色素炭黑用煤焦油中雜質的控制
一、雜質分類:
炭黑的雜質主要分為物理性雜質和化學性雜質。
1. 物理性雜質
包括水份、焦粒、耐火材料掉下的渣子及設備腐蝕后產生的鐵銹等。水份指標在炭黑產品標準中有明確指標,焦粒、耐火材料渣子及鐵銹在標準中則沒有明確規定,僅以篩余物、機械雜質或灰份的形式要求和控制。煤焦油供應中應對油品機械雜質以篩余物形式,協商確定具體控制指標。
2.化學性雜質
原料油中的一些金屬元素、硫及一些鹽類,對炭黑產品性能影響較大,金屬元素過高會影響炭黑的結構。原料油中硫的50%將進入炭黑中,另外50%則以氧化物的形式進入尾氣中,除腐蝕設備外還會污染環境。原料油是鹽類的主要來源之一。
二、雜質對炭黑使用性能產生影響.
炭黑是橡膠制品的原料,所以,煤焦油中雜質除了影響炭黑產品質量外,最終會對橡膠制品的性能產生影響。
1水份
通常煤焦油產品的水分要求執行國標4%的要求。
2. 機械性雜質
原料油除雜作業,使得煤焦油供應商必須具備倉儲加工能力。當然也取決于在與客戶簽訂合同時的質量要求。不管怎樣,焦粒,耐火材料爐渣和鐵銹等雜質最終會對橡膠制品表面光潔度、成膠性能、拉伸強度、耐曲撓性、抗龜裂性、使用周期等產生影響。
3 硫含量
硫的存在橡膠的早期硫化,甚至引起焦燒,從而使橡膠塑性——彈性的變化提前,進而造成成膠后期拉伸強度和定伸強度下降。因為煤焦油是媒焦化的副產品之一,所以,其硫含量高低,取決于焦化過程中原料煤的供應情況,如:產地、賦存條件等。
4 金屬雜質和鹽類
金屬雜質和鹽類含量過高,將會造成橡膠制品表面龜裂、老化加速和使用壽命縮短。.其中,金屬元素含量過高,會使炭黑的補強性下降,進而影響影響橡膠產品的耐磨性和硬度。傳統煤焦油質量指標中,一般要求煤焦油灰分含量小于等于0.13%。近年來,隨著國際碳黑企業進駐中國,對K、Na離子含量的質量要求,也逐步為多數炭黑企業所接受,通常要求:K離子含量要求不大于2ppm,Na離子含量要求不大于20ppm。
三、雜質的產生及預防
根據統計,2005年炭黑企業原料油結構中,煤焦油占到44.8%,蒽油占到31.2%,乙烯焦油則僅占24%。歷年來,乙烯焦油消耗一直趨于逐年衰減態勢。這主要是成本因素驅使的結果。現如今,炭黑原料油中煤焦油比例已經達到約60%~80%。煤焦油由于重質餾份包括四環以上芳烴和雜環成份高,瀝青含量大,在炭黑生產過程中也使灰份和金屬雜質較高。然而,因原料油供應結構原因,所導致的瀝青含量無法與乙烯焦油條件下相統一的矛盾狀況將會持續存在下去.色素炭黑,特種炭黑