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1、催化裂化油浆中催化剂粉末的分离摘要：文章采用破乳-絮凝沉降分离工艺处理湛江东兴催化裂化油浆，在实验室考察 了破乳剂和絮凝剂加量、沉降温度及沉降时间对催化裂化油浆中催化剂粉末脱除的影 响。选择NS-885为破乳剂，添加量110g/g，聚丙烯酰胺为絮凝剂，用量1000M g/g, 加入30%的葡萄糖水溶液，沉降温度90C，时间8 h,可以有效地脱出油浆中催化剂 粉末，油浆中固体粉末的脱除率可达78.64%。关键词：催化裂化油浆；破乳；絮凝；催化剂粉末；固体粉末脱除率目录催化裂化油浆催化剂固体粉末分离错误！未定义书签。第一章绪论31.1油浆综合利用的背景31.2综合利用催化裂化油浆的可行性41.3油
2、浆的净化分离技术分析41.4化学沉降剂技术分析51.4.1沉降剂的技术分析51.4.2破乳剂技术分析61.4.3沉降技术分析61.5本文研究的目的和内容7第二章实验部分82.1实验药品82.2实验仪器与设备82.3原料性质的测定方法82.4原料性质92.5实验流程9第三章结果与讨论113.1破乳剂的筛选与量的选择 113.2絮凝剂（聚丙烯胺）量的选择123.3不同沉降温度的影响133.4不同沉降时间的影响14第四章结论15参考文献16第一章绪论1.1油浆综合利用的背景能源是一个国家经济增长和社会发展的重要物质基础。我国是一个能源消耗大 国，能源更为紧缺。随着经济的发展，尤其是近年来国际石油价格
3、大幅走高，我国石 油的供需矛盾将会不断加剧，能源紧张局面日益突出，同时，不可再生的石化能源正 面临枯竭的危险，能源短缺和能源消费所引起的环境问题己经成为制约我国可持续发 展的瓶颈之一。据估计，现在世界常规石油可采储量约3500亿吨。目前年产42亿吨，预计2035年 前后产量将达到峰值，在一段时期保持略有波动的稳定产量，然后逐步下降。我国情 况同样不容乐观，预计2050年前国内年产量2亿吨左右，然后缓慢下降。由于需求持 续增长，势将面临供不应求的局面，因此必须尽早采取一系列补充替代措施。根据我 国经济发展速度，2020年原油消费至少将达4.5亿吨，若缺口额全靠进口原油，则进 口依赖程度将达55%
4、以上；2050年原油消费将达7亿吨（若不采取多种节油措施，数值 将是9亿吨以上），全球性的石油供应短缺和我国对石油需求的不断增大是今后的主要 趋势，这对我国能源安全十分不利。所以现在必需在现有石油加工工艺中改善，将原 油的利用价值进一步提咼。催化裂化是炼油行业的一个重要的二次加工手段，是生产液化石油气和高辛烷 值汽油的主要装置，我国到1998年底炼油能力已达24455万吨/年，催化裂化能力已 达8429万吨（含催化裂解167万吨/年），约占原油加工量的34.4%，传统的蜡油原 料明显不足，为扩大原料来源，提高炼油行业的加工深度，向深加工要效益，故在原 料中掺入一定量的常压渣油、焦化蜡油，减压渣
5、油，导致原料越来越重，质量越来越 差。原料中烷烃最容易裂化，环烷烃类次之，芳烃类化合物最难裂化，故反应产物中 稠环芳烃和胶质等越来越多，生焦越来越多，导至再生温度提高，装置处理能力下降。 国内炼厂都采取减少油浆回炼比，外甩部分油浆的措施，像南京炼油厂从1986年开 始甩油浆，FCC进料150吨/时，有10吨油浆返回进料，外甩油浆8吨左右，约占进 料的5%，结果再生器温度降低15C左右，装置处理能力约提高10%，当然各炼厂情 况不完全相同，外甩油浆量在510%，我国每年排放油浆总量达750万吨左右。如果这些油浆直接排放掉，不但会浪费日益缺少的石油资源，还会造成严重的 环境污染。因此我们必须发展对
6、催化裂化油浆的综合利用。1.2综合利用催化裂化油浆的可行性油浆中含有催化裂化流化床中夹带出来的催化剂微颗粒，其颗粒含量一般为 100080000卩g/g,微颗粒直径约5p m左右，随流化床操作而异。油浆中固体含 量脱至500g/g时，可以用来生产炭黑或橡胶填充剂；脱至100g/g时，可以用来 生产针状焦；脱至1020g/g时，可以用来生产碳纤维。因此，脱除油浆中的固 体物质是利用好油浆的前提。1.3油浆的净化分离技术如何脱除催化油浆中的催化剂粉末是一个热门课题。脱除FCC油浆中催化剂 粉末的技术有：自然沉降技术、静电分离技术、过滤分离技术、离心分离技术、沉降 剂脱除技术等。自然沉降技术具有设备
7、简单、运行成本低、操作容易等特点，被很多厂家 所采用。但其净化效率较低，速度慢，时间长，而且沉降需要大量的储罐，不安全，因 此此法只用于油浆中微颗粒的简单分离。现已逐渐被淘汰。静电分离技术是美国70年代发展起来的一种新型液固体系分离技术，适用 于固体颗粒直径很小（10- 510- 6m）颗粒浓度相对较低且液相电阻率又较大的体 系。由于其具有分离速度快、效果好、操作简便、维修费用低、流体压降小而不 需要增加动力设备、设备紧凑、安装方便等优点,在国外得到了广泛的应用。静电分离技术是基于“点吸附”原理，使含微颗粒的液流流经电场作用下 的填料床层，微颗粒在高压电场中被极化，并被吸附在填料上（如玻璃珠）
8、，从而使 液流得以净化。当填料床层因吸附微颗粒达饱和后，采用反冲洗液流流经床层使填料 再生，然后再进行下一轮的吸附操作。虽然国内已掌握此项技术，华东理工大学联合 化学反应工程研究所对静电分离过程的机理也进行了一定的研究，但对较深入的问 题还未完全掌握，操作经验也不够丰富，尚不能形成设计能力。加上静电分离效果受 油浆性质和操作条件的影响较大，特别对胶质沥青质较高的重油催化裂化油浆的适 应性不好。所以此项技术在国内难以推广。过滤技术是通过一种过滤介质将油浆中的催化剂粉末拦截在油浆以外而实现 分离净化的，过滤介质为不锈钢粉末或丝网烧结而成的多孔金属过滤器。目前过滤技 术在国内应用较为普遍，大约已有十
9、几套过滤装置建成投用，其中多数为进口设备 和技术。虽然过滤方技术的净化效果较好，但投资较高，而且，过滤操作通常在 300 C以上的高温条件下进行，像重油催化裂化油浆这样的物料容易生焦使滤孔堵 塞，导致过滤器性能下降甚至无法运行。离心分离技术是将油浆经换热器换热至150C300C,进入高温离心分离机 进行离心分离，离心时间约210分钟，离心转速为30005000转/分，脱固率为 9298%得到固含量为0.02%的澄清油。此项技术的分离效果较好，但是操作条件是 在高温，高速的条件下进行，运转的成本和安全系数要求较高。化学沉降剂技术是近年来发展起来的一种经济有效的技术，所用的沉降剂能 显著提高催化剂
10、粉末的沉降速度和脱除程度，该方法不但操作简便,而且投资少。中国专利7-9报道采用破乳一絮凝法脱除油浆中的固体粒子，但没有给出具 体工艺条件对催化裂化油浆中固体粒子脱除的影响，同时存在沉降时间过长的问题。 本文以湛江东兴催化裂化油浆为对象，考察了破乳剂、絮凝剂、沉降温度及沉降时间 对油浆中固体催化剂粉末脱除的影响，获得较为优化的工艺条件。1.4化学沉降剂技术1.4.1沉降剂的技术催化剂颗粒在FCC油浆中分散存在2个原因：（1）催化剂粉末具有一定的极性， 它可以吸附于FCC油浆中的表面活性剂上，由此而均匀地分散在FCC油浆中；（2）催化 剂粉末表面带有一定的电荷，随电荷密度的增大，质点间的静电排斥
11、力增大，固体颗粒 易于分散，且分散稳定性越高，质点越不易沉降。FCC油浆沉降剂的沉降包括凝聚和絮 凝2个过程。前者借助凝聚剂，中和固体质点表面的电荷，使其克服固体质点间的静电 排斥力，稳定脱除颗粒，并形成细小凝聚体。后者是凝聚体在有机高分子絮凝剂的桥连 作用下，生成絮凝体，此过程也存在电荷的中和作用。有机高分子絮凝剂，通过自身的 极性或离子基团与质点形成氢键或离子对，加之范德华力作用而吸附在质点表面，在 质点间进行桥连作用，形成絮状沉淀。本文采用聚丙烯胺为沉降剂，因为催化裂化油浆中的固体催化剂粉末主要是在催 化裂化装置高温和流化条件下因催化剂被磨损或受热应力破裂而形成的细微 Al2O3-SiO
12、2晶体颗粒。这些固体粉末在油浆中高度分散，油浆中的胶质、沥青质以及 硫、氮和金属化合物等杂质的存在，对悬浮颗粒的分散有促进和稳定作用。因此单纯 靠重力自然沉降分离是很困难的。加入聚丙烯胺对油浆中催化剂粉末具有抗扩散或凝 聚作用，可加速催化剂粉末沉降。因为聚丙烯酰胺能够与被油包裹的催化剂微粒形成 强的界面亲合力，这种作用力可以是化学结合力、物理作用力、静电作用力或范德华 力,或者是这几种作用力的结合。所形成的界面作用力具有阻止固体催化剂微粒分散 的作用，能促进微粒凝聚形成絮团或淤泥，从而可缩短沉降时间,易于从油浆中沉降分 离。1.4.2破乳剂技术由于一些固体难溶于水，当这些固体一种或几种大量存在
13、于水溶液中，在 水力或者外在动力的搅动下，这些固体可以以乳化的状态存在于水中，形成乳 浊液。理论上讲这种体系 是不稳定的，但如果存在一些表面活性剂（土壤颗粒等） 的情况下，使得乳化状态很严重，甚至两相难于分离，最典型的是在油水分离 中的油水混合物以及在污水处理中的水油混合物，在此两相中形成比较稳定的 油包水或者水包油结构，其理论基础是“双电层结构”。在此情况下，投入一些药剂，以破坏稳定的双电层结构，以及稳定乳化体 系，从而达到两相分离的目的。使用的这些为了达到破坏乳化作用的药剂称之 为破乳剂。破乳剂是一种表面活性物质，它能使乳化状的液体结构破坏，以达到乳化 液中各相分离开来的目的。原油破乳是指
14、利用 破乳剂的化学作用将乳化状的 油 水混合液中油和水分离开来，使之达到原油脱 水的目的，以保证原油外输含 水 标准。有机相与水相的有效分离，一种最简单的有效方法是采用破乳剂，消 除乳化形成具有一定强度的乳化界面，达到两相分离。然而不同的破乳剂对有 机相破乳能力是不同的，破乳剂的性能直接影响两相分离效果。青霉素生产过 程中，一个重要程序是用有机溶剂（如醋酸丁酯）从青霉素发酵液中萃取青霉 素，由于发酵液中含有蛋白质、糖类、菌丝体等的复杂物，萃取时有机相与水 相的界面不清，呈一定强度的 乳化区，对成品得率影 响很大。为此必须使用破 乳剂破乳，消除乳化现象，达到两相快速有效 分离。1.4.3沉降技术
15、本实验采用自然沉降法。沉降过程通常在沉降器内仅依靠重力作用进行。催化剂 颗粒在沉降器内的沉降速度与颗粒大小、颗粒密度、油浆粘度和密度等因素有关，一 定温度条件即油浆粘度不变的情况下，催化剂颗粒尺寸、密度越大，油浆密度越 小颗粒沉降速度越快。自然沉降法具有设备简单、投资少、运行成本低、操作容易等 特点，但自然沉降法设备庞大，占地面积多，分离时间长，如当温度为250C时，沉 降深度为0.6m，催化剂颗粒去除率达85%时，所需的沉降时间为20000多小时，且由 于油浆中的胶质、沥青质对于油浆一颗粒分散体系中催化剂颗粒具有分散作用，阻碍 其沉降，催化剂颗粒直径越小，这种阻碍作用越大，一般对直径小于20 “m的催化剂 颗粒靠自然沉降的方法很难脱除。加入葡萄糖溶液的作用是为了增进油浆中的水分的脱除率。1.5本文研究的目的和内容本文研究主要内容是分析催化裂化油浆性质，如四组分、金属含量、元素组成、残炭、 灰分，考察破乳剂、沉降剂种类及用量对催化剂脱除率的影响，催化裂化油浆深加工 方案的研究。目的是为了确定较优的沉降方案。第二章实验部分2.1实验药品药品生产厂葡萄糖信宜市粤西葡萄糖有限公司聚苯酰胺（分析纯）天津市光复精细化工研究所2.2实验仪器与设备实验仪器与设备生产厂家型号石油密度计全浸泡式水银温度计电热恒温水浴锅武汉精华科教仪器有限公司HHSSZ-8马弗炉上海金泸
