嚴(yán)重，其已在2O世紀(jì)7O年代基本停產(chǎn)。但槽法炭黑是唯一可用于與食品接觸的橡膠用炭黑品種，目前在少數(shù)工廠生產(chǎn)槽法炭黑。

混氣炭黑是由固態(tài)或液態(tài)烴經(jīng)氣化和可燃性氣體(又稱作載燃?xì)?的混合氣作為原料制成的炭黑而得名?；鞖馓亢谏a(chǎn)流程除了原料氣的制取裝置外，大體與槽法炭黑相同。

常用的固態(tài)原料為粗蒽，液態(tài)原料為防腐油、蒽油。常用的載燃?xì)庥薪範(fàn)t煤氣、城市煤氣、水煤氣、高爐煤氣等等?；鞖馓亢谏a(chǎn)工藝的關(guān)鍵是如何將固態(tài)或液態(tài)原料氣化并與載燃?xì)饣旌?。一種是用氣化釜，另一種是管式爐氣化烴料的方法。混合氣生成炭黑后根據(jù)火房里是否用槽鋼冷卻收集分為有槽混氣炭黑和無槽混氣炭黑。混氣炭黑最初用于子午輪胎、胎側(cè)、內(nèi)胎、膠鞋、膠管、高級密封、高檔墊圈制品膠料中。產(chǎn)品適用于天然橡膠和各種合成橡膠，易分散，能賦予膠料較高的彈性，壓出速度快，口型膨脹小，壓出制品表面光滑。硫化膠的耐高溫性能及導(dǎo)熱性能良好。補強性能、耐曲撓性、彈性和復(fù)原性亦較佳。產(chǎn)品典型指標(biāo)吸碘值80g/kg吸油值98cm3/100g， 300%定伸應(yīng)力10.2Mp，與新工藝爐法炭黑N330產(chǎn)品相近。

近年來隨著新工藝爐法炭黑的引進與吸收我國炭黑生產(chǎn)進入了空前發(fā)展的時代，新工藝炭黑憑借自身工業(yè)自動化制造水平高，質(zhì)量穩(wěn)定，收率高，制造成本低，環(huán)境保護水平和產(chǎn)能大等優(yōu)勢將混氣炭黑產(chǎn)品從輪胎橡膠市場中逐漸淘汰了出去，失去了輪胎橡膠這個占炭黑市場90%的市場份額，混氣炭黑生產(chǎn)企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)型或倒閉，只有為數(shù)不多的生產(chǎn)企業(yè)利用混氣炭黑的特有生產(chǎn)方式，其表面受到氧化，含有較多的含氧官能團而呈酸性，易分散，可賦予油墨良好的流動性和印刷性能的特點做為色素用炭黑被保留了下來。但是目前我國的混氣炭黑品牌開發(fā)上非常落后，還沒有國際甚至國內(nèi)知名品牌，取代混氣炭黑品牌的是五花八門的色素用炭黑品牌。嚴(yán)重的阻礙了混氣炭黑的發(fā)展。

應(yīng)用市場壓力：

由于混氣色素用炭黑的市場用量本身很小，再加上近年來橡膠用炭黑產(chǎn)能過剩，轉(zhuǎn)型升級迫使一些小微炭黑企業(yè)失去市場競爭力，為了生存，向特種炭黑生產(chǎn)制造企業(yè)轉(zhuǎn)型，通過改造升級使?fàn)t法炭黑產(chǎn)品具備色素用或?qū)щ娪锰亢诘男阅?，因為和混氣炭黑相比，爐法炭黑制造成本下降許多所以價格便宜，擠占了混氣色素炭黑中低端市場份額。雖然近幾年我國涂料染料等行業(yè)發(fā)展也很快，對色素炭黑的市場需求不斷擴大，但是這部分市場需求的絕大部分被外資企業(yè)憑借產(chǎn)品質(zhì)量和良好的市場運作占有，特別是高端色素炭黑市場完全被壟斷，國內(nèi)企業(yè)只能在中低端市場得到一些市場份額另外一部分國家國防軍工方面的需求市場在國內(nèi)少數(shù)企業(yè)手中。另外近年來隨著色素炭黑市場不斷擴大，對混氣色素炭黑的需求急劇增加，一些沒有研發(fā)和制造生產(chǎn)能力的供應(yīng)商占領(lǐng)了一部分特種炭黑市場，這些供應(yīng)商與國外的名牌企業(yè)代理商不同，他們?nèi)狈夹g(shù)支持。對高端應(yīng)用市場通過倒賣進口商品進行經(jīng)營，對中低端應(yīng)用市場是簡單粗暴的價格戰(zhàn)或以次充好，甚至造成使用企業(yè)的經(jīng)濟損失。對我國特種色素混氣炭黑行業(yè)品牌的樹立造成了嚴(yán)重的影響。

生產(chǎn)技術(shù)裝備：

因為市場的限制影響了混氣炭黑的技術(shù)裝備的升級與改造。專業(yè)的炭黑設(shè)計院近幾年都將新工藝爐法炭黑的裝置研究開發(fā)放在首位幾乎沒有在混氣炭黑這方面投入技改研究，因此混氣炭黑生產(chǎn)技術(shù)核心設(shè)備基本沒有改變。現(xiàn)有混氣炭黑生產(chǎn)企業(yè)大部分依靠自己的實際技術(shù)經(jīng)驗積累進行技術(shù)改造，但是進行技術(shù)改造的核心多數(shù)是混氣炭黑的收集系統(tǒng)暨袋濾除塵等環(huán)保排放設(shè)備設(shè)施。在提高產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的核心設(shè)備的技術(shù)改造上進展不大。但是和以前的混氣炭黑裝備比較還是有了較大的提高，一改往日現(xiàn)場臟亂的現(xiàn)象，最近幾年新上的生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)場衛(wèi)生條件良好，甚至比現(xiàn)有的爐法炭黑生產(chǎn)現(xiàn)場還要好。但是在產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量比如產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，分散性及著色強度、色相等方面與進口炭黑仍有較大的差距。國內(nèi)混氣炭黑生產(chǎn)企業(yè)也試圖通過各種手段來改進生產(chǎn)工藝技術(shù)如原材料的加工，自動控制系統(tǒng)的升級以及后期改性等方面的研究與實踐，但是始終沒有突破。據(jù)有關(guān)企業(yè)負(fù)責(zé)人介紹，企業(yè)自身生產(chǎn)技術(shù)積累的不足以及技術(shù)投入后的回報阻礙了行業(yè)向高端混氣炭黑生產(chǎn)的技術(shù)研究和裝備的開發(fā)及使用。第一混氣炭黑生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)能比較小，無法引起專業(yè)設(shè)計院所和設(shè)備制造公司的足夠重視，企業(yè)自己研發(fā)改造缺少技術(shù)積累和技術(shù)支撐。第二新裝備的投入勢必造成炭黑企業(yè)的支出增加，在現(xiàn)有實體經(jīng)濟下滑，環(huán)保問題加重的前提下，企業(yè)的首要工作是生存，所以將環(huán)保達(dá)標(biāo)及降低消耗設(shè)備給予優(yōu)先技改。第三對于提高產(chǎn)品質(zhì)量的核心設(shè)備或后期改性加工設(shè)備的投入后高成本優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的市場存在擔(dān)心。擔(dān)心高價位的國內(nèi)產(chǎn)品不足以讓國內(nèi)的企業(yè)買單，認(rèn)為在價格接近的情況下國內(nèi)企業(yè)會優(yōu)先選擇進口的色素炭黑產(chǎn)品，核心設(shè)備的投入得不償失。

生產(chǎn)企業(yè)：

目前在混氣炭黑生產(chǎn)制造及產(chǎn)品質(zhì)量方面國外企業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢非常明顯。歐力隆、卡博特、日本三菱等國外企業(yè)基本壟斷了色素用混氣炭黑的國內(nèi)外市場，特別是高端市場的壟斷。這些生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)過多年的技術(shù)積累與升級改造基本壟斷了全球的色素炭黑市場。我國色素用混氣炭黑以上海焦化發(fā)展商社為龍頭企業(yè)，該企業(yè)為我國最早生產(chǎn)色素用炭黑的企業(yè)之一，目前年產(chǎn)混氣炭黑5000噸左右。隨著近幾年山西一些橡膠用炭黑企業(yè)因為市場壓力巨大進而轉(zhuǎn)型為色素用炭黑生產(chǎn)企業(yè)，促使全國混氣炭黑企業(yè)有所增加，但是企業(yè)規(guī)模較小。以山西高白混氣炭黑廠為例，預(yù)設(shè)計能力1萬噸/年，現(xiàn)在實際投產(chǎn)2條生產(chǎn)線年產(chǎn)混氣炭黑約2000噸每年，在整個混氣炭黑行業(yè)中已經(jīng)算是大型混氣炭黑生產(chǎn)的企業(yè)了，該廠也是由原來的橡膠用炭黑廠改造轉(zhuǎn)化而來，像這樣的炭黑廠在山西還有幾家，但是全國混氣炭黑企業(yè)有資質(zhì)及環(huán)評過關(guān)的企業(yè)上海、丹東、內(nèi)蒙、山西等加在一起不足10家。另外一些沒有環(huán)評資質(zhì)的黑作坊及一些根本沒有生產(chǎn)能力的供應(yīng)商在網(wǎng)上假冒生產(chǎn)企業(yè)。為實際混氣炭黑生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)查增加了難度。除上海焦化發(fā)展商社和山西高白混氣炭黑廠外，還有山西孝義銀標(biāo)炭黑有限公司，山西富立華化工有限公司，平頂山億佳化工有限公司，上海復(fù)瑞化工有限公司，宣鋼炭黑廠等生產(chǎn)或經(jīng)營過混氣炭黑。 

未來市場及發(fā)展方向

混氣炭黑因其生產(chǎn)方式與爐法炭黑的不同，炭黑表面被氧化程度較高，油漆油墨塑料制品等應(yīng)用領(lǐng)域具有較好的適用性，同時與后處理改性爐法炭黑相比又有制造成本和生產(chǎn)能力上的優(yōu)勢，從目前的市場發(fā)展來看在色素及橡膠制品等領(lǐng)域仍然具有較強的競爭力，特別是目前我國涂料染料等市場的不斷發(fā)展對色素用炭黑需求不斷增加，會給混氣炭黑提供更大的發(fā)展空間。隨著技術(shù)裝備和技術(shù)水平的不斷提高必將克服環(huán)保瓶頸在特種色素炭黑這條路線上繼續(xù)發(fā)展，形成輪胎橡膠以爐法炭黑為主，特種炭黑以混氣炭黑為主的兩條發(fā)展線路。目前我國輪胎用橡膠炭黑已經(jīng)初具規(guī)模從2005開始成為名符其實的世界炭黑生產(chǎn)和使用大國，目前正在向著炭黑生產(chǎn)強國發(fā)起沖擊，而專用炭黑這種技術(shù)含量高，附加值高的特種炭黑一直沒有發(fā)展起來，仍然被國外的炭黑生產(chǎn)廠家所壟斷。目前由于橡膠用炭黑的產(chǎn)能過剩，一些國內(nèi)大型炭黑企業(yè)已經(jīng)開始重視特種炭黑市場，紛紛建立自己的研發(fā)中心，但是重點仍然是輪胎橡膠炭黑或者在爐法炭黑改性或后處理及苛刻工藝條件下摸索爐法特種炭黑的發(fā)展道路，如山西永東的特種導(dǎo)電炭黑及山東耐斯特色素炭黑等的研發(fā)與生產(chǎn)。目前混氣炭黑的發(fā)展還沒有被足夠的重視。隨著專用炭黑市場的不斷整合，混氣炭黑企業(yè)很有可能被整合到大型炭黑生產(chǎn)企業(yè)中，憑借規(guī)模企業(yè)的資金和技術(shù)優(yōu)勢迅速發(fā)展彌補專用炭黑市場品牌及品質(zhì)的不足，提升企業(yè)的整體水平，實現(xiàn)炭黑技術(shù)強國的理想。