炭黑的湿法造粒和干燥控制.pdf

炭黑的湿法造粒和干燥控制 黄敬彬 (山西聚元炭黑有限公司，030006) 摘要：本文提出了湿法造粒水函数式，干燥机出口炭黑温度超前型控制数学模型和解决干 燥机出口炭黑加热减量控制的新路径，为炭黑湿法造粒和干燥工序参与炭黑制造在线检测全过程 自动控制提供了一个平台。 关键词：炭黑；湿法造粒；干燥；现场总线；以太网；控制 1 前言 在湿法造粒过程中，炭黑与水在搅齿式造粒机里混合，造粒水紧跟下料炭黑量。造粒机 是一个直径为0．50．7m，长约3m的圆柱体。造粒机沿轴向有一个旋转的轴，在轴上沿螺 旋线固定了钢制搅齿，其长度靠近圆筒壁。造粒机轴的转速为300～700转份钟。沿造粒机 不同的部位安装了喷嘴，造粒水通过喷嘴喷向造粒机的轴。对于大部分炭黑，水，炭黑之比大 约为1：1。借助搅齿的作用形成直径0．2～2．0IIuIl湿粒子。如果需要，黏结剂诸如糖蜜、木 质素磺酸盐或糖，可以加入到造粒水中来影响粒子强度。一般说来，所有的炭黑品种都能湿 法造粒。 ， 因为造粒水与炭黑的比值影响粒子的尺寸和增密程度，因此炭黑的DBP吸收值是特别重 要的。造粒水与炭黑的比值是控制湿法造粒的一个重要参数，这个比值是保持恒定的吗?现 代造粒机安装了一个控制装置，它用于造粒机所需动力很灵敏的控制造粒水与炭黑的比值。 本文解决的第一个问题就是造粒水与炭黑的关系。 离开湿法造粒机后，湿粒子必须要干燥，由一个外加热和热烟气通过来补充加热的旋转 窑式干燥机完成。处理能力2--4t／h的干燥机，其直径2～3m，长度15-20m，转速约6r／min。 炭黑的运动和热传递，由干燥机内诸如抄板等附加构件来改善。 ． 在干燥机里，湿炭黑粒子的床层深度和停留时间可用可调围堰来调整。干燥机出I：I炭黑 应的后续作业来改变炭黑的品质。因此，干燥机截面温度的精心控制是非常重要的。然而， 这只能用特殊的控制装置来实现。当离开干燥机时炭黑温度过高的问题可能发生。这是本文 要解决的另一个问题。由于窑式干燥机的绝热性能，它的温度下降缓慢，在包装和供给用户 时，炭黑可能过热。这是本文要解决的又一个问题。 2 炭黑湿法造粒中造粒水的控制 PLC为中 炭黑产品中，用油炉法生产的炭黑已占95％以上。油炉法生产是在一个以DCS 枢的精密控制反应器中进行的。油炉法生产使用的含高芳烃原料油，有来自石油炼制过程的 乙烯焦油、催化裂化渣油、糠醛抽出油和煤焦化过程的煤焦油、葸油、防腐油、屈油等。经 在线预热的来自周围大气的过程空气和燃料油，在衬有耐火材料的反应器燃烧段中燃烧，产 生高温热动能环境；喷入的原料油在反应段毫秒级瞬间生成炭黑和烟气；在急冷段对炭黑烟 气喷水急冷，终止炭黑反应。炭黑烟气进入主袋滤器，滤袋将炭黑从烟气中分离出来。炭黑 被风送再分离成“松散炭黑，进入湿法造粒系统。在湿法造粒机中，松散炭黑被加入的定量． mln湿炭黑粒子。在干燥 造粒水湿润，在动量的作用下排气、成核、长大、抛光成0．5-2．0 机中被干燥成炭黑产品。 炭黑原料油对炭黑产品品质有本质的影响。主要表现在炭黑技术标准中不能凸现的表面 化学性质、聚集体物理形态方面对炭黑品质的影响。我提及的“周围大气的过程空气’“燃 料油 “原料油 “急冷水 “耐火材料，是想凸现不大被人们注意的要素对炭黑品质 的影响。它们甚至对湿炭黑中的含水率都有一些影响。 目前，湿法造粒控制还是用造粒机电机功率串级控制造粒水量的控制体系。湿粒子含水 量约为50％，取决于炭黑品种。 实际上，湿法造粒过程中炭黑与造粒水之间存在着一定的关系。 湿炭黑中的适中含水率是炭黑DBP吸收值的函数： “ H=0．32DBP--I-12．32 式中，H．——湿炭黑中的含水率，％； ‘ DBPL——欲造粒炭黑的DBP吸收值。 欲造粒干炭黑与