利用炭黑油调整沥青类产品结构的研究

利用炭黑油调整沥青类产品结构的研究

张展

（化工事业部西部焦油精制作业区）

摘要：沥青类产品是煤化工产业中产量最大的产品。近年来随着煤化工产能的扩大，沥青的产量连年增加，沥青类产品的下游市场需求接近饱和。炭黑油作为沥青的深加工产物，既可以增加沥青产品的附加值，也可以缓解沥青市场需求饱和的压力。开发炭黑油产品，稳定炭黑油产品的质量指标，是在市场形势连续变化的情况下，增加沥青类产品盈利能力的重要手段。

关键词：市场饱和；产品结构；质量指标

1 研究背景

1.1 市场分析

煤焦油行业是一个比较传统的行业，尽管近30年来受到石油化工行业的激烈竞争，煤焦油行业仍然具有很大的潜力，尤其近几年来随着钢铁也的发展，钢铁产能的扩大，焦炭需求量增加，煤焦油产量也增加，所以煤焦油资源的高效利用引起了人们的广泛关注。目前全世界每年生产煤焦油近2000万吨，而每年实际加工的煤焦油量仅约为1600万吨，其中前苏联有280万吨，美国200万吨，日本180万吨，德国160万吨。沥青类产品的收率接近50%，年产量连年增长，需求已经接近饱和。

炭黑油的原料为沥青、蒽油和重油，主要用于碳素行业。1.2 来源

目前，中国硫酸铵主要来自三大领域：焦化、己内酰胺和其它行业(硫酸尾气脱硫、电厂脱硫、丙烯腈等)，作为副产品生产。

1.3 技术指标

与硫酸铵相关的产品质量标准有四个，分别是GB535-1995硫酸铵国家标准、电力行业副产硫酸铵标准DL/T 808-2002和GB/T 23349-2009 肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标标准，以及试剂硫酸铵标准GB/T 1396-1993。农业中主要使用GB535-1995标准，要参数指标分别如下所示：

表1 硫酸铵国家标准

项目

指标

优等品一等品合格品

外观白色结晶，无可见机械杂质无可见机械杂质氮（N）含量（以干基计）≥21.0 21.0 20.5 水分（H2O）≤0.2 0.3 1.0 游离酸（H2SO4）含量≤0.03 0.05 0.20 铁（Fe）含量* ≤0.007 ——

砷（As）含量* ≤0.00005 ——

重金属（以P6计）含量* ≤0.005 ——

水不溶物含量* ≤0.01 ——

注：*硫酸铵作农业用时可不检验铁、砷、重金属和水不溶物含量等指标。

2 用途

国内外普遍用作化肥使用。此外，在化学工业、医药、纺织、制革和食品等工业方面，也得到了广泛应用。硫酸铵在工业上主要用于制备硫酸钾、过硫酸铵、稀土开采、医药、染料、皮革加工药剂的原料等。

2.1 农业应用

硫酸铵是一种优良的氮肥（俗称肥田粉），是我国生产最早的氮肥品种之一，20世纪60年代以

前曾是氮肥的主体，氮素形态是铵离子(NH4+)，属氨态氮肥，含有氮、硫两种营养元素，由于具有肥效快、稳定性高等优点，可用于作物追肥、种肥、基肥等，但是长期使用可能导致土壤板结。硫酸铵不含氯离子，在一些禁氯作物上普遍施用，是团粒法复混肥的主要原料之一。硫酸铵为生理酸性速效氮肥，一般比较适用于小麦、玉米、水稻、棉花、甘薯、麻类、果树、蔬菜等作物。此外硫酸铵对一些喜硫作物如柑橘、大豆、甘蔗、甘薯、花生等有明显增效作用。对于土壤而言，硫酸铵最适于中性土壤和碱性土壤。

作为肥料硫酸的施用方法有以下：

（1）作基肥。硫酸铵作基肥时要深施覆土，以利于作物吸收。

（2）作追肥。这是最适宜的施用方法。根据不同土壤类型确定硫酸铵的追肥用量。对保水保肥性能差的土壤，要分期追施，每次用量不宜过多；对保水保肥性能好的土壤，每次用量可适当多些。土壤水分多少也对肥效有较大的影响，特别是旱地，施用硫酸铵时一定要注意及时浇水。至于水田作追肥时，则应先排水落干，并且要注意结合耕耙同时施用。此外，不同作物施用硫酸铵时也存在明显的差异，如用于果树时，可开沟条施、环施或穴施。

（3）较适于作种肥。因为硫酸铵对种子发芽无不良影响。

硫酸铵作为肥料使用时有以下注意事项：

（1）不能与其他碱性肥料或碱性物质接触或混合施用，以防降低肥效。

（2）不宜在同一块耕地上长期施用硫酸铵，否则土壤会变酸造成板结。如确需施用时，可适量配合施用一些石灰或有机肥。但必须注意不能和石灰混施，以防止硫酸铵分解，造成氮素损失。一般两者的配合施用要相隔3～5 天。

（3）不适于在酸性土壤上施用。

2.2 工业应用

硫酸铵还可以应用在化学工业上，与食盐进行复分解反应制造氯化铵，与硫酸铝作用生成铵明矾，与硼酸等一起制造耐火材料。加入电镀液中能增加导电性。也是食品酱色的催化剂，鲜酵母生产中培养酵母菌的氮源，酸性染料染色助染剂，皮革脱灰剂。此外，还用于啤酒酿造，化学试剂和蓄电池生产等。还有一重要作用就是开采稀土,开采以硫酸铵作原料，采用离子交换形式把矿土中的稀土元素交换出来，再收集浸出液简单过滤分离后晒干成稀土原矿，每开采生产1吨稀土原矿约需5吨硫酸铵。

3 硫酸铵生产复合肥的工艺方法

复合肥是指至少含有氮、磷、钾三种成分中的任何两种的肥料。其生产工艺较之基础肥料要复杂一些。目前,肥料的复合化、专用化已成为化肥工业发展的趋势和方向。专用复合肥在提高作物产量和质量等方面起着巨大的作用。复合肥的生产方法有多种,主要根据所生产的配料体系和一些实际情况来进行选择。目前常用复合肥的生产工艺有料浆法、固体团粒法、部分料浆法、熔体法、掺混法、挤压法等。

3.1 料浆法

以磷酸、氨为原料，利用中和器、管式反应器将中和料浆在氨化粒化器中进行涂布造粒，在生产过程中添加部分氮素和钾素以及其他物质，再经干燥、筛分、冷却而得到NPK复合肥产品，这是国内外各大化肥公司和工厂大规模生产常采用的生产方法。

磷酸可由硫酸分解磷矿制取，有条件时也可直接外购商品磷酸，以减少投资和简化生产环节。该法的优点是既可生产磷酸铵也可生产NPK肥料，同时也充分利用了酸、氨的中和热蒸发物料水份，降低造粒水含量和干燥负荷，减少能耗，此法的优点是：生产规模大，生产成本较低，产品质量好，产品强度较高。由于通常需配套建设磷酸装置及硫酸装置，建设不仅投资大，周期长，而且涉及磷、硫资源的供应和众多的环境保护问题（如磷石膏、氟、酸沫、酸泥等），一般较适用于在磷矿加工基地和较大规模生产、产品品数不多的情况。如以外购的商品磷酸为原料，则目前稳定的来源和运输问题及价格因素是不得不考虑的，近年来，由于我国磷酸工业技术和装备水平的提高，湿法磷酸作为商品进入市场有了良好的条件，在有资源和条件的地区建立磷酸基地，以商品磷酸满足其它地区发展高浓度磷复肥的需要，正在形成一种新的思路和途径，市场需求必将促进这一行业发展，也必将解决众多地区原料磷酸的需求问题。拥有该种生产技术的外国公司主要有挪威的norsk hydro、西班牙incro、espindsea、法国的AZF、KT、美国的Davy/TVA等。国内的主要生产厂家有：中阿化肥有限公司、江西贵溪化肥厂、云南云峰化工公司、南京南化磷肥厂、