催化裂化油漿的分離技術(shù)進(jìn)展

穆亦欣

摘要：催化裂化油漿中含有固體催化劑顆粒，主要成分為硅酸鋁。固體催化劑顆粒的存在影響油漿的深加工和綜合利用，同時對下游設(shè)備造成不利影響。本文就當(dāng)前國內(nèi)煉廠催化裂化裝置的副產(chǎn)品催化油漿中催化劑粉末脫除的幾種分離技術(shù)進(jìn)行綜述，并對催化油漿的脫固分離技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：催化裂化油漿;分離技術(shù);進(jìn)展

1 催化油漿的性質(zhì)及應(yīng)用

催化油漿是催化裂化反應(yīng)過程的副產(chǎn)品，因原料、工藝條件的差異，各煉廠所產(chǎn)催化油漿的組成和性質(zhì)也各不相同，但其化學(xué)組成具有密度大，稠環(huán)芳烴含量高，氫碳原子比低等特點(diǎn)，是一種低附加值的副產(chǎn)品。根據(jù)催化油漿的性質(zhì)，利用其所含優(yōu)質(zhì)碳資源的特性，可將其作為原料生產(chǎn)不同需求的新型碳材料和多種化工產(chǎn)品。但催化油漿中包裹的催化劑和焦粉粉末等機(jī)械雜質(zhì)嚴(yán)重影響深加工產(chǎn)品的質(zhì)量。

2催化裂化油漿的分離技術(shù)

2.1 自然沉降法

自然沉降法是依靠重力沉降達(dá)到凈化油漿的目的，其方法具有設(shè)備簡單、投入成本低、操作簡便等特點(diǎn)。但因催化劑粉末的成分為硅酸鋁晶體（Al2O3- SiO2），其在催化裂化裝置中磨損或受熱破裂，形成粒徑多為20μm 以下的細(xì)小粉末，高度分散在油漿中，僅靠重力沉降難度大、耗時、脫除率低，因此該法已被淘汰。

2.2 過濾分離法

過濾分離法是采用一種微孔過濾介質(zhì)攔截油漿中的催化劑粉末實現(xiàn)分離凈化的，其技術(shù)關(guān)鍵是過濾介質(zhì)的選用和適當(dāng)?shù)姆礇_洗方式。此法具有操作簡單、性能穩(wěn)定、分離效率高等特點(diǎn)。20 世紀(jì)80 年代美國Paul 公司和MOTT 公司率先實現(xiàn)過濾技術(shù)在催化油漿凈化技術(shù)上的工業(yè)應(yīng)用。國內(nèi)四川石化有限責(zé)任公司采用多孔金屬粉末燒結(jié)濾芯為過濾組件，在2.5Mt·a- 1 重油催化裂化裝置上實現(xiàn)了全自動過濾系統(tǒng)的凈化技術(shù)，油漿灰分的平均脫除率達(dá)到了92.4%。安泰科技和燕山石化合作開發(fā)的非對稱復(fù)合結(jié)構(gòu)的過濾濾芯已被證明達(dá)到了國外進(jìn)口濾芯水平。雖然過濾技術(shù)發(fā)展較成熟，已有工業(yè)研究，但因過濾濾芯維護(hù)、清洗、更換等條件因素，限制了其應(yīng)用。

2.3化學(xué)沉降法

化學(xué)沉降法是在油漿中加入微量的沉降助劑，混合過程中與油漿中的催化劑形成較強(qiáng)的界面親和力，形成催化劑粉末聚集或凝聚，從而加速粉末的沉降達(dá)到分離的目的。該法具有化學(xué)助劑用量小、投入成本低、操作簡便、脫除效果好的特點(diǎn)。董艷麗分別以稀釋前后的催化油漿為研究對象，采用LAL- 2和聚丙烯酰胺水溶液分別為沉降助劑，實驗證明催化劑粉末的脫除率達(dá)85%以上。楊杰以聚丙烯酰胺和硫酸銨為絮凝劑，DRC- 168 為破乳劑，采用破

乳絮凝沉降法脫除催化裂化油漿中催化劑粉末，催化劑粉末含量降至500×10- 6 以下。蘭州石化分公司煉油廠進(jìn)行了沉降劑的工業(yè)研究實驗，在其重油催化裂化裝置系統(tǒng)中引入了深圳拉達(dá)精細(xì)化工有限公司研發(fā)的新型沉降劑，經(jīng)72h 的沉降后，脫除率達(dá)到89%左右。

2.4靜電分離法

靜電分離法是70 年代興起的液固分離技術(shù)，原理是當(dāng)油漿流經(jīng)填料床層時，催化油漿中的固體微粒在高壓電場作用下被極化帶上電荷，從而被填料吸附，達(dá)到凈化油漿的目的。最早的靜電分離器是由美國的海灣石油公司設(shè)計研發(fā)制造，美國的阿瑟港石油公司用于工業(yè)應(yīng)用。之后國內(nèi)很多研究機(jī)構(gòu)做了大量的研究和技術(shù)改進(jìn)，趙娜等人在Cao qing，Abidin等人的研究基礎(chǔ)上自制靜電分離裝置，通過三級靜電分離對重油催化油漿的固體顆粒物脫除率高達(dá)99%。雖然靜電分離法脫除率高，但該法對10μm 以下的顆粒物分離效果顯著，且所需設(shè)備復(fù)雜，分離效果受油漿性質(zhì)、操作條件影響，因此在我國還未實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。

2.5離心分離法

離心分離法是基于油漿中的催化劑粉末的離心力大于重力，提高沉降速度，實現(xiàn)油漿的凈化。目前，離心分離法分為離心沉淀分離法、旋流分離法2 種。離心沉淀分離是在高溫試管式離心機(jī)進(jìn)行分離。但受高溫、高速條件限制，處理量小，暫無工業(yè)應(yīng)用。旋流離心法是利用油漿在旋流器內(nèi)做高速螺旋運(yùn)動，受離心力作用實現(xiàn)液固分離。該法設(shè)備構(gòu)造簡單、能耗小、易于操作，研究較多。白志山等人將微旋流技術(shù)用于1.8Mt·a- 1 重油催化裂化裝置上，脫固率可達(dá)55%～82%。中國石化九江分公司采用的旋流分離和過濾組合技術(shù)實現(xiàn)固體顆粒物脫除率達(dá)95%以上，其中旋流器是作為預(yù)處理單元。

2.6油漿的澄清技術(shù)的比較

沉降助劑法克服了自然沉降分離效果不好的缺點(diǎn)，通過對油漿- 催化劑顆粒體系添加化學(xué)助劑，加速催化劑顆粒沉降，降低油漿灰份，使油漿改質(zhì)。靜電分離法的優(yōu)點(diǎn)是分離效率高、處理量大、壓降小，容易沖洗再生等; 缺點(diǎn)是設(shè)備投資大、操作費(fèi)用高，靜電分離技術(shù)脫油漿灰分的效果受油漿理化性質(zhì)的影響較大。機(jī)械分離法包括過濾法、離心分離法和重力沉淀法以及這些方法的聯(lián)合。其中以重力沉淀法的工藝最為簡單，它投資省，易于建設(shè)，但要求在較高的溫度下澄清才能獲得明顯的效果。過濾分離法優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備與操作簡單，分離效率穩(wěn)定，缺點(diǎn)是過濾器費(fèi)用高，油漿高溫易結(jié)焦，沖洗時間長，過濾阻力大。

3 結(jié)論

隨著重油深加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，催化油漿作為催化裂化過程中富含優(yōu)質(zhì)碳源且廉價易得的副產(chǎn)品，可應(yīng)用于煉化、冶金、建材、合成橡膠及新型碳材料等領(lǐng)域，生產(chǎn)炭黑、針狀焦、重交瀝青、介孔碳和碳纖維制品，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。為了深入挖掘催化油漿深加工利用潛力，更好地發(fā)揮催化油漿所含優(yōu)質(zhì)碳源的經(jīng)濟(jì)價值，應(yīng)從以下幾個方面開展相關(guān)技術(shù)的研究和開發(fā)：

（1）對煉廠現(xiàn)有的油漿回?zé)捄蛽綗捁に囘M(jìn)行改良和創(chuàng)新，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，以提高催化裂化單元的回?zé)捔亢脱舆t焦化單元的摻煉量，進(jìn)而降低操作成本，提高裝置能效水平。（2）從提高油漿的凈化效率的入手，開發(fā)高效催化油漿分離技術(shù)，并應(yīng)用于實際生產(chǎn)，從源頭提升催化油漿的品質(zhì)，為下游企業(yè)開展深加工利用提供原料保障。（3）鑒于化工新材料和專用化學(xué)品成為未來我國化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投資熱點(diǎn)領(lǐng)域，重點(diǎn)研制利用催化油漿作為碳材料前驅(qū)體，生產(chǎn)新型碳納微球中間體，并應(yīng)用于電子電器、通訊信息、生命科學(xué)、貯能材料等領(lǐng)域，通過新工藝和新產(chǎn)品進(jìn)一步拓寬催化油漿綜合利用空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]淺析重油加工技術(shù)發(fā)展趨勢[J]. 樊瑞.石化技術(shù).2016（10）.

[2]對催化裂化技術(shù)發(fā)展和競爭趨勢的分析[J]. 程薇.石油煉制與化工.2016（01）.

[3]催化裂化工藝及催化劑的技術(shù)進(jìn)展[J]. 張建祥.石化技術(shù).2016（06）.

[4]催化裂化油漿的凈化分離技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 丁會敏.陳松.王曉棟.楊光.周揚(yáng).化學(xué)工程師. 2018， 32（11）.

[5]催化裂化油漿液固體系分離技術(shù)探討.[J]. 邱洪衛(wèi).任萬忠.曾濤.2015（44）.

（作者單位：中石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司煉油化工研究院）