炭黑原料油水分大和配制平衡難問題研究

解 俐

（山西焦化集團(tuán)有限公司，山西 洪洞 041606）

0 引言

炭黑產(chǎn)品質(zhì)量頻繁波動，吸油值、吸碘值波動大，硬質(zhì)炭黑著色強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，嚴(yán)重影響炭黑的生產(chǎn)負(fù)荷和銷售情況，而炭黑原料油的質(zhì)量是影響炭黑產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素之一。經(jīng)多次調(diào)研、對標(biāo)，發(fā)現(xiàn)軟質(zhì)炭黑原料油水分大是造成質(zhì)量波動、生產(chǎn)組織困難的主要原因，而且由于配制炭黑原料油受炭黑生產(chǎn)模式及原油質(zhì)量需求、燃料油配制量、炭黑油配制比例、蒽油采出情況、改質(zhì)瀝青生產(chǎn)負(fù)荷、閃蒸油水分等多種因素限制，調(diào)節(jié)軟質(zhì)原料油的水分困難很大，因此成立項目攻關(guān)組，分析并查找主要原因，制定對策，精準(zhǔn)施策，解決水分高的問題。

1 現(xiàn)狀原因分析

1.1 原料油水分大對炭黑生產(chǎn)和質(zhì)量的影響

1）油料高度預(yù)熱受到限制，原料油中水分在管線中產(chǎn)生氣泡，造成原料油壓力波動，影響正常生產(chǎn)，嚴(yán)重時造成炭黑生產(chǎn)系統(tǒng)停車，制約著炭黑的提質(zhì)增效。

2）影響原料油槍的霧化效果，霧化不均勻造成炭黑部分質(zhì)量指標(biāo)不合，嚴(yán)重時造成油槍結(jié)焦、堵塞，影響炭黑生產(chǎn)系統(tǒng)的長周期安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

3）原料油中水分在反應(yīng)爐內(nèi)易汽化，吸收大量熱能，消耗大量的煤氣，難以達(dá)到炭黑所需的反應(yīng)溫度，影響炭黑的生成效率，嚴(yán)重影響炭黑質(zhì)量和收率，影響著炭黑的提質(zhì)增效。

4）原料油中含水對反應(yīng)爐的使用壽命有著重要影響，對耐火材料熱穩(wěn)定性造成破壞，制約生產(chǎn)系統(tǒng)長周期運(yùn)轉(zhuǎn)，造成脫落的耐火材料混入炭黑產(chǎn)品中，影響炭黑的產(chǎn)品質(zhì)量。

5）原料油中水分對尾氣的熱值也有影響，含水量較多時，不易燃燒、尾氣熱值降低，嚴(yán)重制約炭黑生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

6）影響原料油泵的正產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，含水量高時，原料油易汽化，腐蝕油泵、油量供應(yīng)不足，影響炭黑生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

7）影響袋濾器的使用周期，炭黑煙氣中含水量較高時，易吸附在濾袋上，導(dǎo)致濾袋過濾效率降低，冷凝的水汽含酸性易腐蝕濾袋，濾袋使用壽命大大降低，大量炭黑積聚在箱體內(nèi)，導(dǎo)致箱體憋料，增加了工人勞動強(qiáng)度，嚴(yán)重制約炭黑生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 炭黑原料油水分高的原因分析

1.2.1 原料油中水分高

軟質(zhì)炭黑原料油是用脫水焦油和蒽油按照6∶4質(zhì)量比配制而成。由于外購焦油或化產(chǎn)品回收廠自產(chǎn)焦油水分大，或者是焦油粗苯加工廠離心機(jī)崗位操作原因，造成脫水焦油水分超標(biāo)。脫水焦油的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)指標(biāo)為2%，蒽油的水分質(zhì)量百分比指標(biāo)為0.5%，按照6∶4 的質(zhì)量比配制無法達(dá)到水分質(zhì)量百分比1%。

2-4 月份焦油停車期間，由于蒽油量不足，用于配油的蒽油水分超標(biāo)，同時將產(chǎn)品槽中的洗油和脫瀝青油的輕組分油脫水后配入軟質(zhì)油，但該部分輕組分含水比較大，由此造成軟質(zhì)油水分偏高。

1.2.2 后靜置、脫水時間不夠

蒽油存量不足導(dǎo)致軟質(zhì)原料油配制后靜置、脫水時間不夠，另外炭黑廠生產(chǎn)N220 時造成軟質(zhì)油用量大增，焦油粗苯加工廠配油操作時間不夠，保證不了加熱、靜置、脫水必要的時間。

軟質(zhì)原料油用量大問題。軟質(zhì)原料油用量大后，保證不了加熱、靜置、脫水時間。

1.2.3 管道吹掃帶入蒸汽冷凝液問題

管道每吹掃一次，就帶一次冷凝液，吹掃時間越長，所帶的水分就越多，吹掃通后必須及時關(guān)汽，否則帶冷凝液太多，影響原料油的品質(zhì)。

2 技術(shù)改造措施

2.1 嚴(yán)格控制原料焦油水分

焦油粗苯加工廠根據(jù)離心機(jī)后的焦油水分及時調(diào)節(jié)進(jìn)料量或倒槽；配制軟質(zhì)油的脫水焦油要求使用10#焦油槽焦油，焦油水分含量質(zhì)量百分比控制指標(biāo)由≤3%調(diào)整為≤2%，并根據(jù)該指標(biāo)嚴(yán)格考核，離心機(jī)后脫水焦油水分≤2%，確保脫水焦油水分合格，對離心機(jī)操作人員進(jìn)行技能培訓(xùn)，提高崗位人員的技能水準(zhǔn)。

2.2 重點(diǎn)關(guān)注蒽油水分

兩個蒽油槽分開使用。1#蒽油槽用于接收各排氣洗凈塔廢洗油以及改質(zhì)瀝青裝置產(chǎn)出的閃蒸油；2#蒽油槽專用于接收焦油蒸餾裝置生產(chǎn)出的蒽油。蒽油水分大時，焦油粗苯加工廠負(fù)責(zé)將含水分偏高的排氣洗凈塔廢洗油及改質(zhì)瀝青裝置產(chǎn)出的閃蒸油單獨(dú)進(jìn)一個蒽油槽，加熱靜置脫水后后再用于配油，嚴(yán)格按照制度進(jìn)行配油。

2.3 軟質(zhì)原料油用量大，需配水分較大的洗油及閃蒸油

由于蒽油不能滿足配油量，為滿足炭黑油360℃前餾出量要求，焦油粗苯加工廠需將含水分偏高的排氣洗凈塔廢洗油及改質(zhì)瀝青裝置產(chǎn)出的閃蒸油單獨(dú)進(jìn)一個蒽油槽作為補(bǔ)充，加熱靜置后再用于配油。洗油及閃蒸油最低液位不得低于2 m，每月將水分偏高的洗油和閃蒸油返回原料焦油槽。將洗油和閃蒸油作為蒽油的補(bǔ)充，彌補(bǔ)蒽油的不足，同時還能滿足炭黑油的餾程要求。

2.4 減少配油頻次

單次配制量不得少于800 t。配制結(jié)束后，安排取樣分析，合格后方可分兩次外送；若水分超標(biāo)，及時開加熱，待水分合格后再輸送。同時增開槽底循環(huán)泵，保證油品混合均勻。為減少炭黑原料油進(jìn)油頻次，炭黑廠研究優(yōu)化原料油貯槽，確定最佳位置增添3 000 m3新貯油罐。

2.5 靜置脫水

配制結(jié)束后靜置，確保油品能夠充分靜置分層，同時開啟加熱，保證原料油水分能夠揮發(fā)，降低產(chǎn)品的水分。輸送至炭黑原料槽后，要靜置足夠的時間。

2.6 減少管道吹掃時間

配制以及物料輸送減少管道吹掃時間，將吹掃時間控制在5～10 min 內(nèi)，各崗位嚴(yán)格執(zhí)行。

2.7 加熱脫水

炭黑油罐蒸汽加熱至100～110 ℃，降低原料油中水分，指定專人負(fù)責(zé)跟蹤，及時反饋。

2.8 軟質(zhì)原料油中適當(dāng)配入部分硬質(zhì)油、降低軟質(zhì)原料油中含水量

硬質(zhì)原料油由瀝青和蒽油按比例混合成的，由于瀝青油含水量較少，因此硬質(zhì)油水分質(zhì)量百分比在0.5%以內(nèi)，通過不斷的摸索、調(diào)節(jié)配入硬質(zhì)油量，最高配入30%，通過調(diào)節(jié)配入硬質(zhì)油，降低了軟質(zhì)油的水分，穩(wěn)定了生產(chǎn)系統(tǒng)，提高了負(fù)荷，增加了產(chǎn)量。

2.9 強(qiáng)化管理，確保實(shí)施效果

由生產(chǎn)技術(shù)部牽頭，焦油加工廠與炭黑廠對于原料油的品質(zhì)定期進(jìn)行溝通，焦油加工廠對原料油的成份變化及時告知炭黑廠，炭黑廠及時進(jìn)行調(diào)整，保證炭黑生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。由于指定的措施都要由崗位操作工具體實(shí)施，為防止出現(xiàn)不規(guī)范操作，影響實(shí)施效果，為提高執(zhí)行力、確保實(shí)施效果，各崗位之間必須加強(qiáng)溝通與管理，由專人進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)問題及時改正，使操作工嚴(yán)格按制訂的措施執(zhí)行，規(guī)范操作。經(jīng)過采取上述措施后，解決了水分高及配置炭黑油平衡難的問題。

3 經(jīng)濟(jì)效益及推廣前景

通過采取相關(guān)措施，超級離心機(jī)后脫水焦油水分可以穩(wěn)定在1.5%以內(nèi)，炭黑原料油水分質(zhì)量百分比指標(biāo)穩(wěn)定在了1%以內(nèi)，炭黑軟質(zhì)油合格率大幅度提升，炭黑油水分合格率由1—8 月80.21%，提升至9—12 月合格率為90.32%，提高了10.11%。炭黑原料油水分對比情況，如表1 所示，炭黑原料油水分合格率對比，如圖1 所示，炭黑原料油水分變化，如圖2 所示。

圖1 炭黑原料油水分合格率對比

圖2 炭黑原料油水分變化

表1 炭黑原料油水分對比情況

炭黑產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，加上炭黑對爐體改及工藝上進(jìn)行優(yōu)化，幾乎不再出現(xiàn)質(zhì)量波動，使炭黑能夠長周期安全穩(wěn)定滿負(fù)荷運(yùn)行，大大提高了炭黑產(chǎn)量，降低了工人的勞動強(qiáng)度，1—8 月炭黑廠負(fù)荷率均為94.5%，措施落實(shí)后，單月負(fù)荷提高到106%，提升了11.5%。按負(fù)荷率提升11.5%，一年多生產(chǎn)炭黑1 728 t。按噸軟質(zhì)炭黑6 000 元計算，年增收1 036.8 萬元。

炭黑原料油水分得到控制和穩(wěn)定，此方法可以推廣整個焦油加工，尤其是改質(zhì)瀝青負(fù)荷調(diào)整，燃料油、洗油、蒽油之間互相的彌補(bǔ)和質(zhì)量調(diào)整。