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          炭黑用原料油中雜質的控制

          時間:2011-12-06來源:本站作者:Author


          一、雜質分類:

            炭黑的雜質主要分為物理性雜質和化學性雜質。


            1. 物理性雜質


            包括水份、焦粒、耐火材料掉下的渣子及設備腐蝕后產生的鐵銹等。水份指標在炭黑產品標準中有明確指標,焦粒、耐火材料渣子及鐵銹在標準中則沒有明確規定,僅以篩余物、機械雜質或灰份的形式要求和控制。煤焦油供應中應對油品機械雜質以篩余物形式,協商確定具體控制指標。


            2.化學性雜質


            原料油中的一些金屬元素、硫及一些鹽類,對炭黑產品性能影響較大,金屬元素過高會影響炭黑的結構。原料油中硫的50%將進入炭黑中,另外50%則以氧化物的形式進入尾氣中,除腐蝕設備外還會污染環境。原料油是鹽類的主要來源之一。


            二、雜質對炭黑使用性能產生影響


            炭黑是橡膠制品的原料,所以,煤焦油中雜質除了影響炭黑產品質量外,最終會對橡膠制品的性能產生影響。


            1水份


            通常煤焦油產品的水分要求執行國標4%的要求。


            2. 機械性雜質


            原料油除雜作業,使得煤焦油供應商必須具備倉儲加工能力。當然也取決于在與客戶簽訂合同時的質量要求。不管怎樣,焦粒,耐火材料爐渣和鐵銹等雜質最終會對橡膠制品表面光潔度、成膠性能、拉伸強度、耐曲撓性、抗龜裂性、使用周期等產生影響。


            3 硫含量


            硫的存在橡膠的早期硫化,甚至引起焦燒,從而使橡膠塑性——彈性的變化提前,進而造成成膠后期拉伸強度和定伸強度下降。因為煤焦油是媒焦化的副產品之一,所以,其硫含量高低,取決于焦化過程中原料煤的供應情況,如:產地、賦存條件等。


            4 金屬雜質和鹽類


            金屬雜質和鹽類含量過高,將會造成橡膠制品表面龜裂、老化加速和使用壽命縮短。.其中,金屬元素含量過高,會使炭黑的補強性下降,進而影響影響橡膠產品的耐磨性和硬度。傳統煤焦油質量指標中,一般要求煤焦油灰分含量小于等于0.13%。近年來,隨著國際炭黑企業進駐中國,對K、Na離子含量的質量要求,也逐步為多數炭黑企業所接受,通常要求:K離子含量要求不大于2ppm,Na離子含量要求不大于20ppm。


            三、雜質的產生及預防


            根據統計,2005年炭黑企業原料油結構中,煤焦油占到44.8%,蒽油占到31.2%,乙烯焦油則僅占24%。歷年來,乙烯焦油消耗一直趨于逐年衰減態勢。這主要是成本因素驅使的結果?,F如今,炭黑原料油中煤焦油比例已經達到約60%~80%。煤焦油由于重質餾份包括四環以上芳烴和雜環成份高,瀝青含量大,在炭黑生產過程中也使灰份和金屬雜質較高。然而,因原料油供應結構原因,所導致的瀝青含量無法與乙烯焦油條件下相統一的矛盾狀況將會持續存在下去。附表列出了煤焦油與炭黑生產所要求的原料油中有關項目的成份對比:


            附表:


            原料油分類 瀝青含量% 灰份% K+ppm Na+ppm


            日本炭黑原料油 <10 <0.1 <2 <6


            美國炭黑原料油 <11 <0.1 <2 <15


            我廠原引進生產線原料油 <11 <0.07 <2 <20


            煤焦油 25-35 0.1-0.3 3-10 20-200


            70%煤焦油+30%蒽油 20-25 0.1-0.2 2-5 10-50


            從附表可以看出,煤焦油各項指標明顯高于規定的原料油,僅70%煤焦油+30%蒽油的混合油能勉強達到要求,但其中瀝青含量仍明顯高出2-3倍。上述的指標基本上是產生雜質的主要因素。


            目前,國內的焦化企業、油品貿易企業和炭黑企業,對原料油的除雜方法依然沿用傳統的靜止放水、強制脫水、逐級過濾和定期清罐等方法,或者采取混配方式來降低雜質的產生,如煤焦油+蒽油或煤焦油+乙烯焦油。脫水可以將部分可溶性金屬鹽類去除,降低K+、Na+等金屬雜質含量。過濾和清罐可以除去部分瀝青和沉積物,減少焦粒產生。原料油的混配也有一定作用,據經驗介紹,50%蒽油+50%煤焦油比20%蒽油+80%煤焦油生產出的炭黑其篩余物和灰份能下降30-50%。問題的關鍵在于:一是過程管理的精細化程度,一是油品供應過程中合作雙方或多方如何做到質量保證的成本分攤,由合作走向雙贏或共贏。實際上,無論任何一方,都有能力通過技術革新,如:改進工藝、增加除渣設施(離心除渣)等,有效控制原料油的供應質量。

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