炭黑原料油水分大和配制平衡难问题研究

解 俐

（山西焦化集团有限公司，山西 洪洞 041606）

0 引言

炭黑产品质量频繁波动，吸油值、吸碘值波动大，硬质炭黑着色强度不达标，严重影响炭黑的生产负荷和销售情况，而炭黑原料油的质量是影响炭黑产品质量的重要因素之一。经多次调研、对标，发现软质炭黑原料油水分大是造成质量波动、生产组织困难的主要原因，而且由于配制炭黑原料油受炭黑生产模式及原油质量需求、燃料油配制量、炭黑油配制比例、蒽油采出情况、改质沥青生产负荷、闪蒸油水分等多种因素限制，调节软质原料油的水分困难很大，因此成立项目攻关组，分析并查找主要原因，制定对策，精准施策，解决水分高的问题。

1 现状原因分析

1.1 原料油水分大对炭黑生产和质量的影响

1）油料高度预热受到限制，原料油中水分在管线中产生气泡，造成原料油压力波动，影响正常生产，严重时造成炭黑生产系统停车，制约着炭黑的提质增效。

2）影响原料油枪的雾化效果，雾化不均匀造成炭黑部分质量指标不合，严重时造成油枪结焦、堵塞，影响炭黑生产系统的长周期安全稳定运转。

3）原料油中水分在反应炉内易汽化，吸收大量热能，消耗大量的煤气，难以达到炭黑所需的反应温度，影响炭黑的生成效率，严重影响炭黑质量和收率，影响着炭黑的提质增效。

4）原料油中含水对反应炉的使用寿命有着重要影响，对耐火材料热稳定性造成破坏，制约生产系统长周期运转，造成脱落的耐火材料混入炭黑产品中，影响炭黑的产品质量。

5）原料油中水分对尾气的热值也有影响，含水量较多时，不易燃烧、尾气热值降低，严重制约炭黑生产系统的安全稳定运转。

6）影响原料油泵的正产运转，含水量高时，原料油易汽化，腐蚀油泵、油量供应不足，影响炭黑生产系统的稳定运行。

7）影响袋滤器的使用周期，炭黑烟气中含水量较高时，易吸附在滤袋上，导致滤袋过滤效率降低，冷凝的水汽含酸性易腐蚀滤袋，滤袋使用寿命大大降低，大量炭黑积聚在箱体内，导致箱体憋料，增加了工人劳动强度，严重制约炭黑生产系统稳定运行。

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

软质炭黑原料油是用脱水焦油和蒽油按照6∶4质量比配制而成。由于外购焦油或化产品回收厂自产焦油水分大，或者是焦油粗苯加工厂离心机岗位操作原因，造成脱水焦油水分超标。脱水焦油的水分质量分数指标为2%，蒽油的水分质量百分比指标为0.5%，按照6∶4 的质量比配制无法达到水分质量百分比1%。

2-4 月份焦油停车期间，由于蒽油量不足，用于配油的蒽油水分超标，同时将产品槽中的洗油和脱沥青油的轻组分油脱水后配入软质油，但该部分轻组分含水比较大，由此造成软质油水分偏高。

1.2.2 后静置、脱水时间不够

蒽油存量不足导致软质原料油配制后静置、脱水时间不够，另外炭黑厂生产N220 时造成软质油用量大增，焦油粗苯加工厂配油操作时间不够，保证不了加热、静置、脱水必要的时间。

软质原料油用量大问题。软质原料油用量大后，保证不了加热、静置、脱水时间。

1.2.3 管道吹扫带入蒸汽冷凝液问题

管道每吹扫一次，就带一次冷凝液，吹扫时间越长，所带的水分就越多，吹扫通后必须及时关汽，否则带冷凝液太多，影响原料油的品质。

2 技术改造措施

2.1 严格控制原料焦油水分

焦油粗苯加工厂根据离心机后的焦油水分及时调节进料量或倒槽；配制软质油的脱水焦油要求使用10#焦油槽焦油，焦油水分含量质量百分比控制指标由≤3%调整为≤2%，并根据该指标严格考核，离心机后脱水焦油水分≤2%，确保脱水焦油水分合格，对离心机操作人员进行技能培训，提高岗位人员的技能水准。

2.2 重点关注蒽油水分

两个蒽油槽分开使用。1#蒽油槽用于接收各排气洗净塔废洗油以及改质沥青装置产出的闪蒸油；2#蒽油槽专用于接收焦油蒸馏装置生产出的蒽油。蒽油水分大时，焦油粗苯加工厂负责将含水分偏高的排气洗净塔废洗油及改质沥青装置产出的闪蒸油单独进一个蒽油槽，加热静置脱水后后再用于配油，严格按照制度进行配油。

2.3 软质原料油用量大，需配水分较大的洗油及闪蒸油

由于蒽油不能满足配油量，为满足炭黑油360℃前馏出量要求，焦油粗苯加工厂需将含水分偏高的排气洗净塔废洗油及改质沥青装置产出的闪蒸油单独进一个蒽油槽作为补充，加热静置后再用于配油。洗油及闪蒸油最低液位不得低于2 m，每月将水分偏高的洗油和闪蒸油返回原料焦油槽。将洗油和闪蒸油作为蒽油的补充，弥补蒽油的不足，同时还能满足炭黑油的馏程要求。

2.4 减少配油频次

单次配制量不得少于800 t。配制结束后，安排取样分析，合格后方可分两次外送；若水分超标，及时开加热，待水分合格后再输送。同时增开槽底循环泵，保证油品混合均匀。为减少炭黑原料油进油频次，炭黑厂研究优化原料油贮槽，确定最佳位置增添3 000 m3新贮油罐。

2.5 静置脱水

配制结束后静置，确保油品能够充分静置分层，同时开启加热，保证原料油水分能够挥发，降低产品的水分。输送至炭黑原料槽后，要静置足够的时间。

2.6 减少管道吹扫时间

配制以及物料输送减少管道吹扫时间，将吹扫时间控制在5～10 min 内，各岗位严格执行。

2.7 加热脱水

炭黑油罐蒸汽加热至100～110 ℃，降低原料油中水分，指定专人负责跟踪，及时反馈。

2.8 软质原料油中适当配入部分硬质油、降低软质原料油中含水量

硬质原料油由沥青和蒽油按比例混合成的，由于沥青油含水量较少，因此硬质油水分质量百分比在0.5%以内，通过不断的摸索、调节配入硬质油量，最高配入30%，通过调节配入硬质油，降低了软质油的水分，稳定了生产系统，提高了负荷，增加了产量。

2.9 强化管理，确保实施效果

由生产技术部牵头，焦油加工厂与炭黑厂对于原料油的品质定期进行沟通，焦油加工厂对原料油的成份变化及时告知炭黑厂，炭黑厂及时进行调整，保证炭黑生产系统的安全稳定运转。由于指定的措施都要由岗位操作工具体实施，为防止出现不规范操作，影响实施效果，为提高执行力、确保实施效果，各岗位之间必须加强沟通与管理，由专人进行技术指导，发现问题及时改正，使操作工严格按制订的措施执行，规范操作。经过采取上述措施后，解决了水分高及配置炭黑油平衡难的问题。

3 经济效益及推广前景

通过采取相关措施，超级离心机后脱水焦油水分可以稳定在1.5%以内，炭黑原料油水分质量百分比指标稳定在了1%以内，炭黑软质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 月合格率为90.32%，提高了10.11%。炭黑原料油水分对比情况，如表1 所示，炭黑原料油水分合格率对比，如图1 所示，炭黑原料油水分变化，如图2 所示。

图1 炭黑原料油水分合格率对比

图2 炭黑原料油水分变化

表1 炭黑原料油水分对比情况

炭黑产品质量明显提高，加上炭黑对炉体改及工艺上进行优化，几乎不再出现质量波动，使炭黑能够长周期安全稳定满负荷运行，大大提高了炭黑产量，降低了工人的劳动强度，1—8 月炭黑厂负荷率均为94.5%，措施落实后，单月负荷提高到106%，提升了11.5%。按负荷率提升11.5%，一年多生产炭黑1 728 t。按吨软质炭黑6 000 元计算，年增收1 036.8 万元。

炭黑原料油水分得到控制和稳定，此方法可以推广整个焦油加工，尤其是改质沥青负荷调整，燃料油、洗油、蒽油之间互相的弥补和质量调整。