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炭黑用原料油中杂质的控制

时间:2011-12-06来源:本站作者:Author


一、杂质分类:

  炭黑的杂质主要分为物理性杂质和化学性杂质。


  1. 物理性杂质


  包括水份、焦粒、耐火材料掉下的渣子及设备腐蚀后产生的铁锈等。水份指标在炭黑产品标准中有明确指标,焦粒、耐火材料渣子及铁锈在标准中则没有明确规定,仅以筛余物、机械杂质或灰份的形式要求和控制。煤焦油供应中应对油品机械杂质以筛余物形式,协商确定具体控制指标。


  2.化学性杂质


  原料油中的一些金属元素、硫及一些盐类,对炭黑产品性能影响较大,金属元素过高会影响炭黑的结构。原料油中硫的50%将进入炭黑中,另外50%则以氧化物的形式进入尾气中,除腐蚀设备外还会污染环境。原料油是盐类的主要来源之一。


  二、杂质对炭黑使用性能产生影响


  炭黑是橡胶制品的原料,所以,煤焦油中杂质除了影响炭黑产品质量外,最终会对橡胶制品的性能产生影响。


  1水份


  通常煤焦油产品的水分要求执行国标4%的要求。


  2. 机械性杂质


  原料油除杂作业,使得煤焦油供应商必须具备仓储加工能力。当然也取决于在与客户签订合同时的质量要求。不管怎样,焦粒,耐火材料炉渣和铁锈等杂质最终会对橡胶制品表面光洁度、成胶性能、拉伸强度、耐曲挠性、抗龟裂性、使用周期等产生影响。


  3 硫含量


  硫的存在橡胶的早期硫化,甚至引起焦烧,从而使橡胶塑性——弹性的变化提前,进而造成成胶后期拉伸强度和定伸强度下降。因为煤焦油是媒焦化的副产品之一,所以,其硫含量高低,取决于焦化过程中原料煤的供应情况,如:产地、赋存条件等。


  4 金属杂质和盐类


  金属杂质和盐类含量过高,将会造成橡胶制品表面龟裂、老化加速和使用寿命缩短。.其中,金属元素含量过高,会使炭黑的补强性下降,进而影响影响橡胶产品的耐磨性和硬度。传统煤焦油质量指标中,一般要求煤焦油灰分含量小于等于0.13%。近年来,随着国际炭黑企业进驻中国,对K、Na离子含量的质量要求,也逐步为多数炭黑企业所接受,通常要求:K离子含量要求不大于2ppm,Na离子含量要求不大于20ppm。


  三、杂质的产生及预防


  根据统计,2005年炭黑企业原料油结构中,煤焦油占到44.8%,蒽油占到31.2%,乙烯焦油则仅占24%。历年来,乙烯焦油消耗一直趋于逐年衰减态势。这主要是成本因素驱使的结果。现如今,炭黑原料油中煤焦油比例已经达到约60%~80%。煤焦油由于重质馏份包括四环以上芳烃和杂环成份高,沥青含量大,在炭黑生产过程中也使灰份和金属杂质较高。然而,因原料油供应结构原因,所导致的沥青含量无法与乙烯焦油条件下相统一的矛盾状况将会持续存在下去。附表列出了煤焦油与炭黑生产所要求的原料油中有关项目的成份对比:


  附表:


  原料油分类 沥青含量% 灰份% K+ppm Na+ppm


  日本炭黑原料油 <10 <0.1 <2 <6


  美国炭黑原料油 <11 <0.1 <2 <15


  我厂原引进生产线原料油 <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


  从附表可以看出,煤焦油各项指标明显高于规定的原料油,仅70%煤焦油+30%蒽油的混合油能勉强达到要求,但其中沥青含量仍明显高出2-3倍。上述的指标基本上是产生杂质的主要因素。


  目前,国内的焦化企业、油品贸易企业和炭黑企业,对原料油的除杂方法依然沿用传统的静止放水、强制脱水、逐级过滤和定期清罐等方法,或者采取混配方式来降低杂质的产生,如煤焦油+蒽油或煤焦油+乙烯焦油。脱水可以将部分可溶性金属盐类去除,降低K+、Na+等金属杂质含量。过滤和清罐可以除去部分沥青和沉积物,减少焦粒产生。原料油的混配也有一定作用,据经验介绍,50%蒽油+50%煤焦油比20%蒽油+80%煤焦油生产出的炭黑其筛余物和灰份能下降30-50%。问题的关键在于:一是过程管理的精细化程度,一是油品供应过程中合作双方或多方如何做到质量保证的成本分摊,由合作走向双赢或共赢。实际上,无论任何一方,都有能力通过技术革新,如:改进工艺、增加除渣设施(离心除渣)等,有效控制原料油的供应质量。

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