CN110684376A - 一种混配油生产n375炭黑的方法 - Google Patents

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陈忠斌
陈羿斌
汪镇平
金元庆
王利志
曹迎峰
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Abstract

一种混配油生产炭黑N375的方法，炭黑生产用原料油采用体积占比为：乙烯焦油50％、蒽油20％、煤焦油30％的炭黑生产原料油配比或乙烯焦油35％、蒽油35％、煤焦油30％的炭黑生产原料油配比。本发明的技术效果是：1)拓宽炭黑生产原料油来源，以乙烯焦油替代部分煤焦油系列油品用作为生产炭黑原料油；2)通过对油配方进行优化调整，强化炭黑内在指标的控制，提高产品质量，降低生产成本；3)实现了炭黑原料油供应渠道拓展，补充部分其他油品，缓解焦油供应紧张状态，为进一步降低原料成本，提高效益奠定技术基础。4)获得供应来源较稳定、价格更低廉的炭黑原料油，确保炭黑生产装置稳定运行。

Description

一种混配油生产N375炭黑的方法
技术领域
本发明涉及一种炭黑的生产方法，尤其涉及一种混配油生产N375炭黑的方法。
背景技术
炭黑原料油是以烃类(碳氢化合物)为主的各类有机化合物的复杂混合物。主要组成成分有烷烃、环烷烃、芳烃、及其硫化物、氮化物、胶质和沥青质等。国内外炭黑原料油来源于煤焦油和石油两大系列，煤焦油系列：蒽油、防腐油、炭黑油、未处理的粗煤焦油。石油系列：高温蒸汽裂解油(乙烯焦油)、催化裂化塔底油(重油)，国外大多用石油系列油品作为炭黑原料油。我国炭黑生产用原料油主要来源于煤焦油系列：煤焦油、蒽油、防腐油、炭黑油。
我国新工艺炭黑生产技术的开发是基于用煤焦油做原料的炭黑生产工艺路线。随着万吨级(3-6万吨)新工艺炭黑生产装置开发成功，我国炭黑产能快速增长，炭黑原料油消耗增长速度大大高于煤焦油产量的增长，煤焦油供应基本上处于供不应求状态。优质煤焦油可供量远低于的炭黑生产需求，炭黑生产企业给原料油供应商的质量指标放宽程度已达到极限，被迫大量使用煤焦油蒸馏的塔低沥青混配一定比例的蒽油的混合油---炭黑油，部分炭黑油的配比达到了50％沥青，50％蒽油，即已用到煤焦油可生产炭黑部分的极致。这种状态已导致炭黑行业通过改变生产工艺和调低产品质量以满足生产需要。
由于炭黑生产用油中超高含量的沥青质，一旦发生原料油混配、过滤、预热等过程不稳定现象，高含量的沥青质中存在的一些固态颗粒，这些小的颗粒影响到原料油在反应炉内的雾化，油焦颗粒在反应炉内高温下也不能完全裂解并形成焦状物质(Grid),是生产清洁炭黑的主要障碍，影响到炭黑质量和在橡胶中的应用性能。
当前国内环保要求趋严对焦化企业落后装置大规模的停产和淘汰，近年来我国煤焦油产量出现负增长，炭黑原料油供求关系发生变化，总体供应趋紧。近年来，煤焦油加工企业采用减压蒸馏工艺，并调整蒸馏温度，由塔顶向下依次分馏出轻油、酚油、萘油、洗油，按比例少提取蒽油，直接在塔底排出炭黑油(部分蒽油和沥青的混合物)，供给炭黑生产线和炭黑企业使用。
前几年，由于国际石油价格处于较低位置，石化产品价位不高，煤焦油精制加工行业运转率低迷，一定程度上减缓了炭黑行业原料油供应不足的矛盾。但最近几年随着国际石油价格不断上涨，煤焦油精制加工和直接用作为燃料油的份额将不断增加，将引发炭黑原料油更加供不应求，价格上涨、炭黑行业继续依赖煤焦油单一原料来源将越来越难以为继。
炭黑工业是一个资源性行业，原料油对炭黑生产有举足轻重的作用和影响，目前炭黑生产受制于原料油的供应，炭黑原料油来源的保障是影响或制约炭黑行业/炭黑企业发展的最重要因素之一。
炭黑原料油在生产成本中的占比高达70-80％，根据多年运行情况来看，随着环保执法力度的加强，煤焦油供应将越来越紧张，为了保障稳定生产，必须寻找新的可替代油源。
据预测，我国炭黑产销量仍将保持6-7％左右的年度增长，炭黑原料油需求量将从2017年接近900万吨，增至2025年的1300-1400万吨,年均递增6％左右，因此炭黑原料油的供应不仅将趋于更加紧张，价格也趋于上扬。
因此，炭黑行业应把注意力转向过去没有用过或很少用过的其它油料(如石油系列油品)。能否寻找来源比较稳定易得，价格也相对低廉的其它油品作为原料油替代炭黑行业现今高度依赖的(高温)煤焦油，使炭黑行业摆脱或减轻所受原料油的影响和制约，有利于炭黑行业更加健康的发展。
我国的工艺炭黑生产技术是基于(高温)煤焦油做原料开发应用的，由于乙烯焦油与高温煤焦油在组分、比重、粘度等多方面存在差异，现有炭黑生产工艺不一定适用于乙烯焦油；
乙烯焦油轻质组分较多，氢碳比较高，不利于炭黑的生成，对炭黑生产的收率(油耗)等都存在一些不利因素。但乙烯焦油相对煤焦油(炭黑油)其组分更单一，沥青质含量低，有利于生产一些要求有特色的炭黑产品，产品品质也较均匀。
综上所述，我国炭黑行业亟待开发以石油系(乙烯焦油和催化裂化油浆)或低温煤焦油等其它原料油生产炭黑的工艺技术，减轻过度依赖高温煤焦油生产炭黑的现状。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用混配油生产N375炭黑的方法，解决现有生产炭黑用原料油品种单一、供不应求、生产成本高等问题。
本发明是这样实现的，其特征在于：炭黑生产用原料油采用体积占比分别为：乙烯焦油50％、蒽油20％、煤焦油30％的配比或乙烯焦油35％、蒽油35％、煤焦油30％的配比；部分作为燃料的炭黑原料油与主供风机提供的并经空气预热器预热到750-850℃的空气分别进入反应炉并在反应炉燃烧段混合、燃烧，产生1900℃以上的高温燃烧气流，原料油经泵送至在线的原料油预热器，预热到190℃后通过一组原料油喷嘴径向喷入反应炉喉管段，与高温高速燃烧气流混合，迅速汽化、裂解，碳元素聚集生成炭黑，在反应炉后部，直接把水喷人高温炭黑烟气中，使其温度迅速降低，终止反应，反应生成的炭黑烟气经主袋滤器收集，收集下来的炭黑用少量烟气输送，经磁选、超细粉碎后输送至炭黑/烟气分离工段，从分离工段分离出来的粉状炭黑进入造粒机，主袋滤器排出的尾气经风机加压后，大部分送至尾气发电锅炉作为燃料，少部分作为炭黑造粒产品干燥工段燃料，粉状炭黑经造粒机造粒成型，送入干燥机干燥后存放到产品贮罐。成品经包装入库或直接包装运输送至用户。
本发明的技术效果是：
1)拓宽炭黑生产原料油来源，以乙烯焦油替代部分煤焦油系列油品用作为生产炭黑原料油；
2)通过对原料油配方进行优化调整，通过工艺参数的改变强化炭黑内在指标的控制，提高产品质量，降低生产成本；
3)实现了炭黑原料油供应渠道拓展，补充部分其他油品，缓解焦油供应紧张状态，为进一步降低原料成本，提高效益奠定基础。
4)获得供应来源较稳定、价格更低廉的炭黑原料油，确保炭黑生产装置持续、稳定运行。
5)新采用的原料油与原用原料油相比，沥青质和稠环芳烃等有害物质含量都更低，将进一步降低炭黑尾气的处理难度，更加能够确保尾气达标排放，符合国家节能和环保的产业政策，不存在新的节能、环保和安全风险。
具体实施方式
本发明是这样实现的，其特征在于：炭黑生产用原料油采用体积占比分别为：乙烯焦油50％、蒽油20％、煤焦油30％的配比或乙烯焦油35％、蒽油35％、煤焦油30％的配比；部分作为燃料的炭黑原料油与主供风机提供的并经空气预热器预热到750-850℃的空气分别进入反应炉并在反应炉燃烧段混合、燃烧，产生1900℃以上的高温燃烧气流，原料油经泵送至在线的原料油预热器，预热到190℃后通过一组原料油喷嘴径向喷入反应炉喉管段，与高温高速燃烧气流混合，迅速汽化、裂解，碳元素聚集生成炭黑，在反应炉后部，直接把水喷人高温炭黑烟气中，使其温度迅速降低，终止反应，反应生成的炭黑烟气经主袋滤器收集，收集下来的炭黑用少量烟气输送，经磁选、超细粉碎后输送至炭黑/烟气分离工段，从分离工段分离出来的粉状炭黑进入造粒机。主袋滤器排出的尾气经风机加压后，大部分送至尾气发电锅炉作为燃料，少部分作为炭黑造粒产品干燥工段燃料，粉状炭黑经造粒机造粒成型，送入干燥机干燥后存放到产品贮罐。成品经包装入库或直接包装运输送至用户。
N375炭黑技术指标表
Figure BDA0002238437310000041
本研究所用的乙烯焦油与通常所用蒽油相比，比重较小，粘度较高，360℃馏程馏出组分明显高于蒽油，相关指数BMCI约149。
两种油品主要物性数据对比数据表
油品 水分 比重 粘度 360℃馏程 灰分 甲苯不溶物
蒽油 0.4％ 1.142 1.27 58.3 0.038 2.30
乙烯焦油 0.12％ 1.095 19.54 78.3 0.070 5.66
根据这些特点，乙烯焦油氢碳比较低、相关指数BMCI适中，适合用于高耐磨或通用类炭黑生产，也较适合用于较低结构的特种炭黑生产，本项目实验研究期间重点针对N375炭黑开展试验研究，采用乙烯焦油与煤焦油、蒽油按一定的配比混配作为原料油。本专利技术不仅仅限于生产N375炭黑，还可以使用该类(石油系列)油品用于其它炭黑产品的生产。利用本专利技术，可以根据市场的需求和原料油供应情况，通过改变不同种类原料油的配比相应改变工艺条件设置及控制参数的调整，生产其他适销对路的炭黑品种。
检测报告
表号:JC-12
Figure BDA0002238437310000042
Figure BDA0002238437310000051

Claims (1)

1.一种混配油生产炭黑N375的方法，其特征在于：炭黑生产用原料油采用体积占比为：乙烯焦油50％、蒽油20％、煤焦油30％的炭黑生产原料油配比或乙烯焦油35％、蒽油35％、煤焦油30％的炭黑生产原料油配比，燃油与主供风机提供的并经空气预热器预热到750-850℃的空气在反应炉燃烧段混合、燃烧，产生1900℃以上的高温燃烧气流，原料油经泵送至在线的原料油预热器，预热到190℃后径向喷入反应炉喉管段，与高温高速燃烧气流混合，迅速汽化、裂解，然后碳元素聚集生成炭黑，在反应炉后部，直接把水喷人高温炭黑烟气中，使其温度迅速降低，终止反应，反应生成的炭黑烟气经主袋滤器收集，收集下来的炭黑经磁选、超细粉碎后气力输送至炭黑/烟气分离工段，从分离工段分离出来的粉状炭黑进造粒机，主袋滤器排出的尾气经风机加压后，大部分送至尾气发电锅炉作为燃料，少部分作为炭黑造粒产品干燥工段燃料，粉状炭黑经造粒机造粒成型，干燥机干燥后存放到产品贮罐。成品经包装入库或直接包装运输送至用户。
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