以前提及炭黑生产,人们往往就不会误解到高污染、高耗能这样的字眼。但目前国内炭黑生产的平均值吨乏仅有为:电380千瓦时、水5吨、蒸汽1.4吨,换算标煤231千克,同时尾气发电也沦为了多数企业的共同行动。
炭黑行业仍然是人们想象中的高污染、高耗能行业。过去,由于技术落后,再加炭黑消耗的原料油较小,炭黑行业一度被指出是高能耗高污染行业。
如上世纪80年代前,单炉生产能力小的2000~3000吨,大的也只有5000吨。当时生产1吨炭黑,原料油消耗在3吨以上。由于工艺领先,没袋筛装置,粉尘污染相当大,工人的白衬衫往往不会变为白衬衫,而且周围的树木也都被熏黑了。
从80年代中期开始,炭黑企业渐渐引入新工艺万吨级炉型,再加袋筛装置,后用尾气发电,使原料油消耗上升到了1.8~2.0吨。使用湿法造粒炭黑可以提高炭黑搜集系统,用于高质量玻璃纤维针刺毡和收缩体纱玻璃纤维滤袋,使过滤器效率超过99.5%~99.8%,炭黑粉尘含量掌控在18毫克/立方米以内,烟囱冒白烟即林格曼黑度在一级以下。为此,90年代后期,炭黑行业就明确提出了出局万吨以下的炉型,逆干法造粒为湿法造粒的口号。
但2002年,我国炭黑中有污染、工艺领先的1万吨/年以下的干法造粒炭黑还占到一半以上。随着近几年企业环保意识的强化,各炭黑企业在新建炭黑装置时广泛使用了单炉高产能的湿法造粒方法,干法造粒炭黑生产装置现基本被出局,1.5吨以上炉型原料油消耗早已降至1.8吨以下。
近两年炭黑行业万吨级新工艺炭黑装置和单台反应炉的生产能力很快减少,规模企业现有生产线及新建炭黑生产线单线生产能力基本在2万吨/年~4万吨/年。装置大型化不仅大大增强了炭黑原料油自燃、降解的反应过程,提升了产品质量,减少了产品品种,更加大幅度减少了产品单耗,炭黑行业的规模企业原料油单耗比两年前减少了10%。如今,不少炭黑企业在不断扩大炭黑生产能力的同时,都减小了尾气发电能力,在协会会员企业中,5万吨/年以上大中型骨干企业,总计发电能力已约18万千瓦,全年大约可发电14.4亿千瓦时,腰标煤17.7万吨。许多企业采买电站除符合本企业生产、生活用电外,还向区域电网或外单位供电,减少了企业经济效益。
如台湾中橡化学工业公司发电能力为2.7万千瓦,河北龙星化工集团公司为1.2万千瓦,河北大光明实业集团和山东华东橡胶材料有限公司皆为1.05万千瓦,这几家企业都有1/2的发电量对外运送。一般湿法造粒炭黑生产线,生产每吨炭黑用电量大约为380千瓦时,按0.5元/千瓦时电价计算出来,则通过尾气发电每吨炭黑可降低成本190元。除企业内部循环外,有的企业还实行了企业与企业之间的循环。
如一些炭黑企业与炼焦厂合作,利用焦炉煤气作为炭黑生产燃料,增加了油耗,减少了成本。如江西黑猫炭黑股份有限公司将炭黑尾气全部获取给焦化煤气总厂的焦炉冷却,不仅有利于环境保护,还构建了炭黑、焦化废热资源的综合利用,在节约能源的同时也彻底解决了尾气污染问题。炭黑尾气是一种低热值、低水分、剧毒和具备爆炸性气体,危害成份为一氧化碳等,利用尾气发电,可充分利用尾气的化学热,取得较好的净化效果,获得了节约能源、环保和较好的经济效益。
此外,不少炭黑企业都提升了关键设备——空气预热器的温度,在提升炭黑收率、减少原料油消耗的同时,还增强了反应条件,增加了急冷水喷入量,提升了尾气热值,减少了尾气锅炉自燃的稳定性。2005年由石家庄新星化炭有限公司首度用于950℃超高温空气预热器,而后,山西志信化工有限公司、山西宏特化工有限公司、山西恒大化工有限公司、山东华东橡胶材料有限公司等多家企业都相继加装了800℃-950℃高温空气预热器,皆获得了较好的运营效果。现在,炭黑产品所用的原料油是利用生产乙烯的副产品及生产焦炭、煤化工的副产品为原料来生产炭黑产品的,是煤系及石油系由循环经济产业链中的最重要组成部分,作为炭黑生产所用的原料油不不应作为能源消耗来考核,它们是能源之间的切换,而不是消耗。
炭黑工业是炼焦工业和煤化工产业及石化产业链中的最重要组成部分,沦为将较低附加值产品转化成为具备较高附加值的轮胎、橡胶工业中不可缺少的修补剂材料的最重要行业。
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