【正文】 口創(chuàng)匯目的。 依據(jù)上述原則，確定該產(chǎn)品方案 如下。 產(chǎn)品名稱：橡膠用硬質(zhì)、軟質(zhì)新工藝炭黑系列產(chǎn)品。 產(chǎn)品品種： N2 N234， N326， N330， N351， N550，N660， N774， N762 等。同時還可以依據(jù)市場需求改變原料配比和工藝條件，生產(chǎn)其它適銷對路的炭黑品種。 產(chǎn)品質(zhì)量：產(chǎn)品按國家橡膠用炭黑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（ GB3778－ 2020）判定。出口產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行國際 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)。 生產(chǎn)規(guī)模 裝置生產(chǎn)年產(chǎn)量：年產(chǎn)量為橡膠用新工藝炭黑 16 萬噸。炭黑生產(chǎn)年 運(yùn)轉(zhuǎn)時間按 8000 小時計。平均日產(chǎn)炭 30 黑 480 噸，每小時產(chǎn)炭黑 20 噸。 年產(chǎn)量的品種分配如下表： 硬質(zhì)炭黑 產(chǎn)品名稱 N220 N234 N326 N330 N351 年產(chǎn)量（噸） 40000 20200 20200 20200 20200 軟質(zhì)炭黑 產(chǎn)品名稱 N550 N660 N762 N774 年產(chǎn)量（噸） 10000 12020 9000 9000 各品種產(chǎn)量可依據(jù)用戶的需求做相應(yīng)地調(diào)整。同時，根據(jù)用戶的需求，還可安排其它炭黑品種的生產(chǎn)。 第四章 工藝技術(shù)方案 工藝技術(shù)方案的選擇 原料路線確定的原則和依據(jù) 原料路線確定的原則首先是原料油質(zhì)量能滿足擬建裝置的工藝要求，生產(chǎn)的炭黑質(zhì)量好、收率高；其次是來源能保證長期供應(yīng)；三是價格便宜；四是貯運(yùn)和加工方便。 炭黑行業(yè)對原料油的質(zhì)量要求是 :芳烴含量要高 ,相關(guān)指數(shù)（ BMCI） ≥120，雜質(zhì)、瀝青質(zhì)和膠質(zhì)要少，一般來說，蒽 31 油和防腐油是較理想的油品。根據(jù)上述原料路線及實際情況，確定擬建裝置的原料油采用蒽油和煤焦油按一定配比的混合油，燃料采用焦?fàn)t煤氣，混合油的配比是：硬質(zhì)炭黑生產(chǎn)裝置采用蒽油 50%，煤焦油 50%，軟質(zhì)炭黑生產(chǎn)裝置采用蒽油 60%，煤焦油 40%的混合配比，燃料采用焦?fàn)t煤氣，煤焦油產(chǎn)品收率高，經(jīng)濟(jì)效益好，但質(zhì)量效差。蒽油炭黑收率低，產(chǎn)品質(zhì)量好。但通過原料油的配比使用，工藝調(diào)整、利用微機(jī)控制，在風(fēng)送系統(tǒng)中設(shè)置微粒粉碎機(jī)等有效措施可使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。 國內(nèi)外工藝技術(shù)概況 近年來，國外各大炭黑公司展開了激烈的市場競爭和技術(shù)競爭，以高質(zhì)量來爭取用戶，技術(shù)競爭成了競爭的主要手段。其主要特點(diǎn)是： （ 1）炭黑反應(yīng)爐新型化：采用非夾套式的五段炭黑反應(yīng)爐，可生產(chǎn)十幾個炭黑品種。 （ 2）裝置大型化：單爐生產(chǎn)能力可以提高到 萬噸 /年，可減少投資，方便控制。 （ 3）裝置采用微機(jī)控制，使裝置處于最佳工藝條件下運(yùn)行， 32 質(zhì)量穩(wěn)定，收率高，成本低。 （ 4）充分利用能源：采用先進(jìn)換熱設(shè)備，回收裝置余熱。 （ 5）采用濕法造粒 ：解決了高結(jié)構(gòu)炭黑干法不易成粒的困難，同時也消除了生產(chǎn)和使用時炭黑粉塵污染問題。 （ 6）采用高溫高速強(qiáng)化反應(yīng)，燃燒室溫度可達(dá)到 2020℃ ，空氣預(yù)熱溫度可達(dá)到 850℃ ，這樣使產(chǎn)品質(zhì)量和收率得到進(jìn)一步的提高。 國內(nèi)炭黑生產(chǎn)技術(shù)概況 引進(jìn)萬噸以上新工藝炭黑裝置的共有 3 家：天津炭黑廠年產(chǎn) 萬噸新工藝炭黑生產(chǎn)裝置，是美國大陸炭公司技術(shù)，于 1986 年 7 月投產(chǎn)；中外合資上?？ú┨鼗び邢薰镜?萬噸新工藝硬質(zhì)炭黑裝置于 1992年 7月投產(chǎn)；青島炭黑廠引進(jìn)的 3 萬噸迪高莎新工藝（硬質(zhì)與軟質(zhì)炭黑裝置各一套）炭黑裝置于 1992 年 11 月投產(chǎn)。近幾年又有印度博拉集團(tuán)等技術(shù)的引進(jìn)。 目前年產(chǎn) 萬噸以上新工藝炭黑生產(chǎn)裝置已在全國投產(chǎn)的近百條。 工藝技術(shù)方案選擇 33 擬建裝置的技術(shù)來源除了采用我國自行開發(fā)的研究成果外，還兼容國內(nèi)外先進(jìn)的新工藝硬質(zhì)炭黑生產(chǎn)技術(shù)，主要特點(diǎn)是： 采用新型非夾套式五段炭黑反應(yīng)爐，可生產(chǎn) 7－ 10個硬質(zhì)炭黑品種。單臺日產(chǎn)能力可達(dá)到 95120 噸（視品種而異）。炭黑反應(yīng)爐的喉管段 采用 6－ 8 點(diǎn)噴油工藝，入爐空氣溫度 800℃ ～ 850℃ ，燃燒室溫度 1927℃ ～ 2020℃ 。 軟質(zhì)爐采用軸向通原料油，兩側(cè)給燃料煤氣的反應(yīng)工藝。 裝置采用 DCS 集散型微機(jī)控制系統(tǒng)控制整個生產(chǎn)過程，工藝空 氣、燃料為焦?fàn)t煤氣和原料油采用質(zhì)量流量控制，使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到 GB3778－ 2020標(biāo)準(zhǔn)。 采用高溫空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱溫度可達(dá)到 800℃ ～850℃ ，并設(shè)有原料油換熱器，余熱鍋爐，充分回收裝置余熱。 34 裝置選用反 吹風(fēng)式袋濾器，濾袋采用硅油、石墨聚四氟乙烯處理，壽命可達(dá)壹年以上， 20%的炭黑尾氣送尾氣燃燒爐作為燃料，經(jīng)燃燒后的排空煙氣含塵量小于 18 毫克 /米 3。 采用冷空氣開路風(fēng)送系統(tǒng)，減少風(fēng)送距離，降低主袋濾器負(fù)荷，并在風(fēng)送系統(tǒng)中設(shè)微粒粉碎機(jī)確保產(chǎn)品篩余物達(dá)標(biāo)。 裝置采用濕法造粒，設(shè)炭黑儲罐可實現(xiàn)散裝和噸包裝運(yùn)輸，裝置設(shè)廢品回收裝置，減少次品產(chǎn)量。徹底消除了炭黑生產(chǎn)過程中炭黑對環(huán)境的污染。同時也解決了炭黑使用單位及運(yùn)輸部門的環(huán)境污染問題。裝置建成后，綜合技術(shù)水平可達(dá) 到國內(nèi)先進(jìn)水平。 主要設(shè)備的選擇 本項目依據(jù)滿足 16 萬噸 /年新工藝炭黑生產(chǎn)的要求來選配設(shè)備。在滿足工藝要求和保證設(shè)備性能、產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，本著技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，生產(chǎn)安全的原則下來配置設(shè)備。 本裝置所需關(guān)鍵設(shè)備如主供風(fēng)機(jī)、微粒粉碎機(jī)，采取從內(nèi)先進(jìn)廠家購置。微機(jī)儀表系統(tǒng)及生產(chǎn)工藝中關(guān)鍵的控制閥門 35 采取從國外引進(jìn)。其它設(shè)備則必須能滿足生產(chǎn)工藝的要求。 設(shè)備選型見附表： 附表一 《泵類設(shè)備表》 附表二 《壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)類設(shè)備表》 附表三 《定 型設(shè)備表》 附表四 《非定型設(shè)備表》 工藝流程和消耗定額 工藝流程簡述 工藝流程圖見附圖。 經(jīng)原料油脫水罐（ V0105A， B ）脫水后的原料油經(jīng)搗油泵（ P0104A， B）按一定的配比經(jīng)靜態(tài)混合器送入裝置的原料油罐（ V0101A， B）中。 燃料煤氣經(jīng)管路送到噴燃器中，再與主供風(fēng)機(jī)（ C0201）提供的并經(jīng)空氣預(yù)熱器（ E0201）預(yù)熱到 850℃ 的空氣在炭黑反應(yīng)爐（ R0201）燃燒段混合、完全燃燒，產(chǎn)生 2020℃ 的高溫燃燒氣流進(jìn)入反應(yīng)爐的喉管段 。 原料油經(jīng)原料油過濾器（ V0103A， B），原料油泵（ P0101A，B）送到原料油預(yù)熱器（ E0202）預(yù)熱到 280℃ ，再通過原料 36 油噴咀徑向噴入反應(yīng)爐（ R0201）的喉管段，與高溫燃燒氣流混合后，迅速裂解并生成炭黑。 在反應(yīng)爐（ R0201）后部，直接把水噴入高溫炭黑煙氣中，使其溫度迅速降低，終止炭黑生成反應(yīng)，然后，經(jīng)過空氣預(yù)熱器（ E0201）、余熱鍋爐（ E0204）原料油預(yù)熱器（ E0202），進(jìn)入炭黑收集系統(tǒng)。 為了控制炭黑結(jié)構(gòu)，在添加劑溶解罐（ V0202）內(nèi)用水溶解 KCO ，然 后用 2 3 計量泵（ P0201A， B）將其水溶液壓至燃料油槍中，于燃料油一起噴入炭黑反應(yīng)爐（ R0201）內(nèi)。 冷卻到 288℃ 的煙氣進(jìn)入主袋濾器（ V0302A－ J）。附在袋濾器上的炭黑用主袋濾反吹風(fēng)機(jī)（ C0301）定期進(jìn)行吹掃。使其落入袋濾器貯斗。由主袋濾器 （ V0302A－ J）收集的炭黑分別經(jīng)主袋濾器氣密閥（ M0302A－ J）進(jìn)入風(fēng)送系統(tǒng)。袋濾尾氣用尾氣加壓風(fēng)機(jī)（ C0302）將其 20%送到尾氣燃燒爐（ F0401）燃 燒作為干燥機(jī)熱源，其余 80%送到尾氣發(fā)電做為燃料用。 37 炭黑進(jìn)入風(fēng)送系統(tǒng)后，用空氣輸送，通過微粒粉碎機(jī)（ M0305A， B）對雜質(zhì)進(jìn)行粉碎，再經(jīng)風(fēng)送風(fēng)機(jī)（ C0303）送到收集袋濾器（ V0404），炭黑被收集到粉狀炭黑貯罐（ V0403）中，從收集袋濾器（ V0404）出來的煙氣經(jīng)煙囪排入大氣中。 粉狀炭黑經(jīng)貯斗攪拌器攪拌，使其容重增加后，由主供料輸送器（ L0401）送入濕法造粒機(jī)（ M0402）進(jìn)行造粒。 造粒所需的造粒水由貯水罐（ V0601）經(jīng)清水泵（ P0601A，B）送入靜態(tài)混合器（ E0401），造粒用的粘結(jié)劑由粘結(jié)劑貯罐（ V0401）經(jīng)粘結(jié)劑進(jìn)料泵 （ P0402A， B）送入靜態(tài)混合器。在這里，水、粘結(jié)劑混合后進(jìn)入濕法造粒機(jī) （ M0402）。 從濕法造粒機(jī)出來的濕炭黑粒子進(jìn)入干燥機(jī)（ X0401）進(jìn)行干燥。干燥機(jī)所需的干燥氣體由尾氣燃燒爐（ F0401）供給，尾氣燃燒所需工藝空氣由尾氣爐供風(fēng)機(jī)（ C0401），匯同尾氣加壓風(fēng)機(jī)（ C0302）送來的尾氣一起進(jìn)入尾氣燃燒爐（ F0401），進(jìn)行燃燒。燃燒產(chǎn)生的熱氣體（ 1370℃ ）進(jìn)入干 38 燥器（ X0401）的火箱與干燥器滾筒內(nèi)炭黑粒子進(jìn)行逆 流接觸換熱。從干燥器（ X0401）出來的炭黑（ 200－ 300℃ ），經(jīng)濕法造粒提升機(jī)（ L0501）送到篩選機(jī)（ M0502）篩選，除去不合規(guī)格的粒子，并重新送到不合格品處理系統(tǒng)進(jìn)行加工。粒度符合規(guī)格的炭黑經(jīng)成品輸送器（ L0502）、貯存提升機(jī)（ L0503）送到磁選機(jī) （ M0503），除去炭黑中的鐵屑后，再由產(chǎn)品輸送器（ L0504A，B）分別送到兩個產(chǎn)品貯罐（ V0502A， B）中，然后用包裝機(jī)（ M0506A， B）進(jìn)行包裝。包裝好的炭黑包經(jīng)整形和打印后再經(jīng)袋子運(yùn)輸機(jī)（ L0505）和叉車（ L0508A－ C）輸送入庫。 經(jīng)磁選機(jī)（ M0503）清除的鐵銹通過溜槽落到貯存提升機(jī)（ L0503）底部的永久磁鐵盤上，回收的鐵銹由人工定期清除。 從干燥器（ X0401）前端排出的含炭黑熱氣體，經(jīng)廢氣加壓風(fēng)機(jī)（ C0403）送到廢氣袋濾器（ V0303A－ D）。附在袋濾上的炭黑用壓縮空氣噴吹，使炭黑落入貯斗，再經(jīng)絞龍送至粉狀儲罐內(nèi)。 39 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的不合格炭黑進(jìn)入不合格品貯罐（ V0501）通過吸塵風(fēng)機(jī) （ C0503）送到再處理袋濾器（ V0304）。從吸塵風(fēng)機(jī)（ C0501）和包裝機(jī)吸塵風(fēng)機(jī)（ C0503）抽吸來的 炭黑氣體也一同進(jìn)入再處理袋濾器（ V0304），最后由再處理袋濾器氣密閥（ M0304A， B）進(jìn)入風(fēng)送系統(tǒng)，進(jìn)行回收。 80%尾氣送至焦化系統(tǒng)做燃料回收熱量， 20%炭黑尾氣送到尾氣燃燒爐，燃燒后的廢氣匯同大量水蒸汽進(jìn)入廢氣袋濾器，收集炭黑后用 30 米煙囪排入大氣中。 軟質(zhì)線－焦?fàn)t煤氣同主供風(fēng)機(jī)提供的并經(jīng)空氣預(yù)熱器預(yù)熱到 650℃ 的空氣從兩側(cè)混合切向進(jìn)入反應(yīng)爐完全燃燒，產(chǎn)生 1650℃ 的高溫燃燒氣流，原料油軸向通原料油與高溫燃燒氣流混合后，迅速裂解并生成炭黑。其它工藝路線同硬質(zhì)相同。 消耗定額，見第五章 。 自控技術(shù)方案 自控水平和主要控制方案 近十年來，國內(nèi)新建的大型炭黑裝置均采用 DCS 集散控制 40 系統(tǒng)，可從根本上保證工藝數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確運(yùn)算及產(chǎn)品質(zhì)量和收率的最佳控制。 80 年代末、 90 年代初，國內(nèi)天津炭黑廠引進(jìn) 萬噸 /年炭黑裝置及撫順化工總廠相同的生產(chǎn)裝置，均采用從國外進(jìn)口的微機(jī)控制系統(tǒng)，投資大、建設(shè)周期長、配件供應(yīng)和維修難度較大。本項目擬選用國內(nèi)先進(jìn)計算機(jī)廠家的 DCS 系統(tǒng)，性能優(yōu)越、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、性能價格比 高；而且投資少、建設(shè)周期短、配件供應(yīng)極為方便、現(xiàn)場服務(wù)良好；在控制水平上完全能滿足工藝的需要，并且能達(dá)到同類型引進(jìn)國外微機(jī)系統(tǒng)的控制水平。 主要控制方案包括： 燃燒空氣質(zhì)量流量的運(yùn)算和控制； 燃料油 ―燃燒空氣流量比值調(diào)節(jié)； 濕法造粒水流量 ―造粒機(jī)功率串級調(diào)節(jié)； 干燥機(jī)尾氣燃燒爐尾氣流量 ―空氣比值調(diào)節(jié)； 燃料油壓力、流量自動控制； 原料油壓力、溫度、流量自動控制； 一、 二次急冷水流量調(diào)節(jié)； 41 添加劑流量調(diào)節(jié)； 主袋濾尾氣壓力調(diào)節(jié)； 尾氣總管壓力調(diào)節(jié)； 粉炭儲罐自動稱量； 儲水罐水位調(diào)節(jié)； 主袋濾放空蝶閥手操及超壓自動控制； 主供風(fēng)機(jī)出、入口蝶閥手操； 去焦?fàn)t的尾氣蝶閥手操； 干燥機(jī)煙氣出口蝶閥手操； 主袋濾器、廢氣袋濾器自動反吹程序控制； 開、停