剝片機(jī)在催化裂化催化劑回收細(xì)粉研磨中的應(yīng)用

顏繼勛，劉睿

剝片機(jī)在催化裂化催化劑回收細(xì)粉研磨中的應(yīng)用

顏繼勛，劉睿

（蘭州石化催化劑廠，甘肅 蘭州 730060）

近年來，隨著裝置生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備的更新，大量生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的催化劑細(xì)粉被回收下來。通過打漿研磨的流程建立，原本廢棄的細(xì)粉顆粒重新回到新的催化劑制造體系中。但隨著回用量的增大，產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生偏移。通過摸索發(fā)現(xiàn)，控制成膠回用細(xì)粉漿液粒度，細(xì)粉漿液研磨的粒度越低，對催化劑產(chǎn)品的質(zhì)量性能影響越小。

細(xì)粉的來源；剝片機(jī)；細(xì)粉研磨

在催化裂化催化劑的生產(chǎn)過程中，不可避免地會產(chǎn)生小于20 μm的篩分組成，通常將此類組分稱為“細(xì)粉”。該類組分因顆粒直徑太小，在催化裂化裝置使用過程易跑損，催化劑的大量跑損造成催化劑藏量減少和流化失常，影響裝置正常生產(chǎn)。跑損的催化劑進(jìn)入煙氣和油漿管道系統(tǒng)加速設(shè)備和管線的磨損，影響裝置安全生產(chǎn)，同時導(dǎo)致催化劑單耗過高，加工成本上升［1］。因此，在催化裂化催化劑制造過程中，使用分級器、布袋除塵器以及旋風(fēng)分離器等設(shè)備對該組分進(jìn)行分離并回收加以再利用。

由于工況及設(shè)備原因，回收的細(xì)粉量大且粒徑大小不一，造成細(xì)粉研磨效果差，回用至成膠細(xì)粉粒度偏粗，影響成膠質(zhì)量和最終產(chǎn)品強(qiáng)度、粒度等關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)。

1 催化裂化催化劑生產(chǎn)過程中的細(xì)粉來源

通過現(xiàn)場調(diào)查、采樣分析發(fā)現(xiàn)，在噴霧干燥系統(tǒng)、焙燒系統(tǒng)、氣流干燥系統(tǒng)每日回收分離的細(xì)粉總量可達(dá)到9 917 kg。由于分離設(shè)備的回收效率達(dá)不到100%，所以在上述3大系統(tǒng)中有37%的細(xì)粉粒徑大于20 μm，可作為半成品直接回收，無須研磨。將這部分細(xì)粉直接回收至系統(tǒng)，有效提高了收率，降低研磨負(fù)荷，可實現(xiàn)細(xì)粉漿液粒度降低。為此，在原有流程上增加旋液分離器，將細(xì)粉漿液中大于20 μm的組分通過旋液分離器直接分離出來，進(jìn)入成膠內(nèi)洗工序，經(jīng)洗滌交換后進(jìn)入成品儲罐。布袋除塵器袋-1每日收集細(xì)分3 408 kg細(xì)粉，其中可回收細(xì)粉主要來源于噴霧干燥系統(tǒng)、焙燒系統(tǒng)、氣流干燥系統(tǒng)和尾氣治理系統(tǒng)；袋-2每日收集細(xì)分2 909 kg細(xì)粉，其中可直接利用顆粒為69.57%，即2 024 kg；旋風(fēng)分離器每日收集細(xì)分3 600 kg細(xì)粉，其中可直接利用顆粒為40.94%，即1 474 kg。3種可回收細(xì)粉總量為3 544 kg[2]。剩余的6 373 kg小于20 μm的細(xì)粉進(jìn)入細(xì)粉研磨系統(tǒng)，利用剝片機(jī)進(jìn)行研磨，將（V，0.9）平均值降低，以降低其對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。研磨流程詳見圖1。

圖1 研磨系統(tǒng)流程示意圖

2 剝片機(jī)

該磨機(jī)主要由攪拌器、筒體、傳動裝置和機(jī)架組成。筒體內(nèi)充滿一定的磨礦介質(zhì)（鋼球、瓷珠或特制介質(zhì)球），磨機(jī)工作時，攪拌器以一定速度運轉(zhuǎn)帶動筒體內(nèi)研磨介質(zhì)運動，磨礦介質(zhì)和物料在筒體內(nèi)作整體的多維循環(huán)運動和自轉(zhuǎn)運動，因攪拌器回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦、擠壓，在筒體內(nèi)部主要產(chǎn)生以剪切、剝片為主的作用力對物料進(jìn)行磨礦，成品由上部溢出排入貯漿桶或進(jìn)行后續(xù)處理［3］。剝片機(jī)結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 剝片機(jī)結(jié)構(gòu)

3 細(xì)粉研磨

細(xì)分研磨所使用的設(shè)備剝片機(jī)，在使用過程中效果未達(dá)到預(yù)期效果。細(xì)粉顆粒直徑未出現(xiàn)較大降低，為此特成立攻關(guān)團(tuán)隊，對問題進(jìn)行了分析。

3.1 影響因素分析

1）剝片機(jī)操作（頻率、流量、負(fù)荷）直接影響細(xì)粉的粒度。

2）剝片機(jī)瓷球質(zhì)量和數(shù)量會直接影響細(xì)粉的粒度。

3）細(xì)粉研磨量控制不好會影響細(xì)粉的碾磨效果。

3.2 攻關(guān)實施方案

1）剝片機(jī)換用高強(qiáng)度瓷球進(jìn)行細(xì)粉漿液碾磨攻關(guān)。

2）優(yōu)化細(xì)粉系統(tǒng)，投用流量計，增加循環(huán)線，反復(fù)碾磨細(xì)粉。

3）增加剝片機(jī)調(diào)頻器，加強(qiáng)碾磨效果。

3.3 措施實施情況

通過實驗攻關(guān)，將剝片機(jī)頻率由原來的35 Hz逐步提高至38 Hz，記錄對應(yīng)的電流值、振動值及細(xì)粉漿液（V，0.9）粒度，在控制發(fā)熱量、振動值的條件下，確定剝片機(jī)最佳工作頻率。

剝片機(jī)換用強(qiáng)度較高的瓷球進(jìn)行細(xì)粉漿液碾磨攻關(guān)。剝片機(jī)使用瓷球強(qiáng)度決定細(xì)粉漿液碾磨效果，瓷球強(qiáng)度不足會導(dǎo)致瓷球在剝片機(jī)碾磨過程中大量破碎跑損，降低細(xì)粉碾磨效果。采用強(qiáng)度相對較高的鋯鋁復(fù)合瓷球進(jìn)行細(xì)粉碾磨，通過攻關(guān)實驗考察新型瓷球投入量、碾磨時間、跑損量的關(guān)系，確定每次剝片機(jī)瓷球投入量及瓷球補(bǔ)投周期，保證細(xì)粉漿液碾磨效果，提高攻關(guān)合格率。試驗攻關(guān)前后粒徑對比見表1。

表1 試驗攻關(guān)前后粒徑對比表

由以上數(shù)據(jù)可看出，在鋯鋁復(fù)合珠試驗期間研磨后細(xì)粉粒度與試驗前數(shù)據(jù)相比，有明顯的降低。

為更好控制住研磨效果，在細(xì)粉系統(tǒng)投用流量計，增加循環(huán)線，旋液分離器，反復(fù)碾磨細(xì)粉。剝片機(jī)單位時間內(nèi)細(xì)粉漿液處理量對細(xì)粉漿液碾磨效果也有直接影響。細(xì)粉漿液流量太大，在剝片機(jī)中碾磨時間不足，粒度不能有效控制，且大量細(xì)粉漿液會夾帶瓷球，造成瓷球跑損。細(xì)粉漿液流量太小，在剝片機(jī)中碾磨時間過長，造成剝片機(jī)發(fā)熱，影響設(shè)備長周期運行，且碾磨速率太慢會造成成膠系統(tǒng)細(xì)粉供不應(yīng)求，影響后續(xù)工序正常運行。在細(xì)粉系統(tǒng)增加流量計，統(tǒng)計不同流量下細(xì)粉漿液碾磨效果，找出最佳流量。同時增加細(xì)粉間隔循環(huán)線，對碾磨效果不佳的細(xì)粉漿液，通過循環(huán)線再次送入剝片機(jī)進(jìn)行反復(fù)碾磨。細(xì)粉研磨新增流程見圖3。

圖3 增加細(xì)粉循環(huán)流程和旋液分離器

在流程變更后，加強(qiáng)對剝片機(jī)電流的監(jiān)控，根據(jù)電流量補(bǔ)投瓷球。進(jìn)行剝片機(jī)頻率調(diào)整攻關(guān)，加強(qiáng)研磨效果，保證剝片機(jī)的長周期運行。剝片機(jī)電流檢測值見表2。

表2 剝片機(jī)電流檢測值

通過一段時間的試驗攻關(guān)，細(xì)粉漿液（v，0.9）平均值明顯降低，由此帶來的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)磨損指數(shù)下降，與此同時，產(chǎn)品外觀“圓整度”隨之發(fā)生了明顯改善，如圖4所示。

由催化劑顯微圖片可以看出, 裝置老工藝的催化劑有蘋果形空心凹陷和有裂紋，有容易剝落的小球，磨損強(qiáng)度差。改進(jìn)后催化劑有較好的圓整度，流化和耐磨性能好[4]。

圖4 研磨對產(chǎn)品“圓整度”的影響對比圖

4 結(jié)束語

催化裂化催化劑細(xì)粉的研磨，有助于改善產(chǎn)品質(zhì)量。研磨的效果取決于研磨介質(zhì)的儲量、研磨物料的流量以及研磨設(shè)備的轉(zhuǎn)動頻率。

[1] 高興，李速延，黃風(fēng)林.催化裂化裝置催化劑跑損分析[J].工業(yè)催化，2012，20（4）：47-51.

[2] 楊智勇，蔡香麗，王菁，等.FCCU旋風(fēng)分離器入口速度對催化劑跑損的影響[J].當(dāng)代化工，2019，48（11）：2596-2599.

[3] 龍淵，張國旺，肖驍，等.立式攪拌磨機(jī)在焙燒云母礦剝片磨礦中的應(yīng)用研究[J].礦冶工程，2019，39（5）：63-64.

[4] 王朝峰，蔣邦開，王芝安.催化劑制備中的磨損強(qiáng)度及其對催化性能的影響[J].工業(yè)催化，2006（1）：61-63.

Application of Peeling Machine in Fine Powder Recovering and grinding of FCC Catalyst

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（Catalyst plant of Lanzhou Petrochemical Company, Lanzhou Gansu 730060, China）

In recent years, with the upgrading of production technology and equipment, a large number of fine catalyst powder produced in the production process has been recovered. Through the establishment of beating and grinding process, the original waste fine particles are returned to the new catalyst manufacturing system. With the increase of recycling amount, the quality of products deviates. It is found that the lower the particle size of the slurry is, the smaller the influence on the quality and performance of the catalyst is.

Source of fine powder; Peeling machine; Fine powder grinding

2020-11-24

顏繼勛（1973-），男，陜西省西安市人， 2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）化學(xué)工程與工藝專業(yè)。

TQ462.62

A

1004-0935（2021）04-0543-03