工艺流程及控制要点

一、产品生产能力、用途及执行标准：

1、生产能力：三条2.0万吨/年湿法硬质炭黑生产线（其中一条配软质反应炉炉头可根据市场需要生产2.0万吨/年湿法软质炭黑），年生产能力6万吨橡胶用炭黑。

2、生产品种：N220、N234、N330、N339、N375、N326、N115、N550、N660、N774、N762。

3、产品用途：湿法造粒橡胶用炭黑，广泛应用于轮胎及其它橡胶制品，是橡胶工业不可缺少的补强材料。

4、产品质量及执行标准：

   执行GB3778—2003标准，并可满足用户对产品质量指标的一些特殊要求

二、生产工艺流程及在线检测点、检测项目：

1、工艺流程

（1）使用燃料、原料及辅助材料。

燃料：煤气

原料油：炭黑油（煤焦油经原料预处理脱水、除渣、提取洗油、粗酚、工业萘后的剩余部分）和蒽油的混合油，依据品种需要确定原料油的配方。

辅助材料：添加剂用K₂CO₃，粘合剂用木质素磺酸钙。

（2）工艺流程概述：

炭黑油和蒽油按一定比例配制的原料油，经混油泵送到原料油罐内存放。生产时先经过滤后用高压喷射泵将原料油加压至3.5MPa左右送到炉前，通过原料油预热器将油温加热到200℃以上，从反应炉的喉管段喷入。

燃烧用煤气经煤气风机加压（40—70KPa），并经流量计和流量调节阀、止回阀后从反应炉的燃烧段前部轴向（软质分上切和下切两个方向）喷入炉内，与预热的空气在燃烧室内混合燃烧。燃烧用空气由多级离心风机提供，空气加压到（40—75KPa）后通过空气预热器预热到850℃（软质650℃）后进入反应炉。

在反应炉的燃烧段，煤气完全燃烧产生的含有过剩空气的高温燃余气（1930℃），以大于声速的流速穿过喉管段，并将由喉管段径向喷入的原料油雾滴进行剪切、碰撞、雾化、混合，通过反应段经过裂解、脱氢等化学反应，产生大量炭黑和可燃低热值尾气。由急冷段喷入急冷水使炭黑烟气迅速降温至1000℃（软质780℃）以下终止反应。含炭黑烟气经空气预热器、余热锅炉、原料油预热器换热后经二次急冷降温至280℃后进行入主袋滤器，炭黑从烟气中分离出来，附在滤袋上的炭黑用反吹风机定期吹扫，使炭黑落入储斗中，并通过气密阀进入风送系统，净化后的尾气用用离心风机加压，一小部分（20%左右）送至尾气燃烧炉作为燃料使用，大部分尾气则由尾气管线压送到发电锅炉，作燃料。

炭黑的结构由添加剂来控制，在添加剂溶解罐内用水溶解K₂CO₃后送至添加剂储罐，再用压缩空气将添加剂送至反应炉内。

进入风送系统的炭黑经微米粉碎机、风送风机利用热烟气输送至收集旋风分离器，收集下来的炭黑进入粉炭储罐，再经搅拌，炭黑进料泵和螺旋输送机定量送入湿法造粒机。从收集旋风分离器分离出来的含有少量炭黑的烟气通过回流风机再返回至主袋滤器入口的烟气管线，形成风送循环系统。

炭黑在湿法造粒机内与喷入的含粘合剂的造粒水混合，形成小炭黑颗粒，经下料管流入滚筒干燥机内，通过火箱提供的热量使湿粒子在筒内流动过程中逐步被干燥。

火箱内的热源来自尾气燃烧炉，尾气燃烧炉在开始运行时用煤气作燃料，生产正常后就切换炭黑尾气作燃料。干燥后的炭黑在开车初期由提升机送至不合格品罐，调试正常后则送入筛选机，筛去不合格粒子，使之进入不合格品罐。粒度符合规格的炭黑经成品螺旋输送机、二次提升机送入磁选机，除去磁性物质后的炭黑通过产品转向螺旋输送机和产品分配器，按不同品种送入产品贮罐的指定仓位，在生产不正常时产品可送入产品贮罐的不合格仓。

包装时成品炭黑进入振动筛、缓冲罐，由空气包装机进行自动称量包装。小包装（20kg/包）经人工整形码垛（50包/垛），如需要就用塑料薄膜缠绕机缠膜后叉车搬运入库，不缠膜就直接叉运入库保管；大包装（500—1000kg/包）就直接由叉车搬运入成品仓库。

从干燥机前部抽出的含炭黑的热烟气经废气加风机送到废气袋滤器，炭黑从烟气中分离出来，经反吹风机定期吹扫入储斗中并通过气密阀进入风送系统。净化后的废气经脱硫后由烟囱放空。

生产过程中的不合格炭黑由不合格品贮罐的气密阀和不合格品仓的气密阀，进入再处理管线经再处理风机送到再处理袋滤器。从吸尘风机和包装吸尘风机送来的含炭黑气体也一同进入再处理袋滤器，附在滤袋上的炭黑用压缩空气周期性吹扫，使炭黑落入储斗中，并通过螺旋输送机和气密阀进入风送系统。净化后的气体从烟囱放空。

2、自动控制及在线检测点、检测项目

自动控制在炭黑生产装置的自动控制系统采用了具有高可靠性的分散控制系统（简称DCS），在中央控制室由DCS的操作站和控制站对装置的工艺参数进行连续调节和顺序控制，以实现最优化生产。并能对工艺参数实时显示，记录打印、报警和联锁，保证安全生产。

主要控制系统有：

（1）对入炉原料油的压力、温度、流量的调节控制系统。

（2）煤气和燃料空气的双闭环比值调节系统，其比值根据所需燃烧温度建立的数学模型计算。

（3）湿法造粒干燥控制系统，这是由诸多调节回路组成的控制系统。

①粘合剂和造粒水组成的双闭环比值控制系统，以水流量为主回路，粘合剂流量为副回路。

②造粒水流量和造粒机功率组成串级调节系统，以造粒机功率为主参数，造粒水流量为副参数。

③尾气燃烧炉的尾气流量和燃烧空气组成双闭环比值调节系统，以尾气流量为主回路，空气流量为副回路。

④尾气流量和造粒水流量组成双闭环比值控制系统。

（4）顺序控制系统

主袋滤和排气袋滤器各箱体都需要定期轮流吹扫。轮流定时关闭各箱体之一的出口蝶阀，打开反吹蝶阀，吹扫一定时间后则关闭反吹风阀，打开出口蝶阀。接着，同样进行下一个箱体的吹扫。其时间间隔可用计算机设定，并可任意安排轮流次序。在CPT有关画面上用颜色显示阀门的开闭状态。

产品质量检测

炭黑生产过程采取中间分析、最终产品检测的办法控制产品质量。

中间分析每2小时在干燥机出口采样分析吸碘值、吸油值（DBP吸收值），每4小时检测一次：水份、45μm筛余物、150μm筛余物、500μm筛余物、细粉含量、粒子破碎强度。

每24小时每条生产线为一个生产批次，每个批次对包装产品进行一次全项检测分析：项目有，吸碘值、吸油值（DBP）、压缩吸油值（CDBP）、CTAB吸附比表面积、氮吸附比表面积、STSA、着色强度、加热减量、倾注密度、300%定伸应力、拉伸强度、扯断伸长率、杂质、灰分、45μm筛余物、500μm筛余物、细粉含量、粒子破碎强度等。