一種降低油爐法炭黑生產(chǎn)中不合格品比例的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于炭黑生產(chǎn)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種降低油爐法炭黑生產(chǎn)過(guò)程中不合 格品比例的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 油爐法生產(chǎn)炭黑就是將原料油高溫裂解從而制備得到炭黑，在反應(yīng)過(guò)程中需加入 一定量的添加劑來(lái)控制炭黑的結(jié)構(gòu)，所使用的添加劑通常為碳酸鉀或甲酸鉀溶液。
[0003] 炭黑的比表面積和結(jié)構(gòu)性是衡量炭黑質(zhì)量的重要指標(biāo)。比表面積通常采用吸碘值 進(jìn)行表征，吸碘值越大炭黑的粒徑越小，其比表面積也就越大。炭黑的結(jié)構(gòu)性即炭黑聚集體 的空隙大小取決于炭黑粒子的聚集程度，聚集程度的大小直接影響著炭黑的使用性能，鄰 苯二甲酸二丁酯（DBP)吸收值可用來(lái)表征炭黑粒子的聚集程度?？梢?jiàn)，將吸碘值和DBP吸 收值控制為穩(wěn)定值即可得到質(zhì)量穩(wěn)定的炭黑，因此，吸碘值和DBP吸收值被廣泛應(yīng)用于炭 黑生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制中。
[0004] 然而，在油爐法炭黑生產(chǎn)過(guò)程中，因受多種因素的影響，炭黑的吸碘值和DBP吸收 值很難保持在一個(gè)固定的值，總是在不斷地變化。影響其發(fā)生變化的因素主要有：1.燃燒 空氣流量的波動(dòng)；2.空氣品質(zhì)（主要是水分含量）的變化；3.燃料流量的變化；4.燃燒品 質(zhì)及燃燒溫度的變化；5.原料油流量的波動(dòng)；6.原料油霧化效果的波動(dòng)；7.原料油品質(zhì)的 變化；8.添加劑流量及濃度的影響等等。這些因素都會(huì)對(duì)炭黑產(chǎn)品的吸碘值和DBP吸收值 造成影響。所以，為了保證炭黑質(zhì)量的穩(wěn)定，減少不合格品的產(chǎn)生，必須采取措施最大限度 的保證吸碘值和DBP吸收值的穩(wěn)定。
[0005] 目前，大多生產(chǎn)企業(yè)采用人工調(diào)整原料油流量和添加劑流量的模式，即當(dāng)炭黑產(chǎn) 品的吸碘值或DBP吸收值高于或低于設(shè)定目標(biāo)值時(shí)，相應(yīng)地增加或減少原料油或添加劑 的流量，比如，當(dāng)產(chǎn)品的吸碘值或DBP吸收值高于目標(biāo)值1個(gè)值時(shí)，操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)增加 10~20kg原料油流量或1~2kg添加劑流量；當(dāng)產(chǎn)品的吸碘值或DBP吸收值低于目標(biāo)值1 個(gè)值時(shí)，操作人員則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)減少10~20kg原料油流量或1~2kg添加劑流量。如果檢 測(cè)值偏離目標(biāo)值n個(gè)值，那么則在上面調(diào)整量的基礎(chǔ)上再乘以n倍，調(diào)整之后間隔一段時(shí)間 再次取樣，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果決定是否繼續(xù)進(jìn)行調(diào)整。
[0006] 這種方法的局限性在于：過(guò)多地依賴(lài)操作人員的經(jīng)驗(yàn)，不一定能夠?qū)崿F(xiàn)合適的調(diào) 整。調(diào)整幅度過(guò)小，起不到應(yīng)有的作用，調(diào)整幅度過(guò)大，則可能出現(xiàn)反向的不合格產(chǎn)品，不同 的操作者生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量也會(huì)存在差異。此外，頻繁的調(diào)整還會(huì)造成操作人員的工作量加 大，增加企業(yè)的人員成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種降低油爐法炭黑生產(chǎn)中不合格品比例的方法，該方法通 過(guò)應(yīng)用科學(xué)的公式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了原料油流量和添加劑流量的自動(dòng)調(diào)整，克服了人工調(diào)整的 諸多缺點(diǎn)，最終得到了不合格品比例較低、質(zhì)量穩(wěn)定的炭黑產(chǎn)品。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述目的，發(fā)明人提供了以下技術(shù)方案。
[0009] 一種降低油爐法炭黑生產(chǎn)中不合格品比例的方法，所述油爐法炭黑的生產(chǎn)包括原 料油裂解反應(yīng)、炭黑煙氣冷卻收集、造粒、干燥的步驟，其中，在原料油裂解反應(yīng)的步驟中原 料油的流量和添加劑的流量通過(guò)流量自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)控制，原料油的流量自動(dòng)控制系統(tǒng)所 用的公式為AF=C1 ? (IA-Ig標(biāo)）?F2,添加劑的流量自動(dòng)控制系統(tǒng)所用的公式為Af= C2 ?(DBP-DBP目標(biāo)）?fL5,公式中各參數(shù)的含義為
[0010] AF，需要調(diào)整的原料油的流量，
[0011] C1，原料油流量調(diào)整的系數(shù)，根據(jù)實(shí)踐值確定，為KT6~KT7數(shù)量級(jí)，
[0012] Ia，吸碘值的實(shí)際測(cè)量值，
[0013] I目標(biāo)，設(shè)定的目標(biāo)吸碘值，
[0014] F，原料油的實(shí)際測(cè)定流量，
[0015] Af，需要調(diào)整的添加劑的流量，
[0016] C2，添加劑流量調(diào)整的系數(shù)，根據(jù)實(shí)踐值確定，為KT2~KT3數(shù)量級(jí)，
[0017] DBP，DBP吸收值的實(shí)際測(cè)定值，
[0018] DBP目標(biāo)，設(shè)定的目標(biāo)DBP吸收值，
[0019] f，添加劑的實(shí)際測(cè)定流量。
[0020] 上述降低油爐法炭黑生產(chǎn)中不合格品比例的方法，所述流量自動(dòng)控制系統(tǒng)利用DCS軟件平臺(tái)進(jìn)行公式的編入。
[0021] 上述降低油爐法炭黑生產(chǎn)中不合格品比例的方法，所述流量自動(dòng)控制系統(tǒng)還包括 流量計(jì)、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。流量計(jì)、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥串聯(lián)在原料油輸送管線上，位于反應(yīng)爐之前。
[0022] 油爐法制備炭黑，是將原料油在高溫下進(jìn)行裂解生成炭黑煙氣，然后將炭黑煙氣 冷卻、收集，濕法造粒，最后干燥得到炭黑成品的過(guò)程。在原料油加入之前需要向燃燒室噴 入添加劑碳酸鉀溶液或甲酸鉀溶液，用以控制炭黑的DBP吸收值。設(shè)定添加劑的品質(zhì)及濃 度不變，炭黑的DBP吸收值僅隨添加劑流量的變化。
[0023] 裂解時(shí)，燃料和空氣的體系提供熱量和動(dòng)能，原料油噴入后吸收能量裂解，然后變 成具有一定表面能的炭黑。我們知道，當(dāng)體系的能量大，加入的原料油少時(shí)，炭黑產(chǎn)品的吸 碘值就高，表面能就大；反之，當(dāng)體系的能量小，加入的原料油多時(shí)，炭黑產(chǎn)品的吸碘值就 低，表面能就低。設(shè)定體系所提供的能量以及原料油的品質(zhì)不變，吸碘值就只隨原料油流量 的變化而變化。
[0024] 在炭黑的生產(chǎn)中，干燥步驟干燥機(jī)出口是炭黑質(zhì)量控制的取樣點(diǎn)，樣品檢測(cè)項(xiàng)目 包括吸碘值、DBP吸收值、加熱減量、粒子強(qiáng)度等，當(dāng)檢測(cè)炭黑的吸碘值高于或低于目標(biāo)值 時(shí)，則操作人員將吸碘值的檢測(cè)值輸入DCS軟件平臺(tái)中，系統(tǒng)將自動(dòng)計(jì)算出原料油需要調(diào) 節(jié)的流量，并把這一結(jié)果傳輸至原料油流量自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，原料油的流量即可被調(diào)節(jié)至目標(biāo) 值，從而使吸碘值恢復(fù)為目標(biāo)值。同樣，當(dāng)檢測(cè)炭黑的DBP吸收值高于或低于目標(biāo)值時(shí)，則 操作人員將DBP吸收值的檢測(cè)值輸入DCS軟件平臺(tái)中，系統(tǒng)將自動(dòng)計(jì)算出添加劑需要調(diào)節(jié) 的流量，并把這一結(jié)果傳輸至添加劑流量自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，添加劑的流量即可被調(diào)節(jié)至目標(biāo)值， 從而使DBP吸收值恢復(fù)為目標(biāo)值。
[0025] 操作人員可以根據(jù)實(shí)際的質(zhì)量要求設(shè)定目標(biāo)值，選擇合理的取樣時(shí)間。
[0026] 上述過(guò)程能夠使炭黑的吸碘值和DBP吸收值穩(wěn)定于設(shè)定的目標(biāo)值，最終實(shí)現(xiàn)炭黑 質(zhì)量的有效控制。此過(guò)程依靠科學(xué)的公式計(jì)算、自動(dòng)化調(diào)節(jié)，解決了人工調(diào)節(jié)存在的隨意、 不統(tǒng)一的問(wèn)題，以及勞動(dòng)量大、人員成本高的問(wèn)題。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0028] 實(shí)施例
[0029] 原料油通過(guò)蛇管式熱交換器（油預(yù)熱器）預(yù)熱油溫達(dá)到200_260°C之間。燃料油 在噴入反應(yīng)爐之前也經(jīng)預(yù)熱至120°C。燃燒空氣由離心式風(fēng)機(jī)提供并經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制和流量 計(jì)準(zhǔn)確計(jì)量，在入反應(yīng)爐前通過(guò)管式熱交換器（空氣預(yù)熱器）加熱至600~850°C，和燃料 系統(tǒng)輸送來(lái)并經(jīng)霧化噴咀霧化的燃料油混合進(jìn)入反應(yīng)爐燃燒室，在燃燒室混合燃燒，產(chǎn)生 1600~1927°C的高溫。
[0030] 反應(yīng)所用添加劑（碳酸鉀溶液或甲酸鉀溶液，碳酸鉀溶液濃度為0. 02-30%，甲酸 鉀溶液濃度為〇. 02-65% )在反應(yīng)爐的爐頭處噴入，添加劑輸送管道上裝有串聯(lián)的流量計(jì) 和自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。在反應(yīng)爐喉管處，由自動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制和流量計(jì)計(jì)量的原料油由徑向噴入，產(chǎn) 生含炭黑的煙氣流，急冷水在反應(yīng)后噴入，使反應(yīng)溫度降低至950°C以下終止反應(yīng)。
[0031] 含炭黑的煙氣流經(jīng)過(guò)一系列換熱設(shè)備換熱并經(jīng)二次冷卻降溫至280°C以下后，經(jīng) 袋濾器收集炭黑，實(shí)現(xiàn)炭黑和尾氣的分離。分離出來(lái)的炭黑進(jìn)入風(fēng)送管道，被輸送至收集旋 風(fēng)分離器收集成粉狀炭黑。粉狀炭黑被收集后經(jīng)攪拌密實(shí)、排氣，然后通過(guò)螺旋輸送絞龍， 進(jìn)入濕法造粒機(jī)，添加水和粘合劑，在造粒機(jī)攪齒的作用下進(jìn)行造粒。制成的濕粒子進(jìn)入干 燥機(jī)進(jìn)行脫水干燥。
[0032] 操作人員在干燥機(jī)的出口進(jìn)行取樣，檢測(cè)炭黑的吸碘值和DBP吸收值當(dāng)檢測(cè)炭黑 的吸碘值高于或低于目標(biāo)值時(shí)，則操作人員將吸碘值的檢測(cè)值輸入DCS軟件平臺(tái)中，系統(tǒng) 將自動(dòng)計(jì)算出原料油需要調(diào)節(jié)的流量，并把這一結(jié)果傳輸至原料油流量自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，原料 油的流量即可被調(diào)節(jié)至目標(biāo)值，吸碘值恢復(fù)為目標(biāo)值。同樣，當(dāng)檢測(cè)炭黑的DBP吸收值高于 或低于目標(biāo)值時(shí)，則操作人員將DBP吸收值的檢測(cè)值輸入DCS軟件平臺(tái)中，系統(tǒng)將自動(dòng)計(jì)算 出添加劑需要調(diào)節(jié)的流量，并把這一結(jié)果傳輸至添加劑流量自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，添加劑的流量即 可被調(diào)節(jié)至目標(biāo)值，DBP吸收值恢復(fù)為目標(biāo)值。
[0033] 為了驗(yàn)證本發(fā)明所述自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性，發(fā)明人收集了使用此系統(tǒng)控制生產(chǎn) 炭黑過(guò)程中的數(shù)據(jù)，具體如表1所示。
[0034] 表 1
[0035]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種降低油爐法炭黑生產(chǎn)中不合格品比例的方法，所述油爐法炭黑的生產(chǎn)包括原料 油裂解反應(yīng)、炭黑煙氣冷卻收集、造粒、干燥的步驟，其特征在于，在原料油裂解反應(yīng)的步驟 中原料油的流量和添加劑的流量通過(guò)流量自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)控制，原料油的流量自動(dòng)控制系 統(tǒng)所用的公式為AF=C1 ? (IA-Ig標(biāo)）*F2,添加劑的流量自動(dòng)控制系統(tǒng)所用的公式為Af =C2 ?(DBP-DBP目標(biāo)）?f15,公式中各參數(shù)的含義為 AF，需要調(diào)整的原料油的流量， C1，原料油流量調(diào)整的系數(shù)，根據(jù)實(shí)踐值確定，為KT6~KT7數(shù)量級(jí)， Ia，吸碘值的實(shí)際測(cè)量值， 設(shè)定的目標(biāo)吸碘值， F，原料油的實(shí)際測(cè)定流量， Af，需要調(diào)整的添加劑的流量， C2，添加劑流量調(diào)整的系數(shù)，根據(jù)實(shí)踐值確定，為KT2~KT3數(shù)量級(jí)， DBP，DBP吸收值的實(shí)際測(cè)定值， DBP目標(biāo)，設(shè)定的目標(biāo)DBP吸收值，f，添加劑的實(shí)際測(cè)定流量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低油爐法炭黑生產(chǎn)中不合格品比例的方法，其特征在 于，所述流量自動(dòng)控制系統(tǒng)利用DCS軟件平臺(tái)進(jìn)行公式的編入。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低油爐法炭黑生產(chǎn)中不合格品比例的方法，其特征在 于，所述流量自動(dòng)控制系統(tǒng)還包括流量計(jì)、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種降低油爐法炭黑生產(chǎn)中不合格品比例的方法，其特征在 于，所述流量計(jì)、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥串聯(lián)在原料油輸送管線上，位于反應(yīng)爐之前。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種降低油爐法炭黑生產(chǎn)中不合格品比例的方法，該方法通過(guò)應(yīng)用科學(xué)的公式和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)了油爐法生產(chǎn)炭黑過(guò)程中原料油流量和添加劑流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，提高了炭黑吸碘值和DBP吸收值的合格率，確保了炭黑質(zhì)量的穩(wěn)定，降低了不合格品的發(fā)生率，克服了使用人工調(diào)節(jié)原料油流量和添加劑流量所造成的各種缺陷。
【IPC分類(lèi)】G05D7-06, C09C1-50
【公開(kāi)號(hào)】CN104793650
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510069403
【發(fā)明人】劉江紅, 馬躍輝
【申請(qǐng)人】龍星化工股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年2月10日