催化油漿的固液分離技術(shù)

催化油漿的固液分離技術(shù)催化油漿的固液分離技術(shù)進(jìn)展摘要:催化油漿是催化裂化的產(chǎn)物，因其組成和物理特性具有很大的利用價(jià)值。本文綜述了四類分離催化油漿中固體顆粒的方法:重力沉降法、離心分離法、過濾法和靜電分離法。概述了這四種方法在國(guó)內(nèi)的使用情況，比較了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，以及這四種方法在工業(yè)方面和實(shí)驗(yàn)室方面的最新進(jìn)展。關(guān)鍵詞:催化油漿;固液分離;技術(shù)進(jìn)展CatalyticOilSlurryofSolid-liquidSeparationTechnologyProgressAbstract:Thecatalyticslurryoilcatalyticcrackingoftheproduct,itscompositionandphysicalpropertiesofgreatvalueinuse.Thispaperreviewsthemethodsofsolidparticlesintheslurryoilinthefourcategoriesofseparablecatalysis:gravitysedimentation,centrifugalseparation,filtration,andelectrostaticseparationmethod.Anoverviewofthefourmethodsusedinthecountry,andcomparetheiradvantagesanddisadvantages,andthesefourmethodsthelatestdevelopmentsinindustriesandlaboratories.Keywords:catalyticoilslurry;solid-liquidseparation;technologyprogress1（前言催化裂化是當(dāng)前重質(zhì)油輕質(zhì)化的重要手段之一。我國(guó)煉廠絕大多數(shù)重質(zhì)油輕質(zhì)化加工都采用了催化裂化技術(shù)。但是隨著原料油的變重，催化裂化過程中沸點(diǎn)高而未轉(zhuǎn)化的烴類化合物的含量逐漸增多。這部分未轉(zhuǎn)化的烴類中沸點(diǎn)?350?的餾分，我們稱為油漿。目前處理催化油漿主要采取兩種方法:（1）全部或部分回?zé)?（2）將油漿甩出。雖然催化油漿中含有飽和烴類，但是油漿的稠環(huán)芳烴的含量高，將其循環(huán)回?zé)拰?dǎo)致生焦。所以，目前煉廠大都采用第二種方法。由于對(duì)于油漿的認(rèn)識(shí)不足，因此，一些煉廠將油漿以低價(jià)賣掉或是將油漿直接當(dāng)做燃料燒掉。中國(guó)石油大學(xué)重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成功開發(fā)了重質(zhì)油超臨界流體萃取分離技術(shù)（SupercriticalFluidExtractionandFraction,簡(jiǎn)稱SFEF）。采用了減壓蒸餾與SFEF相結(jié)合的方法，將油漿切割成多個(gè)窄餾分，進(jìn)而深入的研究了大慶、大港和沙特油漿的物理性質(zhì)和化學(xué)組成。如表1所示:表1項(xiàng)目大慶油漿沙特油漿大港油漿—3密度/g?cm0.96901.01621.0436殘?zhí)?%4.957.2714.02折光率1.54331.5797相對(duì)分子質(zhì)量3653163863（碳）/%87.9288.1186.763（氫）/%10.729.419.213（硫）/%0.331.660.453（氮）/%<0.30.48<0.3H/C原子比1.45281.28161.2744-13(鎳)/^g?g1.88.4—Ts(釩)/^g?g0.12.66.5四組分/%飽和分53.326.733.3芳香分41.967.060.0膠質(zhì)4.14.94.0瀝青質(zhì)0.71.41.71通過研究催化油漿中的組分與工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合發(fā)現(xiàn)，催化油漿進(jìn)過分離后能夠進(jìn)行瀝青質(zhì)改性，可以做為丙烷脫瀝青的強(qiáng)化劑，渣油強(qiáng)化蒸餾的添加劑，用做橡膠軟化劑和導(dǎo)熱油、聚氯乙烯的增塑劑及生產(chǎn)碳素纖維材料、針狀焦和炭黑等，具有很大的開發(fā)潛力。據(jù)2001年統(tǒng)計(jì)，全國(guó)共有147套FCCU裝置，總加工能力為1.0億噸/a以上。如果視產(chǎn)能的5%為采出油漿的量，則油漿的產(chǎn)量高達(dá)500萬(wàn)噸/a。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的煉化廠的生產(chǎn)能力不斷加強(qiáng)。因此，油漿的產(chǎn)量也會(huì)不斷增加。所以，開發(fā)和利用好油漿會(huì)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。利用催化油漿需要對(duì)油漿進(jìn)行凈化處理。一般的凈化過程分為兩個(gè)方面:(1)固體顆粒和油分的分離;(2)澄清油的分離。催化油漿的固體顆粒含量高，一般-1[6]都在3000~6000口g?g，而生產(chǎn)炭黑和焦炭填充劑要求油漿中的固體含量不高于T-1500口g?g，生產(chǎn)真針狀焦要求固體含量不高于100口g?g，生產(chǎn)纖維材料則要求固-1體含量必須在10口g?g以下。因此，油漿的固液分離是油漿綜合利用的前提，該技術(shù)已經(jīng)成為石油技術(shù)發(fā)展中一個(gè)重要的課題。催化油漿的固液分離方法主要有:機(jī)械分離法和靜電分離法。其中機(jī)械分離法又包括重力沉淀法、過濾法和離心分離法。2（機(jī)械分離法重力沉降法重力沉降的方法就是利用油漿和油漿中的固體顆粒催化劑密度的不同，而在重力場(chǎng)中沉降速度不同，進(jìn)行分離的方法。主要的設(shè)備就是沉降器。由于重力沉降法的工藝最為簡(jiǎn)單，它投資省，易于建設(shè)。早期在處理外甩的油漿的時(shí)候，大都采用重力沉降的方法。在重力沉降過程中，油漿中固體顆粒的沉降率與顆粒的大小、顆粒密度、油漿粘度等因素有關(guān)。由于顆粒的大小、密度以及油漿的粘度為生產(chǎn)條件，一般很難改變，于是1998年撫順石油學(xué)院張洪林等考察了沉降率與沉降溫度、沉降時(shí)間和沉降器的深度的關(guān)系。得出了用重力沉降的方法中沉降溫度的影響最大。在250?左右較淺的沉降器中，60~120min內(nèi)，大于40口m的催化劑顆粒都可以沉降完全。但是，催化油漿中固體顆粒的粒徑范圍約為0~80?m,其中20口m以下微粒所占的比例當(dāng)高。據(jù)中國(guó)大慶石化公司研究院趙光輝等估算，如果使用普通的重力沉降的方法，在溫度為250?時(shí)，沉降高度為60cm,催化劑微粒出去率為85%時(shí)，所需要的時(shí)間為2萬(wàn)余小時(shí)。顯然，普通的重力沉降方法2必然會(huì)被逐漸淘汰。油漿中的固體催化劑粉末主要是在催化裂化裝置高溫和流化條件下因催化劑被磨損或受熱應(yīng)力破裂而形成的細(xì)微晶體顆粒。這些固體粉末在油漿中高度分散。由于油漿中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)以及硫、氮和金屬化合物等雜質(zhì)的存在,對(duì)懸浮顆粒的分散有促進(jìn)和穩(wěn)定作用。上述原因就造成了普通重力沉降分離效果不好，單純靠重力自然沉降分離是很困難的。但是，人們發(fā)現(xiàn)某些化學(xué)助劑特別是低相對(duì)分子質(zhì)量聚合物對(duì)油漿中催化劑粉末具有抗擴(kuò)散或凝聚作用，可加速催化劑粉末沉降。這種化學(xué)助劑稱為沉降助劑。其作用機(jī)理是，當(dāng)化學(xué)品與油漿和催化劑顆粒體系均勻混合以后，化學(xué)品能夠與被油包裹的催化劑微粒形成強(qiáng)的界面親合力，這種作用力可以是化學(xué)結(jié)合力、物理作用力、靜電作用力或范德華力，或者是這幾種作用力的結(jié)合。所形成的界面作用力具有阻止固體催化劑微粒分散的作用，能促進(jìn)微粒凝聚形成絮團(tuán)或淤泥，從而可縮短沉降時(shí)間，易于從油漿中沉降分離。因此，開發(fā)這種助沉降必須深入了解助沉劑使微小顆粒聚集的原理。根據(jù)DLVO理論，要破壞FCC油漿的膠體穩(wěn)定性就必須降低膠體粒子間庫(kù)侖斥力所賦予膠體粒子間的勢(shì)壘，中和固體質(zhì)點(diǎn)表面的電荷,使其克服固體質(zhì)點(diǎn)間的靜電排斥力，穩(wěn)定脫除固體催化劑粉末并形成細(xì)小凝聚體，這是FCC油漿中固體催化劑粉末沉降的第一個(gè)階段。一些離子型表面活性劑可以改變固體催化劑粉末表面的電荷量和分布，有利于固體顆粒的聚結(jié)。絮凝是FCC油漿中固體催化劑粉末沉降的第二個(gè)階段，該過程存在電荷的中和作用，有機(jī)高分子絮凝劑通過自身的極性或離子基團(tuán)與質(zhì)點(diǎn)形成氫鍵或離子對(duì)，加之范德華力作用而吸附在質(zhì)點(diǎn)表面，在質(zhì)點(diǎn)間進(jìn)行橋連作用，形成絮狀沉淀。該過程是根據(jù)非水膠體空缺穩(wěn)定性理論，達(dá)到破壞油漿膠體穩(wěn)定性的目的。因此,沉降助劑應(yīng)具備聚結(jié)和絮凝的雙重功能,有效的方法是將具備電解質(zhì)性質(zhì)的聚結(jié)劑和具備絮凝作用的添加劑加以復(fù)合。在此原理的基礎(chǔ)上，科研工作者開發(fā)出了一些列的助沉劑。使用聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、磺化聚苯乙烯、部分氫化的聚丙烯酞胺等負(fù)離子聚合物作為FCC油漿沉降。還有以烷基酚醛樹脂、酯化的烷氧基酚醛樹脂和胺類的復(fù)配物作為非離子型沉降劑。并研究了沉降劑類型、用量、水相PH、沉降溫度、沉降時(shí)間對(duì)沉降效果的影響，得出了一些實(shí)驗(yàn)室的結(jié)論。為下一步開發(fā)助助沉劑提供了一些參考。由于這些助沉劑的加入的量很少，但是卻能夠有效地提高了重力沉降的沉降率，降低沉降溫度，縮短沉降時(shí)間。采用沉降助劑最大的優(yōu)點(diǎn)就是，添加劑的費(fèi)用較低，設(shè)備投資少，易于實(shí)施，而且凈化效果可以滿足下游利用油漿的生產(chǎn)過程。因此，開發(fā)能夠加速沉降速率并且對(duì)下游的生產(chǎn)影響小的沉降助劑是未來(lái)油漿固液分離這塊領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。3離心分離法離心分離法是利用離心力場(chǎng)分離油漿中的顆粒，可分為旋液分離法和離心沉降分離法2種。離心沉降法的主要設(shè)備是高溫試管沉降離心機(jī)其最高操作溫度為300?,最高轉(zhuǎn)速為5000r/min。這種設(shè)備利用了油漿在高溫時(shí)流動(dòng)性明顯增大的粘溫特性。通過高溫環(huán)境及高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)從而達(dá)到了較高的凈化效率。但存在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度高,溫度高，操作維護(hù)不便，處理量不大等缺點(diǎn)，到2006年為止，仍然沒有工業(yè)利用的實(shí)例。旋流分離法與離心器分離原理類似是靠?jī)煞N互不相溶介質(zhì)的密度差,利用液體在旋流芯管內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力實(shí)現(xiàn)兩相分離.旋液分離法采用的設(shè)備為旋流器，其過程為:液-固非均相混合物在旋流器內(nèi)以較高流速作螺旋運(yùn)動(dòng)，固體顆粒在離心力的作用下與液相分離。旋流器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、設(shè)備費(fèi)用低、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。中國(guó)石油大學(xué)張士瑞等在常溫下以水為液相，以粒度分布比油漿殘留固體更苛刻的催化裂化催化劑粉末為固相，初步研究應(yīng)用微型旋流器脫除催化裂化油漿殘留固體的可行性。試驗(yàn)結(jié)果表明，在進(jìn)料固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2%、平均粒徑為.018%,16口m的情況下，修正總分離效率可達(dá)96.6%-97.5%，頂流固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0平均粒度為5.6口m,二級(jí)旋流器的頂流固體含量可進(jìn)一步降至67口g/g。而催化裂化油漿殘留固體顆粒的實(shí)際粒度比試驗(yàn)樣品大,因此認(rèn)為應(yīng)用公稱直徑為10mm的微型固液旋流分離器脫除催化裂化油漿中殘留的催化劑固體顆粒在技術(shù)上是可行的。但是，應(yīng)用旋液分離法的關(guān)鍵是能夠根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)出合適尺寸的旋液分離器。國(guó)外的研究者，對(duì)旋流分離器內(nèi)三維流場(chǎng)進(jìn)行研究和分析，計(jì)算的模型多為修正的RNG模型和RSM模型。華東理工大學(xué)周萍等對(duì)微旋流分離器進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，該研究采用了雷諾應(yīng)力模型模擬公稱直徑10mm的微型旋流芯管的單相流場(chǎng)。獲得了管內(nèi)軸向速度、切向速度、徑向速度和壓力分布。該模擬在研究旋流管內(nèi)部油漿連續(xù)相得壓力場(chǎng)和分離場(chǎng)特性的基礎(chǔ)上，初步揭示了兩相流的的分離特性。但是，該模擬并未考慮固體顆粒對(duì)于流動(dòng)的影響，對(duì)于將來(lái)模擬真實(shí)的油漿分離過程打下了基礎(chǔ)。華東理工的白志山等對(duì)旋直徑為10mm旋流芯管的操作條件進(jìn)行了研究考察了微型旋流芯管壓力、分離效率和流量的相互關(guān)系，確定了微型旋流芯管凈化催化油漿的最佳操作條件。結(jié)果表明，隨著入口流量的增加，分離效率提高，而壓力降增大。[20]中國(guó)石油大學(xué)張士瑞等以研制適用于脫除煉油和石油化工工程中的工藝物流中殘留的超細(xì)催化劑微粒的微型固液旋流器為目的,提出了以進(jìn)料動(dòng)量為核心的、判別旋流器分離性能的微分分離動(dòng)力數(shù)判別準(zhǔn)則。采用直徑10mm的微型固液旋流器，取平均粒徑16?m的超細(xì)催化裂化催化劑粉末為固相、水為液相，進(jìn)行超細(xì)微粒固液分離的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在微型固液旋流器進(jìn)料流量為32-35L/min、原料中固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.520%-1.330%的范圍內(nèi)，修正總分離效率達(dá)到96.6%-97.5%，在原料固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.520%時(shí)頂流中固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可降至0.018%,平均粒徑為5.6口m。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了微分分離動(dòng)力數(shù)判別準(zhǔn)則的正確性。該方法的提出有一定的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，可以為更深入研究性能預(yù)測(cè)的理論模型的參考。最近幾年我國(guó)科研人員雖然對(duì)旋流分離器進(jìn)行了大量的研究。但是旋流器的結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但對(duì)旋流器分離機(jī)理的認(rèn)識(shí)至今還未達(dá)到完全一致，性能預(yù)測(cè)的理論模型及判別準(zhǔn)則的通用性尚未被公認(rèn)，研制適用于脫除煉油和石油化工過程中工藝物流中殘留超細(xì)催化劑微粒的旋流器，需深入認(rèn)識(shí)旋流器的分離機(jī)理，結(jié)合具體應(yīng)用中的實(shí)際操作條件及固液兩相的物性，優(yōu)化旋流器結(jié)構(gòu)，提高分離性能，滿足分離要求。如果旋流器的尺寸設(shè)計(jì)不當(dāng)，則分離效果會(huì)很差。所以目前在工廠中使用的旋流分離器主要目的是進(jìn)行對(duì)油漿中固體顆粒的進(jìn)行預(yù)分離。圖1旋液分離器結(jié)構(gòu)示意圖從圖1可以看出，旋液分離器結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單、占地面積小的優(yōu)點(diǎn)。一旦能根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)需求開發(fā)出一套符合要求的旋流分離器。不但會(huì)降低催化油漿中固液分離的操作成本，而且為下游利用催化油漿的組分，提供固含量很低的油漿從而方便以催化油漿為原料的高附加值化工產(chǎn)品的生產(chǎn)。這樣必然會(huì)為煉化廠帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。目前對(duì)于該類分離器的設(shè)計(jì)還主要是經(jīng)驗(yàn)，所以設(shè)計(jì)的主要目的是初步分離。5過濾分離過濾法即通過一種過濾介質(zhì)將油漿中的固體催化劑顆粒攔截而實(shí)現(xiàn)凈化分離。過濾介質(zhì)一般是微孔材料，在過濾過程中，該介質(zhì)可以阻止油漿中的催化劑顆粒的通過，從而達(dá)到分離的目的。改變微孔材料的孔徑可以達(dá)到不同的過濾要求。該分離過程的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備與操作簡(jiǎn)單，分離效率穩(wěn)定，但沖洗時(shí)間長(zhǎng)，過濾阻力大。近年開發(fā)的一種簡(jiǎn)便、高效的油漿澄清工藝,使用簡(jiǎn)便設(shè)備一蝕劑盤式過濾器和HypuseLSI型精細(xì)多孔金屬過濾器，可使油漿中的固體物含量降至10口g/g以下。這種方法程流簡(jiǎn)單，較靜電分離法能耗低，投資接近。油漿過濾器的濾芯材質(zhì)通常為不銹鋼粉末或絲網(wǎng)燒結(jié)的多孔金屬，過濾孔徑在0.2—20微米范圍。這種濾芯具有較高的強(qiáng)度，能在高溫下操作并可承受較高的壓差。自20世紀(jì)80年代始，美國(guó)的Mott和Pall公司分別將各自的過濾技術(shù)應(yīng)用于催化裂化油漿分離催化劑粉末，現(xiàn)已有不同規(guī)模的工業(yè)化裝置在世界各地運(yùn)行。具體應(yīng)用的情況見表2表2應(yīng)用廠家采用技術(shù)處理量t/hBP石油公司煉廠MOTTHyPulseLSI系統(tǒng)20BP公司煉廠MOTTHyPulseLSI系統(tǒng)12.5美國(guó)OhioLIMA，BP公司MOTTHyPulseLSI系統(tǒng)20美國(guó)TexaMOTIVA煉廠PALL過濾技術(shù)40日本NPRC橫濱根岸煉廠RFCCPALL過濾技術(shù)30印度尼西亞Exor-1PALL過濾技術(shù)70長(zhǎng)嶺煉廠RFCCPALL過濾技術(shù)10華北油田第一煉油廠MOTTHyPulseLSI系統(tǒng)3-6勝利石化總廠MOTTHyPulseLSI系統(tǒng)4.5九江煉油廠石油大學(xué)7前郭煉廠石油大學(xué)3-6大連石化廠安泰科技公司（北京）8福建煉油廠安泰科技公司10-15以MOTT公司的高效脈沖過濾器（HyPulseLSI）為例，它是一種獨(dú)特的管式過濾芯過濾器，濾芯材質(zhì)為316LSS不銹鋼粉末燒結(jié)的多孔金屬。油漿從過濾器殼6體底部從上流至濾芯，由濾芯管壁內(nèi)側(cè)向管壁外側(cè)流動(dòng)，固體催化劑被攔截在濾芯的內(nèi)表面，濾餅在管比內(nèi)形成，清凈的濾液經(jīng)過濾芯后切換進(jìn)行反沖洗。反向沖洗采用高壓脈沖氣體（或液體）從上向下的以反方向流動(dòng)方式進(jìn)行。快速脈沖在數(shù)秒內(nèi)即可完成。一套標(biāo)準(zhǔn)的HyPulseLSI型過濾系統(tǒng)由三個(gè)過濾器組成，一個(gè)在線過濾，一個(gè)進(jìn)行反沖洗，第三個(gè)備用，以保證流量的連續(xù)操作和停車檢修。過濾器循環(huán)操作可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。過濾器的操作溫度通常為200-350?，操作壓力0.3-2.0Mpa，最短反沖洗間隔2小時(shí)。濾后油漿的灰分含量可降低到小于100ppmPALL公司過濾技術(shù)與MOTT公司的主要區(qū)別在于，其過濾介質(zhì)采用多層不銹鋼絲網(wǎng)燒結(jié)而成，此外，在油漿過濾流程上，PALL公司采用油漿自濾芯管壁外側(cè)向管壁內(nèi)側(cè)流動(dòng)的方式。從表2中可以看出，我國(guó)長(zhǎng)嶺煉廠、華北油田第一煉廠和勝利石化總廠煉油廠等單位都有引進(jìn)的過濾裝置在運(yùn)行。過濾分離法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、分離效率穩(wěn)定且分離效果不受催化裂化裝置操作條件或原料性質(zhì)變化的影響。因此從技術(shù)可靠性和工業(yè)應(yīng)用等方面來(lái)看，過濾技術(shù)應(yīng)用比較成功，凈化該質(zhì)效果穩(wěn)定，而操作費(fèi)用并不高。但是過濾裝置的投資較高，一套日處理150噸規(guī)模的裝置大約需要四五百萬(wàn)元人民幣。不僅前期投資太高,凈化1t油漿的設(shè)備平均投資100元人民幣，而且預(yù)計(jì)每3年更換一次濾芯，全行業(yè)每年外甩油漿4000kt。按照這一比例類推，全國(guó)推廣需要4億元設(shè)備投資，可見設(shè)備后期維護(hù)的投資也是很高的。而且，由于過濾器之間需要頻繁的切換操作、循環(huán)操作，在高溫且含有固體顆粒條件下對(duì)切換閥門的質(zhì)量要求較高，否則容易損壞。此外，油漿在高溫條件下容易生焦，會(huì)造成通量減小和壓降增大，對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)行不利。的討論中，不難看出。過濾操作作為油漿分離的手段。技術(shù)成熟，操?gòu)纳厦孀鞣€(wěn)定，易于連續(xù)化生產(chǎn)。但是，濾芯的成本過高是該技術(shù)的瓶頸。因此，開發(fā)出成本低廉的濾芯具有很大的發(fā)展前景。成本低廉的濾芯，首先要滿足過濾效果能夠滿足工業(yè)需求。其次，就是濾芯里面的雜質(zhì)要易于除去。這樣，就可以延長(zhǎng)濾芯的使用壽命。相當(dāng)于節(jié)約了設(shè)備的成本。靜電分離法靜電分離法的優(yōu)點(diǎn)是分離的溫度低，效果好，但設(shè)備費(fèi)用高、投資大、流程復(fù)雜。靜電分離法優(yōu)點(diǎn):(1)分離效率比較高,特別是愈細(xì)的粉粒,愈易被吸附;(2)沖洗比較容易;(3)阻力小。缺點(diǎn):(1)影響分離效果的因素太多，如操作條件、油漿性質(zhì)等，且不易掌握;(2)設(shè)備較復(fù)雜，需要配置一套高壓電氣系統(tǒng)，為了保證分離效果，每小時(shí)要有2-3次斷電(沖洗)、送電(分離)過程，這對(duì)高壓電路來(lái)說，還需要有一套安全可靠的自控系統(tǒng)。靜電分離器一般安裝在油漿換熱器之后，以控制必須的溫度條件。油漿靜電分離器(商業(yè)牌號(hào)為GulfTronic),是海灣科學(xué)技術(shù)公司(GulfScienceTechnologyCo.)發(fā)展、設(shè)計(jì)和制造的，并在1979年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，至今已應(yīng)用于許多國(guó)家的煉油廠。海灣石油公司(GulfOilCo.)在美國(guó)阿瑟港煉油廠建立了第一套年3處理能力12萬(wàn)噸(382m/d)的分離器，來(lái)提高裂化澄清油漿的質(zhì)量，以便用作炭黑原料。第二套分離器建立在美國(guó)菲利普斯石油公司的博格煉油廠(PhilipsPetroleumCo.Borger,Tex.)，處理瓦斯油和重油催化裂化裝置的油漿，以便改善裂化產(chǎn)率，并生產(chǎn)固體含量低的油漿產(chǎn)品。瓦斯油裂化裝置中油漿分離前，其固體含量達(dá)1.8%左右;重油催化裂化裝置通常加入25%拔頂原油，所產(chǎn)油漿含固量約為0.5%-1.0%。1988年金陵石化公司煉油廠從美國(guó)GA公司引進(jìn)一套3組6單元的靜電分離設(shè)備，試用中發(fā)現(xiàn)，其分離效率很低，效果較差。為此，我國(guó)開展了油漿靜電分離器的研究工作，自行設(shè)計(jì)建造了一臺(tái)兩組兩單元的中型試驗(yàn)裝置，這是國(guó)內(nèi)首次開發(fā)研制的二組二單元催化裂化油漿固液分離裝置。該工業(yè)試驗(yàn)裝置全部采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備器材及儀表，整個(gè)裝置采用框架結(jié)構(gòu)，布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便。從1991年7月30日至1992年5月進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)裝置試驗(yàn)，累計(jì)運(yùn)行120天，分析814個(gè)油樣。經(jīng)過4個(gè)月考核運(yùn)行，證明該工業(yè)試驗(yàn)裝置運(yùn)行正常,高壓靜電系統(tǒng)滿足油漿分離工藝要求，電氣程控系統(tǒng)運(yùn)行可靠，氣路切換運(yùn)轉(zhuǎn)靈活。從采樣分析數(shù)據(jù)看出,分離效果良好，接近或達(dá)到國(guó)外同類裝置技術(shù)水平，可以進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用。1994年12月，我國(guó)自行設(shè)計(jì)、制造的首套重油催化裂化油漿靜電過濾裝置在鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司煉油廠正式投用。這套CYF-1-6型3組6單元油漿靜電過濾裝置是由金陵石化公司南京煉油廠設(shè)備研究所負(fù)責(zé)技術(shù)開發(fā)，并和洛陽(yáng)石化工程公司聯(lián)合設(shè)計(jì)，由江蘇無(wú)錫縣煉油設(shè)備配件廠承制。工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，各單元的分離效率絕大部分大于95%。但是，該裝置在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)重油催化油漿，分離效果并不好，只有10%到20%。而且設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資大、操作費(fèi)用高，難以維護(hù)，隨著油品的變重，該設(shè)備已經(jīng)越來(lái)越不能滿足生產(chǎn)。所以該套裝置現(xiàn)在已停用。對(duì)于靜電分離器，國(guó)內(nèi)進(jìn)行了研究。雖然國(guó)內(nèi)已基本掌握此技術(shù)，但對(duì)較深入的問題(如機(jī)理等)還未完全掌握，文獻(xiàn)上也未報(bào)道過靜電分離過程的機(jī)理，操作經(jīng)驗(yàn)也不夠豐富。華東理工大學(xué)聯(lián)合化學(xué)工程研究所方云進(jìn)等人，近年對(duì)靜電分離器的開發(fā)研究做了大量工作,分析了靜電分離的基本原理,許多研究成果已見報(bào)道，利用自行設(shè)計(jì)安裝的靜電分離裝置及適宜的模擬體系，對(duì)影響靜電分離效率的停留時(shí)間、粘度、電壓、微顆粒粒徑、填充介質(zhì)8材料的性質(zhì)、填充介質(zhì)的尺寸、填料床層高度等因素進(jìn)行研究，并在試驗(yàn)基礎(chǔ)上提出靜電分離器的“小胞串級(jí)”模型。得出如下結(jié)論:影響靜電分離效果的主要因素是床層中的電場(chǎng)梯度和液體粘度;床層介質(zhì)以玻璃珠的分離效果較好;建立了靜電分離器的“小胞串級(jí)”計(jì)算模型.。在液固體系靜電分離飽和吸附量的測(cè)定中,研究了均勻電場(chǎng)中的飽和吸附量、分離效率與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，并以此結(jié)果計(jì)算了圓柱形電場(chǎng)中的飽和吸附量和分離效率，與試驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比，獲得了滿意的結(jié)果。試驗(yàn)驗(yàn)證了靜電分離過程的“點(diǎn)吸附”原理。利用自行設(shè)計(jì)安裝的靜電分離裝置對(duì)油漿中催化劑顆粒進(jìn)行靜電試驗(yàn)。針對(duì)不同油漿及油漿物理性質(zhì)的變化對(duì)分離效果的影響進(jìn)行研究,結(jié)果表明:180?時(shí),油漿的粘度在0.001~0.003Pa?s之間,介電常數(shù)在2.0~3.0之間,電導(dǎo)率在10-9s/cm數(shù)量級(jí),能滿足靜電分離的要求;油漿靜電分離適宜的操作條件是：電壓15~20kV,停留時(shí)間10~15min，操作溫度180?;油漿中瀝青質(zhì)含量高低對(duì)催化劑微粒的分離有較大的影響，瀝青質(zhì)在油漿靜電分離過程中會(huì)產(chǎn)生“競(jìng)爭(zhēng)分離吸附”現(xiàn)象，使催化劑微粒的分離效率降低。從結(jié)論中不能看出只有油漿的粘度和電性能在適宜的范圍內(nèi)，分離效果才顯著。總體看來(lái)，國(guó)內(nèi)目前對(duì)油漿靜電分離使用的經(jīng)驗(yàn)還需要積累，對(duì)影響靜電分離效果的較深入機(jī)理問題還有待進(jìn)一步的研究。另外，靜電分離設(shè)備較復(fù)雜，需要配置一套安全可靠的自動(dòng)控制的高壓電氣系統(tǒng)，因而投資費(fèi)用較高，也影響了其在國(guó)內(nèi)的推廣和應(yīng)用?，F(xiàn)在國(guó)家正在搞節(jié)能減排，從這個(gè)意義上說，這種高能好的方法被代替的趨勢(shì)必然的。而且，實(shí)際上目前靜電方法在我國(guó)的應(yīng)用基本處于停滯狀態(tài)。結(jié)語(yǔ)綜上說述，用于催化油漿和催化劑固體顆粒的分離方法有：靜電分離法、重力沉降法、離心沉降法和過濾法。由于靜電分離法，對(duì)于油漿的電學(xué)方面的物理性能有要求，如果油漿的粘度、介電常數(shù)和導(dǎo)電率等物理特性不在適宜的范圍，則分離效果會(huì)很差。而且，靜電分離設(shè)備較復(fù)雜，需要配置一套安全可靠的自動(dòng)控制的高壓電氣系統(tǒng);同時(shí)能耗大，設(shè)備的維戶也很麻煩。所以，在國(guó)內(nèi)這種方法基本已近停用。雖然，國(guó)內(nèi)基本掌握了開發(fā)靜電分離設(shè)備的能力。但是，對(duì)于如何挺高分離設(shè)備的使用能力以及適應(yīng)油品物理特性波動(dòng)的生產(chǎn)要求，如何降低9設(shè)備的能耗，目前國(guó)內(nèi)還沒有報(bào)道。因此，這樣方法的使用很受限制。重力沉降法，是一種操作簡(jiǎn)單，設(shè)備也很簡(jiǎn)單的方法。但是，該方法如果僅依靠重力來(lái)實(shí)現(xiàn)沉降分離效果不好，很難到達(dá)工藝的需求。在此基礎(chǔ)上，人們通過加入助沉劑，加速了小顆粒的聚集，從而挺高了重力沉降的分離效率。目前，對(duì)于加入助沉劑的機(jī)理研究還不夠深入，開發(fā)出來(lái)能用于工業(yè)生產(chǎn)的并不多。而且，這種助沉降劑的開發(fā)也是一個(gè)具體問題具體分析的過程，對(duì)于不同的油品所適宜的助沉降劑也是不同的。離心分離的方法，操作和設(shè)備也同樣很簡(jiǎn)單，不過目前主要用于對(duì)于油漿中固體顆粒的初步分離。尤其，近幾年微旋流分離器的研制和開發(fā)。給這種分離的方法的改進(jìn)提供了方向。過濾分離的方法，雖然在我國(guó)使用的時(shí)間不是很長(zhǎng)，但是該發(fā)法的操作穩(wěn)定、易于連續(xù)化生產(chǎn)、分離效果好。不過，該項(xiàng)技術(shù)的設(shè)備投資較高。催化劑顆粒在濾芯里，很難清除干凈，所以更換濾芯很頻繁。目前，國(guó)內(nèi)石化單位，也主要采用了這種方法。該方法中，最具開發(fā)潛力的是合適的濾芯材料的選擇和最適宜操作條件的研究。合適的濾芯能夠在保證工藝質(zhì)量的前提下，大幅度的降低生產(chǎn)成本。最適宜的操作條件能最大程度的保證生產(chǎn)的連續(xù)性。催化油漿的過濾分離技術(shù)開發(fā)已經(jīng)取得了良好的成果，然而，由于起步較晚，仍存在一些問題尚待解決，例如:無(wú)論國(guó)外引進(jìn)的還是國(guó)內(nèi)的裝置和技術(shù)，在我國(guó)的工業(yè)運(yùn)行時(shí)間都不太長(zhǎng)。我們必須進(jìn)一步研究和改進(jìn)油漿過濾分離的裝置，尤其是過濾分離技術(shù)，以便提高它們工業(yè)運(yùn)行時(shí)間，在方面我國(guó)的技術(shù)人員針對(duì)自身油漿的特性總結(jié)了大量實(shí)用的操作方法，大大提高的連續(xù)生產(chǎn)的時(shí)間。同時(shí)為了使油漿分離后的產(chǎn)品利用價(jià)值更高，我們必須進(jìn)一步研發(fā)油漿的分離尤其是過濾分離，進(jìn)一步提高油漿過濾率（達(dá)到99%以上），盡量除去油漿中的催化劑粉末（粒徑達(dá)到1ug/g以下）。煉油企業(yè)應(yīng)根據(jù)自己的原油特點(diǎn)及裝置配置情況，并結(jié)合所處的地理位置、市場(chǎng)需求、產(chǎn)品質(zhì)量等因素綜合考慮,選擇適宜的油漿過濾分離路線,在保證煉廠工藝操作穩(wěn)定性和彈性的情況下，減少投資，提高煉廠經(jīng)濟(jì)效益。10參考文獻(xiàn)[1]張永新.FCC油漿的分離與綜合利用.石化技術(shù)與應(yīng)用.2003,21(2):92-95.[2]王仁安，柏松，李華等?一種分離石油重油的方法：中國(guó),CN93117577.1.1996.[3]許志明,張立,趙鎖奇等.催化油漿的分離與化工利用.石油煉制與化工.2011,32(9):17-18.張德華,沈健,袁興東等.催化油漿的分離與綜合利用.天津化工.2004,18(3):11-12.[5]王秋靈,冀風(fēng)泰.催化油漿的加工和利用.石化技術(shù)與應(yīng)用.2005,23(5):384-386.[6]唐課文,劉磊,古映瑩等.催化油漿的過濾分離研究及利用.現(xiàn)代化工.2007,27(增刊1):340-343.張洪林,楊磊,賈素芹.重油催化裂化外甩油漿自然沉降凈化效果研究.撫順石油學(xué)院學(xué)報(bào).2008