CN101168137A

CN101168137A - 一种fcc平衡催化剂的再生复活回收系统及方法

Info

Publication number: CN101168137A
Application number: CNA2007101790534A
Authority: CN
Inventors: 顾春来; 张瑞驰
Original assignee: BEIJING LIKONPEC TECHNOLOGY Inc
Current assignee: BEIJING LIKONPEC TECHNOLOGY Inc
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2008-04-30

Abstract

本发明属于石油化工技术领域，特别指一种流化催化裂化装置(FCC)中平衡催化剂的再生回收系统及方法。本发明FCC平衡催化剂的再生复活回收系统，它包括：待处理的废弃平衡催化剂通过物料输送系统进入多级磁分离装置(A)中；分选出来的低磁剂进入酸化脱金属装置(B)中；将高磁剂卸出装袋；经过酸化脱金属装置(B)处理的浆液进入活化装置(C)中，并向酸化反应后的浆液中加入水和活化剂；反应一定时间后的浆液经过过滤脱水装置(D)处理形成滤饼；再进入烘干装置(E)；滤饼在旋转焙烧装置(F)中焙烧后得到的成品再生催化剂，从转炉中连续流出，过筛包装后即可；整个工艺流程由自动控制装置(G)进行控制和显示。

Description

一种FCC平衡催化剂的再生复活回收系统及方法

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，特别指一种流化催化裂化装置(FCC)中平衡催化剂的再生回收系统及方法。

背景技术

FCC装置(尤其是RFCC装置，即所谓重油催化裂化装置)是当前我国炼化油企业中最重要的二次加工装置之一。我国的FCC装置目前已达到150套以上，它是生产汽油、柴油和液化气的主要炼油装置之一。在FCC装置生产过程中需要补充新鲜催化剂，同时卸出废催化剂(一般称为“平衡催化剂”)。在催化裂化过程中，原料油中的金属如Ni、V、Fe、Cu等逐渐沉积在催化剂上，随着催化剂上金属量的增加，催化剂活性下降，选择性变差。产品分布中，氢气、干气、焦炭产率增加，液化气和汽油等目的产品产率下降。

工业催化裂化生产中，解决金属污染问题主要有两种方法，一是通过大量补充新鲜催化剂和卸出部分平衡剂来防止污染金属达到较坏的水平；二是使用抗金属催化剂和金属钝化剂。随着原油变重，催化裂化向重油催化裂化迅速发展，原料中金属含量也大幅度增加，从而使平衡催化剂的污染金属含量大幅度增加，既使使用新型催化剂或钝化剂也不能完全解决问题。为维持装置平衡剂活性和选择性，需要大量补充新鲜催化剂，卸出废催化剂。这一方面增加了催化裂化操作费用，另一方面卸出的废剂很容易造成环境污染。

目前，国内每年卸出的废剂(包括从旋风分离器中回收的废催化剂)高达3万吨。这些废催化剂一般含有微量放射性元素，不能随意处置。

国内外主要采用以下几种方法处理废催化剂：

(1)建池地埋，用半地下水泥池全封闭填埋。

(2)用废催化剂做吸附剂，除去污水中氨离子和金属离子。

(3)脱金属回收利用。

(4)采用磁分离的方法，将平衡剂中的高活性催化剂分离出来再次使用。

(5)其他，如作水泥混合材料或作为新建装置的开工剂。

上述方法中，建池地埋不是长远之计；做吸附剂用量和用途有限；磁分离虽可将平衡剂中的部分高活性催化剂颗粒回收再用，但由于金属迁移的原因导致分离效率不高，实际应用效果参差不齐，而且磁分离并未从根本上解决工业废剂的出路问题。因此，只有采用综合采用物理及化学方法进行脱金属回收利用是最终的发展方向。开发催化裂化废催化剂再生复活技术既可保护环境，降低平衡剂的金属含量，提高催化剂的活性和选择性；又可节约新鲜催化剂用量，减少炼厂操作成本，提高经济效益。

中国专利文献CN1245482C(ZLCN03109843.2)公开了“一种用于催化裂化装置的催化剂在线回收方法和装置”。本发明是在该专利的基础上进行了更深入的研究开发。上述发明所包括的关键技术是一个通过调节粒子在惯性力场和磁力场中受力过程而进行分离处理的纯物理过程。本发明则在纯物理处理方法中首次引入了化学方法，明显地提高了处理效果和回收效率(即单位处理量下物料品位改善的程度)；此外，本发明首次在催化剂输送过程中采用了粉料密相输送装置，并在工程实施中取得了良好的效果。本技术主要针对高金属含量的平衡催化剂进行处理，使该技术具有更大的实用价值和推广意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流化催化裂化装置(FCC)中平衡催化剂的再生回收系统及方法，它结合了化学法工艺和物理法工艺的技术优势，克服了两者的缺点；它可以在相当高的再生收率下大大降低其上重金属的污染水平并改善其微反活性和选择性，降低FCC装置催化剂消耗，提高轻油收率。此外，本发明的运行能耗极低，不对环境造成损害。

本发明是一个结合磁场处理方法和化学处理方法的综合系统，是针对我国FCC装置中大量存在的重金属污染的平衡催化剂的再生回收而设计的。在常温状态下采用特殊设计的高梯度高强度磁场对高重金属含量的平衡催化剂物料进行处理，然后向依次采用酸化脱除金属成分、清洗颗粒孔道、注入活性组分及焙烧、烘干后处理，保证金属含量高的平衡催化剂再生回复到相当好的水平，而且，可以保证很高的回收率，从而提高FCC装置中催化剂藏量活性和选择性，以使FCC装置达到更好的操作水平。

本发明的技术方案是：

一种FCC平衡催化剂的再生复活回收系统，它是一种干法物理分选方法与湿法化学处理方法相结合的技术，它主要包括磁分离装置、酸化脱金属装置、活化处理装置、过滤脱水装置、烘干装置、旋转焙烧装置和自动控制装置。待处理的平衡剂通过物料输送装置提升到高位催化剂储罐；从储罐底部通过星形阀控制流量，连续通过多级磁分离机出来的低磁剂进入通过物料输送装置加入到反应釜中，磁分离出来的高磁剂卸出；在反应釜中低磁剂、酸化剂和水混合后静置沉降，去掉上层酸洗液，酸性液进入沉淀中和池；向酸反应沉降后的浆液中加入水和活化剂；反应后的浆液经过真空式带滤机过滤；滤饼进入下一道工序，滤液进入沉淀中和池；滤饼在旋转焙烧窑中焙烧；焙烧后得到的催化剂从转炉中连续流出，过筛包装后即可。

其中，本发明FCC装置平衡催化剂再生复活回收系统，采用了处理高金属含量平衡催化剂的磁分离工艺，它可根据粒子的比磁化系数不同选择性地对不同金属含量的平衡催化剂进行分选，得到不同品质的低磁催化剂，并可实现回收率及品质的线性调节。

本发明FCC装置平衡催化剂再生复活回收技术，采用了酸处理脱金属工艺。在此过程中所用的酸是潜在酸，它可慢慢生成释放出强酸，这些初生态的强酸对催化剂的危害不大，且具有很好的与金属或金属氧化物反应的性能，从而部分脱除催化剂中的污染金属。酸处理脱金属过程金属脱除率控制在30-40％，催化剂回收率控制在90-95％，脱金属后的催化剂微反活性提高3个单位，比表面积提高6个单位。

本发明FCC平衡催化剂再生复活回收技术，采用了脱金属平衡催化剂的活化技术。前面的磁分离、脱金属两个处理过程，主要是降低催化剂中金属含量，同时对提高催化剂活性有一定效果，但提高活性的幅度通常不超过5个单位。活化过程主要是提高催化剂的活性。经过酸处理的催化剂，孔道发达，加入特殊的活化剂后，活化剂沉积到孔道内；活化剂在后焙烧过程中，产生大量活性中心，大幅度提高催化剂的活性。活化过程降金属率5-10％，催化剂回收率达到99％以上，催化剂的微反活性提高10个单位，比表面提高15个单位。

本发明FCC装置平衡催化剂再生复活回收技术，采用了催化剂粉体的密相输送工艺，它使用了压力不超过0.6MPa的净化空气对管线中的催化剂物料进行柱塞式输送，可保证输送装置中催化剂流量实现线性调节，满足催化剂的存储与输送的工艺要求，在工程实施中取得了良好的效果。

本发明涉及了一种FCC平衡催化剂的再生复活回收技术，它结合了化学法工艺和物理法工艺的优势，克服了两者的缺点，大大降低其上重金属的污染水平并改善其微反活性和选择性。使用该技术后可降低FCC装置催化剂消耗，提高轻油收率。该套装置运行能耗极低，不对环境造成损害。

经对处理后的平衡剂进行理化分析和催化裂化评价试验，污染金属Ni、V、Fe、Na等的含量大幅度降低，比表面和孔体积增加，微反活性大幅度提高；处理后的催化剂裂化性能明显改善，转化率提高，汽油产率提高，产品选择性改善。

本发明的优点是：

(1)在国内外同类技术领域中处于领先地位，可有效地脱出FCC催化剂上的重金属，并进行活化处理，达到相当高的技术指标。FCC平衡催化剂再生复活技术采用磁分离处理、化学法脱金属处理和活化处理三个单元对催化剂进行回收处理，可达到以下技术要求：金属平均降低率不低于30％，微反活性提高不低于15个单位，比表面提高不低于20％；

(2)该系统工艺流程简单，投资少且回收期短，具有较高的经济效益和社会效益；

(3)在其生产过程中产生的酸性废水可经沉淀和中和等处理后达标排放，从根本上解决了工业废催化剂的出路，减轻了大量固体废料的环境污染；

(4)对金属含量高的处理废液可进行进一步深加工，提取Ni、V等金属。

本发明所采用的技术用于工业催化裂化废催化剂再生复活回收给石油加工业的环保处理和节约增效提供了新的发展机会。该项技术推广应用后还可带动相关产业的发展，在国内而言可产生近两亿元的市场价值，无论从经济效益和社会效益上都有较高的推广意义。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

图2为本发明的系统装置示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图及实施例，对本发明作进一步的说明。

本发明FCC平衡剂再生复活回收工艺流程示意图，如图1所示：待处理的废弃平衡催化剂通过物料输送系统进入多级磁分离装置A中；分选出来的低磁剂进入酸化脱金属装置B中；将高磁剂卸出装袋；经过酸化脱金属装置B处理的浆液进入活化装置C中，并向酸化反应后的浆液中加入水和活化剂；反应一定时间后的浆液经过过滤脱水装置D处理形成滤饼；再进入烘干装置E；滤饼在旋转焙烧装置F中焙烧后得到的成品再生催化剂，从转炉中连续流出，过筛包装后即可。整个工艺流程由自动控制装置G进行控制和显示。

本发明是一种干法物理分选方法与化学湿法方法相结合的技术，是对石油炼化企业FCC装置中使用的平衡催化剂进行再生复活回收处理的工艺方法。

本发明FCC平衡催化剂的再生回收的具体实施方法，如图2所示：

该套装置的工艺流程为间歇/连续操作，即需要处理的平衡剂由物料输送系统压送到催化剂上储罐1中；然后通过星形阀ZV1控制下料速度，流到一台三级磁分离机2；从磁分离机2出来的低磁剂通过物料输送装置进入低磁剂罐3中后进行装袋，高磁剂则直接装袋存放；低磁剂经转料桶15由人工加料到反应釜6中；水罐4中的去离子水由泵P1加压经阀DV2和阀DV4控制流到反应釜6中；酸化液罐5中的酸化液由阀DV3和阀DV4控制流入反应釜6中；开动搅拌，交换反应约6小时，沉降约1小时后，阀DV6自动打开，浆液中上层酸液流到集液池10中；酸液流完后(大约5-20分钟)，关闭阀DV6；人工加入定量活化剂到反应釜6；搅拌约1小时后，打开阀DV8；浆液通过泵P2打到分配器8中；经二级水洗和真空带过滤机9；滤饼通过转料盘14和绞笼12自动输送到旋转窑13中；焙烧后的催化剂，连续出料，人工定时称重包装。集液池10中的废浆液由泵P3输送到二级中各沉淀池中。反应釜6的浆液在过滤处理期间，反应釜7处在反应期间，低磁剂人工加到反应釜7中，由人工和计算机共同控制交换反应、去酸洗液、加活化剂、真空过滤等。

两台反应釜交替进行反应，保证真空带过滤机9和旋转窑13连续工作，处理量大，自动化程度高。整个过程由计算机控制或显示，在控制室完成连续控制操作，人工在现场完成间歇操作。控制先进，自动化水平较高。

Claims

1.一种FCC平衡催化剂的再生复活回收系统，其特征在于：它包括：待处理的废弃平衡催化剂通过物料输送系统进入多级磁分离装置(A)中；分选出来的低磁剂进入酸化脱金属装置(B)中；将高磁剂卸出装袋；经过酸化脱金属装置(B)处理的浆液进入活化装置(C)中，并向酸化反应后的浆液中加入水和活化剂；反应一定时间后的浆液经过过滤脱水装置(D)处理形成滤饼；再进入烘干装置(E)；滤饼在旋转焙烧装置(F)中焙烧后得到的成品再生催化剂，从转炉中连续流出，过筛包装后即可；整个工艺流程由自动控制装置(G)进行控制和显示。

2.根据权利要求1所述的FCC装置平衡催化剂再生复活回收系统，其特征在于：采用为处理高金属含量平衡催化剂而设计的磁分离工艺，它可根据粒子的比磁化系数不同选择性地对不同金属含量的平衡催化剂进行分选，得到不同品质的低磁催化剂，并可实现回收率及品质的线性调节。

3.一种FCC平衡催化剂的再生复活回收方法，其特征在于：它包括

A)、将需要处理的平衡剂由物料输送系统压送到催化剂上储罐(1)中；然后通过星形阀(ZV1)控制下料速度，流到一台三级磁分离机(2)；从磁分离机(2)出来的低磁剂通过物料输送装置进入低磁剂罐(3)中后进行装袋，高磁剂则直接装袋存放；低磁剂经转料桶(15)由人工加料到反应釜(6)中；

B)、水罐(4)中的去离子水由泵(P1)加压经阀(DV2)和阀(DV4)控制流到反应釜(6)中；酸化液罐(5)中的酸化液由阀(DV3)和阀(DV4)控制流入反应釜(6)中；开动搅拌，充分反应和沉降后阀(DV6)自动打开，浆液中上层酸液流到集液池(10)中；酸液流完后，关闭阀(DV6)；人工加入定量活化剂到反应釜(6)，充分搅拌后，打开阀(DV8)；浆液通过泵(P2)打到分配器(8)中；

C)、经二级水洗和真空带过滤机(9)；滤饼通过转料盘(14)和绞笼(12)自动输送到旋转窑(13)中；焙烧后的催化剂，连续出料，人工定时称重包装；

D)、集液池(10)中的废浆液由泵(P3)输送到二级中各沉淀池中；

E)、反应釜(6)的浆液在过滤处理期间，反应釜(7)处在反应期间，低磁剂人工加到反应釜(7)中，由人工和计算机共同控制交换反应、去酸洗液、加活化剂、真空过滤。

4.根据权利要求3所述的FCC装置平衡催化剂再生复活回收方法，其特征在于：所述的酸是潜在酸，慢慢生成释放出强酸，它具有很好的与金属或金属氧化物反应的性能，可部分脱除催化剂中的污染金属。在酸处理脱金属过程中金属脱除率控制在30-40％；催化剂回收率控制在90-95％；脱金属后的催化剂微反活性提高3个单位，比表面积提高6个单位。

5.根据权利要求3所述的FCC装置平衡催化剂再生复活回收方法，其特征在于：采用脱金属平衡催化剂的活化技术，在干法磁分离和湿法化学脱金属两个处理过程主要是降低催化剂中金属含量，对提高催化剂活性有一定效果，但提高活性的幅度通常不超过5个单位；活化过程主要是进一步提高催化剂的活性，经过酸处理的催化剂，孔道发达，加入特殊的活化剂后，活化剂沉积到孔道内，活化剂在后焙烧过程中，产生大量活性中心，大幅度提高催化剂的活性。活化过程降金属率5-10％；催化剂回收率99％以上；催化剂微反活性至少提高10个单位，比表面提高15个单位。

6.根据权利要求3所述的FCC装置平衡催化剂再生复活回收方法，其特征在于：采用密相输送工艺，其压力不超过0.6MPa的净化空气，对管线中的催化剂物料进行柱塞式输送，可保证输送装置中催化剂流量实现线性调节，以满足催化剂的存储与输送的工艺要求。