催化裂化油漿的分離技術進展

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，同時對下游設備造成不利影響。本文就當前國內煉廠催化裂化裝置的副產品催化油漿中催化劑粉末脫除的幾種分離技術進行綜述，并對催化油漿的脫固分離技術的發展進行了展望。

關鍵詞：催化裂化油漿;分離技術;進展

1 催化油漿的性質及應用

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

2催化裂化油漿的分離技術

2.1 自然沉降法

自然沉降法是依靠重力沉降達到凈化油漿的目的，其方法具有設備簡單、投入成本低、操作簡便等特點。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攔截油漿中的催化劑粉末實現分離凈化的，其技術關鍵是過濾介質的選用和適當的反沖洗方式。此法具有操作簡單、性能穩定、分離效率高等特點。20 世紀80 年代美國Paul 公司和MOTT 公司率先實現過濾技術在催化油漿凈化技術上的工業應用。國內四川石化有限責任公司采用多孔金屬粉末燒結濾芯為過濾組件，在2.5Mt·a- 1 重油催化裂化裝置上實現了全自動過濾系統的凈化技術，油漿灰分的平均脫除率達到了92.4%。安泰科技和燕山石化合作開發的非對稱復合結構的過濾濾芯已被證明達到了國外進口濾芯水平。雖然過濾技術發展較成熟，已有工業研究，但因過濾濾芯維護、清洗、更換等條件因素，限制了其應用。

2.3化學沉降法

化學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到分離的目的。該法具有化學助劑用量小、投入成本低、操作簡便、脫除效果好的特點。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行了沉降劑的工業研究實驗，在其重油催化裂化裝置系統中引入了深圳拉達精細化工有限公司研發的新型沉降劑，經72h 的沉降后，脫除率達到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，原理是當油漿流經填料床層時，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計研發制造，美國的阿瑟港石油公司用于工業應用。之后國內很多研究機構做了大量的研究和技術改進，趙娜等人在Cao qing，Abidin等人的研究基礎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，且所需設備復雜，分離效果受油漿性質、操作條件影響，因此在我國還未實現工業應用。

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進行分離。但受高溫、高速條件限制，處理量小，暫無工業應用。旋流離心法是利用油漿在旋流器內做高速螺旋運動，受離心力作用實現液固分離。該法設備構造簡單、能耗小、易于操作，研究較多。白志山等人將微旋流技術用于1.8Mt·a- 1 重油催化裂化裝置上，脫固率可達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實現固體顆粒物脫除率達95%以上，其中旋流器是作為預處理單元。

2.6油漿的澄清技術的比較

沉降助劑法克服了自然沉降分離效果不好的缺點，通過對油漿- 催化劑顆粒體系添加化學助劑，加速催化劑顆粒沉降，降低油漿灰份，使油漿改質。靜電分離法的優點是分離效率高、處理量大、壓降小，容易沖洗再生等; 缺點是設備投資大、操作費用高，靜電分離技術脫油漿灰分的效果受油漿理化性質的影響較大。機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合。其中以重力沉淀法的工藝最為簡單，它投資省，易于建設，但要求在較高的溫度下澄清才能獲得明顯的效果。過濾分離法優點是設備與操作簡單，分離效率穩定，缺點是過濾器費用高，油漿高溫易結焦，沖洗時間長，過濾阻力大。

3 結論

隨著重油深加工技術的不斷進步，催化油漿作為催化裂化過程中富含優質碳源且廉價易得的副產品，可應用于煉化、冶金、建材、合成橡膠及新型碳材料等領域，生產炭黑、針狀焦、重交瀝青、介孔碳和碳纖維制品，具有廣闊的市場應用前景。為了深入挖掘催化油漿深加工利用潛力，更好地發揮催化油漿所含優質碳源的經濟價值，應從以下幾個方面開展相關技術的研究和開發：

（1）對煉廠現有的油漿回煉和摻煉工藝進行改良和創新，在保證產品質量的前提下，以提高催化裂化單元的回煉量和延遲焦化單元的摻煉量，進而降低操作成本，提高裝置能效水平。（2）從提高油漿的凈化效率的入手，開發高效催化油漿分離技術，并應用于實際生產，從源頭提升催化油漿的品質，為下游企業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品成為未來我國化工產業發展的投資熱點領域，重點研制利用催化油漿作為碳材料前驅體，生產新型碳納微球中間體，并應用于電子電器、通訊信息、生命科學、貯能材料等領域，通過新工藝和新產品進一步拓寬催化油漿綜合利用空間。

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（作者單位：中石油克拉瑪依石化有限責任公司煉油化工研究院）