色素碳黑的生产装置（1）

    炭黑生产装置主要分原料的处理和输送装置、燃烧及反应装置、冷却和换热装置、收集和输送装置以及造粒包装装置。以下简述之：

    （1）原料的储存加工及输送装置

    由于生产炭黑的原料都是来自焦化厂和石油化工厂的副产品。一般来说都属于重油质的范围，其相对密度较大、黏度较高，而且含水量也较高（一般在5%或更大）。原料油的这些特性是不能满足炭黑生产的要求。所以必须进行处理以满足炭黑生产的要求。

    在国外，一般由专门的工厂按要求对炭黑生产的原料油进行加工配制后，作为成品油供应炭黑生产工厂。而在我国，则由炭黑生产厂自行加工配制以满足生产的需要。这就需要油储罐、油料的过滤器、油料的脱水装置以及输送油料的油泵。

    各炭黑生产工厂，为了保证生产的稳定，根据生产规模、油源的情况而设置不同数目的储罐，储罐内设有蒸汽排管，以便对储罐内的油品进行加热，使其温度保持在80~85℃，以便原料油的输送。

     油源原料油中存在不同程度的机械杂质，而且在加热的过程中，局部过热油类中的胶质和沥青也会部分转化为硬碳，这些杂质不清除，会损坏输油设备，并堵塞油喷嘴，影响炭黑的稳定生产和影响产品质量。一般都采用花篮式网状过滤器。这种过滤器过滤面积大，容易更换。而目前采用国外引进的自动清渣过滤器效果也较好。

    由于原料油之中水分较高，对产品的产量和质量有很大的影响，一般炭黑生产上对原料油的含水量要求不大于0.055%，所以必须通过必要的手段来保证去除原料油中的水分，也就是要对原料油进行“脱水”。常用的脱水方法有静置脱水、蒸发脱水、水蒸发器脱水和通汽蒸吹脱水等方法。静置脱水就是利用水和油的相对密度不同，而使其分层后将其分离。蒸发脱水就是通过间接加热的办法使水中的油汽化后逸出已达到脱水的目的。以上两种方法脱水时间长，且脱水质量难以保证，一般只是作为原料脱水的辅助措施。水蒸发器脱水是将需脱水的油料经油泵抽出送至加热器，把油料加热到140℃后送到脱水塔。塔内部结构为伞型，其目的是油料进塔后，加大油料蒸发面积，形成很薄的油膜，使其脱水速度加快。从塔出来的油料再进入闪蒸罐，进行二次分离脱水并作降膜处理，最后由无水泵条到中间罐，等待化验。化验合格可作为原料使用。如化验不合格可再行进行脱水。另一种使用得比较广泛的是采用热空气脱水，它不同于上述的几种方法，而是采用间隙式。先把需脱水的油料加热到70~90℃，然后均匀通入大量空气，使脱水油料在容器内剧烈地搅动，这样强化油料的传热和传质过程，使蒸发表面剧烈增加，以达到脱水的目的。该方法工艺简单，运行可靠，成本低，操作简单，脱水效率也较高。

    生产炭黑的油料在使用之前，还需进行配制、预热，在此过程中就依靠各种油泵来完成油料的输送任务。常用的油泵有齿轮泵、螺杆泵以及高效的喷射泵来满足压头的要求。同时，因油料黏度较高，必须经过加温预热，降低油的黏度，用以改善其输送和雾化的效果。通常使用蒸汽或炭黑烟气来预热油，常用的有板式换热器或管式换热器等间换热的方式来预热油。当前，较为先进的油预热方式是在线换热，也就是利用专用的管式换热器来预热油。在油预热器内，原料油走管程，高温的炭黑烟气走壳程，这样的换热后，可使油温升高近300℃。

    炭黑生产还必须有助燃空气。燃烧所需供应的空气及其空气的预热，对炭黑生产来说是很关键的。它影响着产品的质量和成本。在炭黑生产中，对燃烧用空气来说，处理需要一定流量外，还需较高的压头。所以都选用罗茨风机或多级离心风机，来保证其足够的压头。

    炭黑生产中燃烧用空气的预热，一般都采用在线炭黑烟气来加热空气的方式，通常采用列管式换热器，也就是空气预热器，高温炭黑烟气走管程，而空气走壳程，通过热交换来提高空气的温度。目前空气的预热温度最高可达800℃以上。由于在该换热器内，进行热交换的两种介质都是气态的。而且工作温度很高，这就对该换热器的设计、制作以及材料的要求都很高，在壳体及列管上都要进行热补偿以满足其工作的可靠性。当前的技术已能满足炭黑生产的需要，国内也已经能生产650~950℃的空气预热器。

    在炭黑生产中，还需用到工艺水。主要是用于炭黑生产过程中的急冷用水和湿法造粒用水。因为工艺水的水质好坏影响到产品的质量，所以，必须进行处理以满足其要求。一般通过电渗析装置或用于阴阳离子交换器进行脱盐处理。 

    在炭黑生产中，还需用一定量的压缩空气，作为燃料油和添加剂的雾化载体。另外，压缩空气还作为一些自动化控制元件的动力和脉冲袋滤器的振打用气。