中国国家知识产权局2026-06-23发布中国发明专利授权公告：江西黑猫炭黑股份有限公司研发一种富氧燃烧工艺，以国家发明专利授权公告号CN 122255761予以公布；申请日为2026-02-02。该项技术通过提升助燃空气中氧浓度，实现了炭黑生产过程的显著增产、节能与减排，为传统炭黑行业转型升级提供了全新解决方案。在炉法炭黑传统工艺中，使用普通空气（氧浓度约21%）作为助燃气体，大量氮气作为稀释剂存在于反应体系之中，导致火焰温度长期被压制在1950℃以下，原料油裂解速率难以进一步提升，产能瓶颈、高能耗和高排放问题日益突出。黑猫炭黑研发团队针对这一行业共性难题，提出了一套系统化的富氧空气燃烧工艺。该工艺的核心思路是：将助燃空气中的氧浓度从常规的21%提升至24%~32%，大幅削减氮气占比，从而有效削弱氮气的稀释效应。四大核心技术亮点 1. 现场制氧与精准掺混   工艺首先对环境空气进行过滤、压缩和冷却干燥处理，随后通过真空变压吸附（VPSA）装置从压缩空气中分离出浓度为90%~93%的纯氧。该装置采用双塔或多塔并联设计，通过程控阀组控制吸附塔交替进行吸附与解吸再生，确保持续稳定供氧。制取的纯氧与压缩空气按比例导入静态混合器，在极短时间内实现分子级别的均匀混合，混合不均匀度控制在±0.5%以内，最终形成氧浓度24%~32%的富氧空气。2. 高温预热与系统适配   混合后的富氧空气经高温空气预热器加热后，送入炭黑反应炉的燃烧室。为适应富氧燃烧带来的更高温度（火焰温度可提升250~350℃），反应炉燃烧室及喉管段的耐火内衬升级为氧化铝含量≥85%（优选90%~95%）的高纯刚玉砖或铬刚玉砖，燃烧器也更换为专为富氧环境设计的强制风冷式型号，喷头材质选用310S、HA-214等级别的高温合金。3. 智能比值控制   工艺集成了先进的分布式控制系统（DCS），建立了氧气流量、燃料气流量和原料油流量之间的前馈-反馈复合调节回路。系统可根据目标产能自动计算所需氧气量，并同步按预设的空燃比和油氧比调节燃料与原料油供给。操作员还可根据不同生产需求灵活切换“经济模式”“标准模式”和“高产模式”，实现柔性化生产。4. 多重安全联锁   安全是富氧燃烧的重中之重。该工艺设置了完善的安全联锁系统，当监测到氧气供应压力低于设定值、助燃空气供应中断、富氧空气中氧浓度超过35%或反应炉火焰熄灭等任一异常状况时，系统将在毫秒级时间内同时关闭氧气、燃料气和原料油的紧急切断阀，并启动声光报警及紧急停车程序。此外，工艺还设计了分级联锁机制，在预警阶段即可提前干预，避免非必要停机。显著的经济与环境效益 据黑猫炭黑披露的工业化应用数据，该工艺带来了全方位的效益提升：增产方面：在相同规模的反应炉内，单位时间产量可提升约10%~20%。以一条年产10万吨的生产线为例，改造后年产能可增至11.5万吨。节能方面：由于氮气携带的显热损失减少且燃烧更加完全，天然气等燃料消耗可降低约8%~15%。减排方面：烟气排放总量减少约15%~25%，不仅降低了尾气处理系统负荷，还有助于提高余热回收发电的蒸汽品质。质量提升：更稳定均匀的高温反应环境促进了原料油的彻底裂解，产品45μm筛余物降低约30%，均匀性显著提升。以一条年产10万吨生产线的改造实例为测算基准，实施富氧工艺后，年增产炭黑1.5万吨，新增销售收入约1.2亿元；节约天然气约210万立方米，节省成本约525万元；扣除新增制氧电耗和设备维护费用后，年化净增毛利近1.2亿元，经济效益相当可观。