炭黑原料油水分大和配制平衡難問題研究

解 俐

（山西焦化集團有限公司，山西 洪洞 041606）

0 引言

炭黑產品質量頻繁波動，吸油值、吸碘值波動大，硬質炭黑著色強度不達標，嚴重影響炭黑的生產負荷和銷售情況，而炭黑原料油的質量是影響炭黑產品質量的重要因素之一。經多次調研、對標，發現軟質炭黑原料油水分大是造成質量波動、生產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模式及原油質量需求、燃料油配制量、炭黑油配制比例、蒽油采出情況、改質瀝青生產負荷、閃蒸油水分等多種因素限制，調節軟質原料油的水分困難很大，因此成立項目攻關組，分析并查找主要原因，制定對策，精準施策，解決水分高的問題。

1 現狀原因分析

1.1 原料油水分大對炭黑生產和質量的影響

1）油料高度預熱受到限制，原料油中水分在管線中產生氣泡，造成原料油壓力波動，影響正常生產，嚴重時造成炭黑生產系統停車，制約著炭黑的提質增效。

2）影響原料油槍的霧化效果，霧化不均勻造成炭黑部分質量指標不合，嚴重時造成油槍結焦、堵塞，影響炭黑生產系統的長周期安全穩定運轉。

3）原料油中水分在反應爐內易汽化，吸收大量熱能，消耗大量的煤氣，難以達到炭黑所需的反應溫度，影響炭黑的生成效率，嚴重影響炭黑質量和收率，影響著炭黑的提質增效。

4）原料油中含水對反應爐的使用壽命有著重要影響，對耐火材料熱穩定性造成破壞，制約生產系統長周期運轉，造成脫落的耐火材料混入炭黑產品中，影響炭黑的產品質量。

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，嚴重制約炭黑生產系統的安全穩定運轉。

6）影響原料油泵的正產運轉，含水量高時，原料油易汽化，腐蝕油泵、油量供應不足，影響炭黑生產系統的穩定運行。

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，導致箱體憋料，增加了工人勞動強度，嚴重制約炭黑生產系統穩定運行。

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

軟質炭黑原料油是用脫水焦油和蒽油按照6∶4質量比配制而成。由于外購焦油或化產品回收廠自產焦油水分大，或者是焦油粗苯加工廠離心機崗位操作原因，造成脫水焦油水分超標。脫水焦油的水分質量分數指標為2%，蒽油的水分質量百分比指標為0.5%，按照6∶4 的質量比配制無法達到水分質量百分比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，同時將產品槽中的洗油和脫瀝青油的輕組分油脫水后配入軟質油，但該部分輕組分含水比較大，由此造成軟質油水分偏高。

1.2.2 后靜置、脫水時間不夠

蒽油存量不足導致軟質原料油配制后靜置、脫水時間不夠，另外炭黑廠生產N220 時造成軟質油用量大增，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。

軟質原料油用量大問題。軟質原料油用量大后，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汽，否則帶冷凝液太多，影響原料油的品質。

2 技術改造措施

2.1 嚴格控制原料焦油水分

焦油粗苯加工廠根據離心機后的焦油水分及時調節進料量或倒槽；配制軟質油的脫水焦油要求使用10#焦油槽焦油，焦油水分含量質量百分比控制指標由≤3%調整為≤2%，并根據該指標嚴格考核，離心機后脫水焦油水分≤2%，確保脫水焦油水分合格，對離心機操作人員進行技能培訓，提高崗位人員的技能水準。

2.2 重點關注蒽油水分

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瀝青裝置產出的閃蒸油；2#蒽油槽專用于接收焦油蒸餾裝置生產出的蒽油。蒽油水分大時，焦油粗苯加工廠負責將含水分偏高的排氣洗凈塔廢洗油及改質瀝青裝置產出的閃蒸油單獨進一個蒽油槽，加熱靜置脫水后后再用于配油，嚴格按照制度進行配油。

2.3 軟質原料油用量大，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瀝青裝置產出的閃蒸油單獨進一個蒽油槽作為補充，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充，彌補蒽油的不足，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。配制結束后，安排取樣分析，合格后方可分兩次外送；若水分超標，及時開加熱，待水分合格后再輸送。同時增開槽底循環泵，保證油品混合均勻。為減少炭黑原料油進油頻次，炭黑廠研究優化原料油貯槽，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，降低產品的水分。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，各崗位嚴格執行。

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，指定專人負責跟蹤，及時反饋。

2.8 軟質原料油中適當配入部分硬質油、降低軟質原料油中含水量

硬質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，因此硬質油水分質量百分比在0.5%以內，通過不斷的摸索、調節配入硬質油量，最高配入30%，通過調節配入硬質油，降低了軟質油的水分，穩定了生產系統，提高了負荷，增加了產量。

2.9 強化管理，確保實施效果

由生產技術部牽頭，焦油加工廠與炭黑廠對于原料油的品質定期進行溝通，焦油加工廠對原料油的成份變化及時告知炭黑廠，炭黑廠及時進行調整，保證炭黑生產系統的安全穩定運轉。由于指定的措施都要由崗位操作工具體實施，為防止出現不規范操作，影響實施效果，為提高執行力、確保實施效果，各崗位之間必須加強溝通與管理，由專人進行技術指導，發現問題及時改正，使操作工嚴格按制訂的措施執行，規范操作。經過采取上述措施后，解決了水分高及配置炭黑油平衡難的問題。

3 經濟效益及推廣前景

通過采取相關措施，超級離心機后脫水焦油水分可以穩定在1.5%以內，炭黑原料油水分質量百分比指標穩定在了1%以內，炭黑軟質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

炭黑產品質量明顯提高，加上炭黑對爐體改及工藝上進行優化，幾乎不再出現質量波動，使炭黑能夠長周期安全穩定滿負荷運行，大大提高了炭黑產量，降低了工人的勞動強度，1—8 月炭黑廠負荷率均為94.5%，措施落實后，單月負荷提高到106%，提升了11.5%。按負荷率提升11.5%，一年多生產炭黑1 728 t。按噸軟質炭黑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定，此方法可以推廣整個焦油加工，尤其是改質瀝青負荷調整，燃料油、洗油、蒽油之間互相的彌補和質量調整。