炭黑是橡胶等高分子材料的重要补强材料,也是塑料、油墨、涂料等行业的不可缺少的原料之一。由于橡胶只有添加了炭黑之后才具有耐磨性能和强力,它是汽车轮胎不可缺少的原材料。因此从某种意义上讲,炭黑还是战备物资。远在朝鲜战争、近在科索沃战争期间,美国都曾经对交战国实行炭黑禁运和封锁。在现代科技中,人们发现炭黑实际是一种人类使用最早的纳米材料,它对橡胶的补强性能主要与其具有的纳米尺寸(10~300nm)有关。
由于炭黑生产是一个能源消耗比较大的化工行业,它的原料为煤焦油、蒽油、乙烯焦油、天然气等,而燃料以天然气、煤焦油、乙烯焦油等为主。所以炭黑生产企业基本上都往有煤焦油资源比较丰富的地方集中。因此充分利用焦化厂的副产物——煤焦油和焦炉煤气,显得尤为重要。
根据炭黑行业的发展趋势和能源紧张的现实,结合我院已在5000吨/年炭黑生产装置使用焦炉煤气作燃料、万吨级新工艺炭黑生产技术等成熟技术、应用经验的基础上,对利用焦炉煤气作燃料的万吨级炭黑生产装置进行了总体开发,包括燃料的输送、工艺路线的确定,反应炉型及燃烧器的开发,原料油品质与配比的开发,反应模型与工艺数据包开发,DCS应用技术开发,专用设备开发等。
此项目的开发成功,使我国炭黑行业在原料利用方面的技术水平达到了国际先进水平,实现了符合中国资源的原料、燃料路线,形成了中国自有的特色技术。在炭黑行业处于领先地位,是我国炭黑行业的独创技术。国外至今还没有类似技术的报道。
我国目前炼焦企业普遍为中小企业,绝大多数炼焦企业未对富余的焦炉煤气进行进一步的净化措施,多数企业离城市又比较远,不便于焦炉煤气的经济、有效利用。该技术针对我国的特殊原料进行了综合利用,既回收利用了富余能源,减轻了大气污染,延伸了产品链,同时又拓展了炭黑生产燃料的来源,符合国家的节能减排、发展循环经济的产业政策。
焦炉煤气在万吨级炭黑装置上的应用技术开发先后在平顶山、贵阳项目试车成功后,迅速在山西宏特、黑龙江双鸭山、云南曲靖、云南大为、山东金能、山东联科、山西焦化山西黑马、卡博特(中国)等企业推广应用,累计推广应用了20多套装置。我院通过提供技术转让、工程设计、专用设备制作和工程承包等服务,签订的合同金额已达到5.8亿元。
应用该技术建成的国内多套万吨级炭黑生产装置运行结果表明,该技术成熟,先进、可靠,工艺稳定,产品质量达到GB3778-2003指标要求。而且采用煤气作燃料,燃烧后没有焦粒产生,筛余物比用油作燃料要少得多。
该技术是立足于国内资源的实际情况而开发出来的。预计今后,随着国家的节能减排、环境保护的政策逐步深入和广大人民群众的思想、意识的逐步加强,焦化企业在科学发展方面会更加重视,焦煤加工生产企业本身就有煤焦油和焦炉煤气等资源,因此在焦煤加工生产企业具有推广应用的条件,同时也为企业副产品的深加工提供了应用途径。
何雁、阳柱、杨智勇、何伟疆、范汝新、贺俊、孙圣林、梁涛、王瑞卿、刘健
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