色素碳黑的生產裝置（1）

    炭黑生產裝置主要分原料的處理和輸送裝置、燃燒及反應裝置、冷卻和換熱裝置、收集和輸送裝置以及造粒包裝裝置。以下簡述之：

    （1）原料的儲存加工及輸送裝置

    由于生產炭黑的原料都是來自焦化廠和石油化工廠的副產品。一般來說都屬于重油質的范圍，其相對密度較大、黏度較高，而且含水量也較高（一般在5%或更大）。原料油的這些特性是不能滿足炭黑生產的要求。所以必須進行處理以滿足炭黑生產的要求。

    在國外，一般由專門的工廠按要求對炭黑生產的原料油進行加工配制后，作為成品油供應炭黑生產工廠。而在我國，則由炭黑生產廠自行加工配制以滿足生產的需要。這就需要油儲罐、油料的過濾器、油料的脫水裝置以及輸送油料的油泵。

    各炭黑生產工廠，為了保證生產的穩定，根據生產規模、油源的情況而設置不同數目的儲罐，儲罐內設有蒸汽排管，以便對儲罐內的油品進行加熱，使其溫度保持在80~85℃，以便原料油的輸送。

     油源原料油中存在不同程度的機械雜質，而且在加熱的過程中，局部過熱油類中的膠質和瀝青也會部分轉化為硬碳，這些雜質不清除，會損壞輸油設備，并堵塞油噴嘴，影響炭黑的穩定生產和影響產品質量。一般都采用花籃式網狀過濾器。這種過濾器過濾面積大，容易更換。而目前采用國外引進的自動清渣過濾器效果也較好。

    由于原料油之中水分較高，對產品的產量和質量有很大的影響，一般炭黑生產上對原料油的含水量要求不大于0.055%，所以必須通過必要的手段來保證去除原料油中的水分，也就是要對原料油進行“脫水”。常用的脫水方法有靜置脫水、蒸發脫水、水蒸發器脫水和通汽蒸吹脫水等方法。靜置脫水就是利用水和油的相對密度不同，而使其分層后將其分離。蒸發脫水就是通過間接加熱的辦法使水中的油汽化后逸出已達到脫水的目的。以上兩種方法脫水時間長，且脫水質量難以保證，一般只是作為原料脫水的輔助措施。水蒸發器脫水是將需脫水的油料經油泵抽出送至加熱器，把油料加熱到140℃后送到脫水塔。塔內部結構為傘型，其目的是油料進塔后，加大油料蒸發面積，形成很薄的油膜，使其脫水速度加快。從塔出來的油料再進入閃蒸罐，進行二次分離脫水并作降膜處理，最后由無水泵條到中間罐，等待化驗�；�驗合格可作為原料使用。如化驗不合格可再行進行脫水。另一種使用得比較廣泛的是采用熱空氣脫水，它不同于上述的幾種方法，而是采用間隙式。先把需脫水的油料加熱到70~90℃，然后均勻通入大量空氣，使脫水油料在容器內劇烈地攪動，這樣強化油料的傳熱和傳質過程，使蒸發表面劇烈增加，以達到脫水的目的。該方法工藝簡單，運行可靠，成本低，操作簡單，脫水效率也較高。

    生產炭黑的油料在使用之前，還需進行配制、預熱，在此過程中就依靠各種油泵來完成油料的輸送任務。常用的油泵有齒輪泵、螺桿泵以及高效的噴射泵來滿足壓頭的要求。同時，因油料黏度較高，必須經過加溫預熱，降低油的黏度，用以改善其輸送和霧化的效果。通常使用蒸汽或炭黑煙氣來預熱油，常用的有板式換熱器或管式換熱器等間換熱的方式來預熱油。當前，較為先進的油預熱方式是在線換熱，也就是利用專用的管式換熱器來預熱油。在油預熱器內，原料油走管程，高溫的炭黑煙氣走殼程，這樣的換熱后，可使油溫升高近300℃。

    炭黑生產還必須有助燃空氣。燃燒所需供應的空氣及其空氣的預熱，對炭黑生產來說是很關鍵的。它影響著產品的質量和成本。在炭黑生產中，對燃燒用空氣來說，處理需要一定流量外，還需較高的壓頭。所以都選用羅茨風機或多級離心風機，來保證其足夠的壓頭。

    炭黑生產中燃燒用空氣的預熱，一般都采用在線炭黑煙氣來加熱空氣的方式，通常采用列管式換熱器，也就是空氣預熱器，高溫炭黑煙氣走管程，而空氣走殼程，通過熱交換來提高空氣的溫度。目前空氣的預熱溫度最高可達800℃以上。由于在該換熱器內，進行熱交換的兩種介質都是氣態的。而且工作溫度很高，這就對該換熱器的設計、制作以及材料的要求都很高，在殼體及列管上都要進行熱補償以滿足其工作的可靠性。當前的技術已能滿足炭黑生產的需要，國內也已經能生產650~950℃的空氣預熱器。

    在炭黑生產中，還需用到工藝水。主要是用于炭黑生產過程中的急冷用水和濕法造粒用水。因為工藝水的水質好壞影響到產品的質量，所以，必須進行處理以滿足其要求。一般通過電滲析裝置或用于陰陽離子交換器進行脫鹽處理。 

    在炭黑生產中，還需用一定量的壓縮空氣，作為燃料油和添加劑的霧化載體。另外，壓縮空氣還作為一些自動化控制元件的動力和脈沖袋濾器的振打用氣。