炭黑生产基本工艺学习资料

炭黑生产基本工艺

炭黑生产工艺过程：（部分）工艺技术方案

4.1 炭黑工艺技术方案的选择

4.1.1 原料路线确定的原则和依据

原料路线确定的原则首先是原料油质量能满足拟建装置的工艺要求，生产的炭黑质量好，收率高；其次是来源渠道多，能保证长期供应；三是价格便宜；四是贮运和加工方便。

炭黑行业对原料油的质量要求是：芳烃含量要高于70％或相关指数（BMCI）≥120），杂质、沥青类和胶质要少。一般来说，蒽油，防腐油，沥青含量较少的煤焦油和乙烯焦油是较理想的油品。

根据工厂提供的原、燃料供应情况，拟建装置生产用燃料、原料主要采用煤焦油以及蒽油或两者的混合油，因此，本项目工艺技术方案采用油-油路线。

4.1.2 国内、外工艺技术概况

国内炭黑生产技术概况

目前，我国炭黑工业的炭黑生产装置，大多采用中橡集团炭黑工业研究设计院于80~90年代开发的新工艺炭黑生产技术，单台生产能力为0.5～2.0万吨/年，在线空气预热器的预热温度为300～650℃；一部分厂家流程中没有微米粉碎机等精制设备和废（次）品回收加工设备；多数小企业

均采用干法造粒，袋装运输，贮运过程中破损大；炭黑成品包装基本上是手工操作，劳动强度大；自控方面，国内除万吨级装置采用微机控制生产外，大多数企业仍是采用常规仪表或人工控制。八十年代末和九十年代，国内部分炭黑骨干企业为了实现炭黑产品、技术的升级、换代和市场需求，陆续进行了技术改造。本装置的特点是：扩大单炉生产能力，采用DCS系统进行集中控制，其技术来源均采用中橡集团炭黑工业研究设计院近年来开发的第四代3.0~4.0万吨级新工艺硬质炭黑生产技术，技术水平达国际先进水平。

国外炭黑生产技术概况

七十年代初至八十年代初的十年间，技术开发处于空前活跃时期，国外各大公司相继完成新工艺硬质炭黑反应炉的开发工作，推出经济规模为1.5～3万吨/年的反应炉用于工业化装置，实现优质、高产、低耗；空气预热温度达到650～800℃；流程中设有微米粉碎机等精制设备和废（次）品回收加工设备；采用湿法造粒技术；炭黑成品包装实行集中化、自动化和机械化；以散装和集装运输为主，兼有袋装运输；全部采用计算机控制生产过程，工艺参数自动调节，产品质量稳定。目前，新工艺硬质炭黑生产技术相当成熟，单炉生产能力已达4万吨以上。除了普遍采用计算机控制生产以稳定炭黑产品质量外。当前，美

国炭黑工业正在推行计算机辅助操作参数最佳化—统计调优法（SPC）。即规定橡胶用炭黑吸碘值和吸油值的目标值，制定相应标准，规定这种方法的全过程，通过预定的计算程序，定量地表现出一条生产线产品质量的均匀性和稳定性，或者比较两条生产线产品质量的差异，达到长周期、满负荷、高效率、低消耗、质量合格、成本合理的目标。

4.1.3 推荐工艺技术方案说明

拟建3万吨/年炭黑项目技术来源采用中橡集团炭黑工业研究设计院开发的第四代新工艺（油-气）路线硬质炭黑生产技术。该成果具有国际先进水平，并且获得2002年度国家科技进步二等奖。其主要特点是：

单炉生产能力大，能耗低。采用新型反应炉，单炉生产能力为每天生产80~100吨炭黑（视品种而有变化），一台反应炉能生产多品种硬质炭黑，利用在线高温空气预热器和原料油预热器，把空气预热到850℃，原料油预热到180℃，强化了反应条件，提高了产品质量和收率，降低了单位产品的消耗。工艺流程完善，技术装备水平和自控水平高。微米粉碎机、磁选机、筛选机等炭黑精制设备纳入流程，确保产品质量符合美国ASTM标准。采用集散型微机控制系统，自动控制和调节重要参数，确保生产工艺稳定，并有安全连锁系统，确保操作安全。环保水平高，达

到国家环保法规要求。采用高效的脉冲袋滤器，收集效率达99％以上。主袋滤器排出的尾气全部利用，一部分作为回转干燥机燃烧炉的燃料，一部分用作尾气锅炉的燃料。排放的废气符合国家规定的环保要求。采用湿法造粒，防止炭黑飞扬污染环境，并便于散装运输。设有废（次）品回收加工处理系统和负压吸尘系统，使产品合格率达100％，工作场所的粉尘浓度低于国家的标准。炭黑包装基本实现自动化、机械化。炭黑产品按品种不同分别装入两个产品贮罐的分格内，采用自动包装机和运输机，基本上实现机械化、自动化，减轻了工人劳动强度，提高劳动生产率。

4.2 尾气发电技术方案的选择

4.2.1 国内、外工艺技术概况

随着我国炭黑工业的发展及余热发电机组的推广应用，我国炭黑尾气发电技术也日趋成熟。其中，尾气发电关键设备尾气余热锅炉发电技术已发展成为炭黑行业的专用设备，汽轮机组也由过去单一的采用凝汽式发展成为抽汽凝汽式、背压式等多种型式以适应炭黑厂家对蒸汽和电力的要求。国外尾气发电由于工厂总规模大，其余热发电机组的蒸汽规格已达到高温、高压，机组规模也较大。另外在燃烧技术上，自动化程度上都具有优势，操作人员也较少。

4.2.2 主要工艺技术方案说明

本装置建成后，30/h炭黑尾气锅炉生产的蒸汽大部分将供给3000 kW汽轮发电机组。装置需蒸汽12t/h，由炭黑装置在线余热锅炉供应4t/h，所以正常情况下只需要通过汽机非调抽汽口抽出蒸汽约8 t/h供给炭黑装置。

发电装置与国家电网并网，发电能力3000kW，除去站用电约400kW后，外供电能力2600kW。尾气发电能力不足时由电网补充。

4.2.3 主要技术措施

针对炭黑尾气的燃烧低热值水份高及有炭黑粉尘的特点，本装置在技术上采取以下措施：

l 按照炭黑尾气的特点，对尾气锅炉的燃烧器和锅炉炉膛进行局部改进，提高炉膛燃烧温度和燃烧效率，防止燃烧器堵塞。

l 加强尾气燃烧的自动化监控水平，整个装置采用DCS 系统控制，从尾气的输入参数，燃烧参数到燃余气（烟气）的排放温度，排放成分都进行监视并进行自动化调节。

l 采用中压尾气锅炉和汽轮发电机组，和次中压机组相比，提高了热利用效率。

l 强化节能、节水措施，利用连续排污膨胀器产生的二次蒸气加热除氧器补充水；同时，对于汽机本体及蒸汽管

路疏水；新蒸汽管路和隔离汽门前、后的疏水，以及汽轮机进汽管道疏水；汽机高、低压缸疏水、抽汽口疏水；轴封管路疏水以及供向炭黑生产装置蒸气换热产生的凝结水加以回收，从而达到环保和节能节水要求。

4.3 炭黑工艺流程和消耗定额

4.3.1 工艺流程说明

炭黑工艺流程图见附图。

脱水后的原料油和燃料油送入装置原料油罐和燃料油罐。焦炉煤气计量后喷入反应炉的燃烧室与主供风机提供的并经空气预热器预热到850℃的空气在反应炉燃烧段混合、燃烧，产生～1970℃的高温燃烧气流。

原料油经泵送至在线的原料油预热器，预热到180℃后径向喷入反应炉喉管段，与高温燃烧气流混合，迅速裂解，生成炭黑。在反应炉后部，直接把水喷入高温炭黑烟气中，使其温度迅速降低，终止反应。反应生成的炭黑烟气经袋滤器收集，收集下来的炭黑经粉碎后气力输送至粉状炭黑贮罐。主袋滤器排出的尾气经风机加压后，一部分送给尾气燃烧炉燃烧作为干燥机热源，大部分送至尾气锅炉作为燃料。粉状炭黑经湿法造粒机造粒成型，进入回转干燥机干燥，再通过提升、筛选、磁选，存放到产品贮罐。成品经包装入库或直接由散装运输送至轮胎车间。

对湿炭黑进行间接干燥的一部分热气流经30米高的干燥机放空烟囱排放到大气。进入干燥筒体内的气流被排气风机抽送到排气袋滤器，过滤下来的炭黑进入炭黑风送系统，气体经30米高排气放空烟囱排放到大气。

生产过程中出现的不合格产品或由筛选机筛选出的不合格粒子被送到不合格品罐，由再处理风机送到再处理袋滤器，与设备吸尘和包装机吸尘系统的含炭黑气体一同过滤，回收的炭黑重新送入风送系统，加工后成为合格产品。