全白土型催化劑降低白粉含量的改進(jìn)研究

金 燕黃全晶任世科

（1.蘭州石化公司環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理部 甘肅 蘭州 730060；2.蘭州石化公司研究院 甘肅 蘭州 730060）

0 前言

蘭州石化公司催化劑全白土裝置改造復(fù)工后，全白土型催化劑成膠、晶化的能力都大幅提高，質(zhì)量控制能力也明顯增強(qiáng)，員工的勞動(dòng)強(qiáng)度大大下降。但由于新上設(shè)備的“容積效應(yīng)”，改造后的裝置也暴露出一些新問題，其中產(chǎn)生大量白粉的問題就比較突出。

白粉的大量產(chǎn)生，不僅浪費(fèi)了原材料降低了全白土催化劑產(chǎn)品的收率和質(zhì)量，還增大了污水排放的負(fù)荷和成本。因此，必須查找產(chǎn)生白粉的原因和控制手段，根據(jù)其特點(diǎn)制定相應(yīng)建議或?qū)Σ?，達(dá)到降低白粉含量的目的。

1 全白土型催化劑白粉含量增加的原因分析

結(jié)合白粉產(chǎn)生的機(jī)理和全白土催化劑生產(chǎn)工藝流程的特點(diǎn)，對(duì)白粉的產(chǎn)生進(jìn)行多方面的影響因素分析，可能有以下幾個(gè)原因?qū)е铝税追酆康脑龆啵海?）物料（高土、偏土）的影響；（2）成膠罐膠-1的影響；（3）轉(zhuǎn)料泵的影響；（4）晶化工序的影響。我們依次從這四個(gè)方面對(duì)全白土型催化劑白粉含量增加的原因進(jìn)行分析。

1.1 物料（高土、偏土比例）的影響

噴霧土球在爐-7、爐-2中分別焙燒為富含二氧化硅的高土和富含鋁的偏土，噴霧土球在爐中焙燒由于高溫和爐子轉(zhuǎn)動(dòng)引起的相互磨擦?xí)?dǎo)致部分土球破碎產(chǎn)生白粉；另外由于高土、偏土活性的不同，它們?cè)诨旌虾笠部赡軙?huì)生成細(xì)小的白粉顆粒[1]。

為此，高土、偏土各采2份樣品，按照重量比例為：高土：偏土為4：1.2（質(zhì)量比）的比例混合，加水調(diào)兌，進(jìn)行白粉分析來確定成膠過程原始物料中＜25μm的土球含量。

從試驗(yàn)結(jié)果來看：高土、偏土混合后細(xì)顆粒（白粉）的含量很少，僅有2.30%，因此，高土、偏土的“貢獻(xiàn)”甚微，不是導(dǎo)致白粉增加的主要因素。同時(shí)，由此也可以基本認(rèn)定白粉增加是裝置改造以后產(chǎn)生的一個(gè)問題，為下一步查明原因指明了方向。

1.2 成膠罐膠-1的影響

由于成膠罐-1是新增晶化罐，水玻璃、氫氧化鈉、導(dǎo)向劑、高土、偏土先后加入此罐進(jìn)行成膠，各物料混合反應(yīng)，加上攪拌不停運(yùn)轉(zhuǎn)，使物料相互碰撞，可能會(huì)產(chǎn)生大量白粉。在一次正常生產(chǎn)成膠結(jié)束后，進(jìn)行采樣分析，采樣結(jié)果表明：物料中白粉含量不大，只有大約4.03%，相比原物料白粉只增加1.73%。因此，膠-1罐也不是影響白粉含量增加的主要因素[2]。

1.3 轉(zhuǎn)料泵的影響

此次裝置改造，對(duì)輸送物料的機(jī)泵也進(jìn)行了相應(yīng)的更新?？紤]到物料在輸送過程中，不可避免的要和高速運(yùn)轉(zhuǎn)的葉輪碰撞，鋒利的葉輪可能會(huì)剪切下一部分完好的微球，從而增加白粉的含量。為此，在正常生產(chǎn)轉(zhuǎn)料中安排在泵前、泵后進(jìn)行采樣，分別分析各自的白粉含量，對(duì)比泵前、泵后的分析數(shù)據(jù)來得出結(jié)論。

從試驗(yàn)結(jié)果來看：（1）從膠-1和轉(zhuǎn)料泵前后白粉含量的分析數(shù)據(jù)上看，白粉含量變化不大；（2）從轉(zhuǎn)料泵前后白粉含量的分析的數(shù)據(jù)上看，白粉含量的變化也不大，為0.12%；（3）轉(zhuǎn)料泵的影響應(yīng)該不是白粉含量增加的主要原因。

1.4 晶化工序的影響

此次裝置改造，對(duì)晶化罐的攪拌槳也進(jìn)行了相應(yīng)的更新，采用北京化工大學(xué)設(shè)計(jì)的攪拌槳。從試驗(yàn)結(jié)果來看：

（1）膠-1物料剛轉(zhuǎn)入晶化罐時(shí)，白粉含量大約在10%左右，而晶化恒溫結(jié)束后白粉含量卻迅速增加到40%左右，增加了30%之多。因此，白粉產(chǎn)生的主要因素應(yīng)該是在原位晶化過程中。

（2）根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)分析及改造前對(duì)白粉的認(rèn)識(shí)，初步判斷更新的北京化工大學(xué)的葉片式攪拌槳及攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)白粉的產(chǎn)生有一定影響。

2 全白土型催化劑晶化罐攪拌的改進(jìn)

2.1 晶化罐攪拌槳葉型式的改進(jìn)

根據(jù)相關(guān)的理論研究，晶化罐底副槳葉對(duì)晶化過程中白粉生成的“貢獻(xiàn)”比上層槳葉更大晶化，所以可以取消。但根據(jù)底槳的實(shí)際安裝位置，如果取消底槳副葉，有大約500mm高度的罐底物料將會(huì)沉積，這會(huì)對(duì)晶化效果產(chǎn)生很大影響，所以應(yīng)對(duì)底槳副葉進(jìn)行改造而不宜取消?，F(xiàn)將副葉的外側(cè)拉桿取消，使副葉由原來的“U”型變?yōu)椤癓”型，以減小寬度，從而減小對(duì)物料的沖擊。這樣底部物料既不會(huì)沉積，又可降低副葉對(duì)物料的磨損，盡可能的少生成白粉。此外，對(duì)底槳副葉進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，以降低攪拌槳葉對(duì)土球顆粒結(jié)構(gòu)的磨損和破壞。

晶化罐攪拌槳葉型式的改進(jìn)試驗(yàn)結(jié)論：對(duì)晶化罐的攪拌做了拆除上兩層槳葉的改造，白粉含量由43.72%下降為34.83%，降低了8.89%。

2.2 晶化罐攪拌轉(zhuǎn)速的改進(jìn)

經(jīng)試驗(yàn)室試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)攪拌線速度69.21m/min時(shí)，在晶化6h時(shí)，白粉總量較低（≯14%）；當(dāng)線速度達(dá)到83.78m/min，在晶化6h時(shí)，晶化漿液中已有較多白粉出現(xiàn)，晶化漿液中白粉的含量已達(dá)到30%以上；當(dāng)實(shí)驗(yàn)室攪拌轉(zhuǎn)速達(dá)到線速度115m/min時(shí)，白粉含量出現(xiàn)成倍增長(zhǎng)，所以線速度不益超過115m/min。

針對(duì)實(shí)際攪拌線速度過高的問題，車間在晶-4攪拌安裝了調(diào)頻裝置，將晶-4攪拌轉(zhuǎn)速由設(shè)計(jì)值30r/min，分別降低到25r/min、20r/min、18r/min進(jìn)行了實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)，然后對(duì)不同轉(zhuǎn)速下晶化過程中白粉生成量進(jìn)行了采樣分析，晶化罐攪拌轉(zhuǎn)速的改進(jìn)試驗(yàn)表明：白粉含量得到有效控制，由34.83%降為27.75%，下降了大約7%。

2.3 對(duì)晶化罐攪拌的設(shè)備改造

（1）對(duì)晶化罐的攪拌做了拆除上兩層槳葉的改造，白粉含量得到有效控制。

（2）對(duì)底槳副葉進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，以降低攪拌槳葉對(duì)土球顆粒結(jié)構(gòu)的磨損和破壞。

（3）攪拌轉(zhuǎn)速通過加調(diào)頻降為20r/min（線速度113.1m/ min），白粉含量得到進(jìn)一步降低。

3 結(jié)論

3.1 通過對(duì)全白土型催化劑晶化罐攪拌的改進(jìn)，晶化罐白粉含量總共降低了15%左右，有效解決了蘭州石化公司催化劑全白土裝置改造后白粉大量產(chǎn)生的問題。

3.2 改造后，白粉的降低按15%，晶化每日投料量按30噸計(jì)，每日白粉可減少：30×15%=4.5噸，每噸晶化料成本按

0.15 萬(wàn)元計(jì)，每月增效：0.15×4.5×30=20.25萬(wàn)元。

［1］王陸軍，劉欽甫.高嶺土在FCC催化劑中的應(yīng)用[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2009，75(3)：19－22.

［2］鄭淑琴，蔣文慶.高嶺土型FCC催化劑的特性研究[J].工業(yè)催化，2003，11(5)：49－52.