[发明专利]一种脱除重质催化裂化油浆中催化剂粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除重质催化裂化油浆中催化剂粉末的方法。

背景技术

催化裂化油浆(简称油浆，下同)是催化裂化过程中产生的沸点＞350℃的未转化烃类，属于炼油副产物，其中富含芳烃、胶质、沥青质，具有粘度高、密度大的特点，同时还含有大量的催化裂化催化剂粉末。油浆的处理方法主要有两种：(1)全部回炼或者部分回炼；(2)外甩出装置成为外甩油浆。但文献表明，在相同的试验环境下，减压馏分油中的芳烃比回炼油浆中的芳烃更容易裂化，其中减压馏分油芳烃生成汽油的选择性是回炼油浆芳烃的1.6-1.7倍，仅仅为生成焦炭的选择性后者的77％-89％。工业生产实践则表明，大量裂化性能很差的油浆在催化裂化装置中循环回炼不仅导致装置处理能力下降，而且回炼的油浆易在催化剂上生焦导致系统放热量大，降低装置的稳定性。因此，油浆回炼并不是一个好的处理办法。随着原油重质化，各炼油单位不得不加大掺炼重油、渣油比例，使得上述矛盾更加突出。为了克服或缓和上述矛盾，大都采用将油浆部分或全部外甩的方法来提高装置的处理能力，外甩量约为进料油的4％-12％。

现有技术中外甩催化油浆只作为重质燃料油调和组分或进焦化装置作为生产普通石油焦的原料，附加值不高。事实上，油浆中含有大量重芳烃，是有价值的化工原料。油浆中大量带短侧链的稠环芳烃是生产炭黑、针状焦、碳纤维、橡胶软化剂及橡胶填充油、塑料增塑剂、重交通道路沥青以及导热油等高附加值产品的优质原料。然而，油浆中的催化剂固体粉末含量在1000-18000ppm之间，平均粒径只有十几微米或者更小，严重制约了油浆作为化工原料或其他装置进料的进一步应用，这是因为：当其作为生产炭黑和针状焦的原料时灰分必须＜500ppm，生产优级品炭黑和针状焦时则要求其灰分必须＜200ppm；当其作为生产橡胶软化剂及橡胶填充油、塑料增塑剂原料时要求其灰分必须＜500ppm；当其作为生产碳纤维原料时更是要求灰分必须＜20ppm；如果将其作为加氢裂化原料时，也必须使其灰分降到500ppm以下，否则油浆夹带的催化剂粉末会造成加氢催化剂孔堵塞、压降增加以及催化剂失活等；催化油浆富含重芳烃，经过溶剂抽提提浓的重质芳烃是橡塑加工的理想填充料，但催化剂粉末的存在则会给抽提塔的操作以及溶剂回收带来麻烦；此外，即使当油浆作为重质燃料油调和组分时，如果未经净化，油浆中的催化剂固体粉末会加速加热炉火嘴磨损，造成加热炉管表面严重积灰、热效率下降、能耗增加等诸多问题。因此，油浆的综合利用首先要解决的问题是，必须采取有效措施，高效、快速地脱除油浆中的固体催化剂粉末。

目前，国内外脱除油浆中固体催化剂粉末的技术方法包括：自然沉降法、过滤分离法、静电分离法、离心分离法以及助剂沉降分离法等方法。

自然沉降法是最早使用的方法，仅靠重力沉降，虽然具有设备简单、运行成本低、操作容易等特点，但是由于催化剂粉末粒径范围在0-80μm之间，其中20μm以下粒径占相当比重，加之油浆粘度和比重都较大，油浆中的胶质和沥青质也阻碍了催化剂粉末的沉降，即使升高沉降温度催化剂粉末脱除率也不高，因此该方法的普遍缺点是，沉降速度慢、分离时间长、效率低。例如，当温度为250℃时，沉降深度为60cm，要使催化剂粉末脱除率达85％时，所需的沉降时间约20000多小时，在工业生产装置上难以应用。

过滤分离法是通过过滤介质将油浆中的催化剂固体粉末拦截以达到将油浆净化的分离技术。过滤分离法的核心技术是选择合适的过滤介质和有效的反冲洗方式。过滤分离法具有设备和操作简单、分离效率稳定等优点，但是对于胶质、沥青质含量较高的重质油浆时，采用高温过滤面临介质难以选择的问题；而且，过滤法也存在对设备的要求很高，设备投资过大，滤芯容易堵塞、损坏且不易再生，需要频繁地反冲洗，过滤阻力大，不能脱除微米级别粉末等缺点。

静电分离技术主要原理是含有微小催化剂粉末的油浆在流经填料床层时，微粒在电场作用下产生极化并被填料吸附，进而达到油浆净化的目的。当吸附床层吸附饱和后，需要用冲洗液进行反冲洗，为下一轮吸附做准备。虽然静电分离法具有冲洗容易、阻力小、对微小粒径粉末有较好的脱除效果等优点，但是一旦油浆性质变差，特别是处理原料为重质油浆时，由于其中含有大量的胶质和沥青质，油浆在静电分离器中会产生“竞争吸附”现象，催化剂表面吸附一层极性很强的物质，使得催化剂不能很好的分离出来，降低了装置的分离效率；且设备投资大、装置结构复杂、操作成本高、维护困难。