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。