CN101670199A - 一种捕获沉降剂及脱除油浆中催化剂固体粉末的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种捕获沉降剂及脱除油浆中催化剂固体粉末的方法，该种捕获沉降剂按照重量百分比，包括：烃基R季铵盐0～50％、絮凝剂溶液0～40％和多元醇0～100％。通过添加捕获沉降剂来加快催化剂固体粉末在FCC油浆中的沉降速度，并通过本发明中所述的一套完整的使用捕获沉降剂的组合工艺来克服现有FCC油浆脱固技术中的不足，在最小化油浆处理费用的前提下，使FCC油浆的灰分降到0.05％w以下，为油浆的后续利用提供质量保证。
Description
技术领域
本发明涉及沉降剂及其应用技术领域，特别涉及一种用于脱除催化裂化油浆中催化剂固体粉末的捕获沉降剂及利用该沉降剂脱除催化裂化油浆中催化剂固体粉末的方法。
背景技术
FCC(催化裂化)油浆是催化裂化过程中所产生的一种沸点大于350℃的未转化烃类，性质极为特殊，其中富含胶质和沥青质，具有粘度高和密度大的特点。FCC油浆具有良好的经济价值，但是由于FCC油浆含有2000～9000ppm的催化剂固体粉末而使得其经济规模和增值利用受到很大限制。具体表现在以下几个方面：
1、当催化油浆作为重质燃料油的调和组分时，如果未经净化，油浆中的催化剂固体粉末会使加热炉火嘴磨损，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；
2、油浆是碳黑生产的一个重要原料来源。据统计，世界50％以上的碳黑原料油(CBO)是FCC油浆。CBO的灰份(ASTM D-482)要求为500ppm，优级品的灰份指标则为300ppm或200ppm；
3、油浆是延迟焦化的优质原料，作为焦化原料可以进一步提高原油加工的轻质化率，更为重要的是油浆可以用来生产制备石墨电极的针状焦。也必须使油浆的灰份降到500ppm以下；
4、加氢裂化的原料来源广泛。催化油浆作为加氢裂化过程的原料时，也必须使油浆的灰份降到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；
5、催化油浆富含重芳烃在60％以上，经过溶剂抽提后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。
要充分有效地利用FCC油浆，必须脱除油浆中的催化剂固体粉末。
现有脱除催化剂固体粉末的技术包括：自然沉降法、助剂沉降法、过滤法、静电分离法和离心分离法等。
自然沉降法是最早使用的方法，仅靠重力沉降，但是由于催化剂粉末的颗粒细小(直径在1～80μm之间)，油浆的粘度和比重都较大，加之双电层的存在，所以效率低、周期长，难以在工业上大规模应用。
静电分离法则会由于处理过程中必然会发生的某些部件表面被油包裹的现象而不能达到理想效果。离心分离法因很难处理大批量的油浆，所以并没有工业应用的价值和实例。
过滤法对设备的要求很高。要求过滤装置的滤孔很小，因而容易堵塞，需要频繁地反冲洗。
针对自然沉降法的上述缺点，许多文献报道了添加助剂来加速沉降的方法：
USP4407707公开了一种脱除烃油中固体颗粒的方法，是先在烃油中加入磺酸或磺酸盐，然后经水洗分离出固体颗粒。在该方法中，固体颗粒不是从油中沉降出来，而是转移到水中再沉降出来。尽管用水洗出固体颗粒有效，但由于工艺困难而阻碍了其应用。
USP4686048公开了一种脱除FCC油浆中催化剂粉末的方法，先用沸点低于100℃的轻油作稀释剂稀释油浆，再经过滤、水洗分离出油含量约2％的催化剂粉末，通过蒸馏分离出油浆中的稀释剂，得到低灰份的油浆。
USP4919792公开的脱除FCC油浆中催化剂粉末的方法，是在FCC分馏塔底抽出的高温油浆中加入煤、焦碳、FCC催化剂、氧化铝或氧化硅等沉降剂，该剂能促进催化剂粉末快速沉降而被脱除。
USP5593572公开了一种脱除FCC油浆中废催化剂粉末的方法，在油浆中加入足量的杂原子的脂肪族聚合物，进行絮凝沉降分离。
特开昭60-245696公开的方法是将FCC油浆经重力沉降或离心分离后，取出上层清液，加入乙二醇、丙二醇、二甘醇、丙三醇等溶剂的一种或其混合物，在1500转/分的转速下搅拌乳化，在70～80℃下静置48小时，最后得的澄清油固含量低于20ppm。
WO97/04042公开了用烷基酚乙氧基物作为絮凝剂，进行沉降分离的方法，油浆中固含量可降到500ppm以下。
中国专利CN1297981A公开了一种脱除催化裂化油浆中催化剂粉末的方法，是在催化裂化油浆中加入0.05～2.0重％的胺类、脂肪类、硅油类、磺酸类磺酸盐类之中的一种或一种以上的絮凝剂混合均匀后，在80～100℃下絮凝沉降16～48小时，分离出上层清液，下层絮凝液在80～100℃下离心分离5～20分钟后，得到离心清液，上述两种清液作为澄清油产品。该专利称能将油浆中固含量除至50ppm以下，脱除催化剂粉末后的澄清油收率达98重％以上。
中国专利CN01205472A公开了一种脱除FCC油浆中催化剂粉末的组合物，该组合物含有烷基酚聚氧乙烯醚、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐润湿剂和烷氧基化烷基本分醛树脂、多元醇聚氧气乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物破乳剂；该发明还提供了采用该组合物脱除FCC油浆中催化剂粉末的方法以及该组合物在脱除FCC油浆中催化剂粉末中的用途。脱除催化剂粉末后FCC油浆中的灰分可除到0.01％以下。
中国专利CN01113133.0采用向催化裂化油浆中加入100-1000ppm的表面活性剂类化合物沉降助剂，均匀混和，并保持沉降罐内油浆温度50-120℃自然沉降12-60小时，油浆的催化剂粉末脱除率可高达70-90％。
中国专利CN200510116840.5将轻质溶剂油与催化裂化油浆混合，配成密度小于水的混合油，将含有破乳剂和絮凝剂的水与混合油分别预热后混合，破乳，将富集了催化剂粉末的下层水分出，水量为催化裂化油浆重量的5-30重％，破乳剂用量为油浆重量的10-500ppm，絮凝剂的用量为油浆重量的10-1000ppm。
以上这些现有技术均表明添加助剂可显著提高沉降效果、缩短沉降时间。然而，其中也有许多的不足：一是在油浆罐的沉降时间至少也需要24小时左右，甚至几天。为了保证足够的沉降时间，会增加油浆罐的建造场地和费用，工业上较难实施。二是催化剂粉末富集的容器底部的油浆与助剂还要经过过滤或者离心分离等手段来脱除催化剂粉末和回收油浆，这些都影响到油浆的处理量和处理成本。三是催化剂粉末富集的容器(油浆罐)底部需要频繁进行人工清理，除了增加工人的劳动强度和油浆的损失外，也对含油废催化剂固体粉末的环保处理带来许多困难。
发明内容
本发明提供一种用于脱除催化裂化油浆中催化剂固体粉末的捕获沉降剂及利用该沉降剂脱除催化裂化油浆中催化剂固体粉末的方法，以克服现有技术中的沉降速度慢、需要场地大、沉降效率低的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种捕获沉降剂，其按照重量百分比，包括：烃基R季铵盐0～50％、絮凝剂溶液0～40％和多元醇0-100％。
其中，优选的，按照重量百分比，所述烃基R季铵盐25％、絮凝剂溶液10％和多元醇类65％。
其中，优选的，十八烷基三甲基氯化铵12％、聚丙烯酰胺1％的水溶液10％和乙二醇48％、丙三醇30％均匀混合得到捕获沉降剂。
其中，优选的，所述烃基R季铵盐的通式为：R4N+X-，其中四个烃基R相同或者不同，X为卤素负离子或者为酸根。
其中，优选的，所述絮凝剂溶液包括：聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺衍生物和聚丙烯酸溶液中的一种或者几种的混合物。
其中，优选的，所述多元醇包括一种或者多种多元醇的混合物。
一种脱除油浆中催化剂固体粉末的方法，是利用上述技术方案所述捕获沉降剂进行脱除催化裂化油浆中催化剂固体粉末，其包括步骤：
第一步：将捕获沉降剂与催化裂化油浆用高剪切力的第一静态混合器在60～90℃的温度下进行均匀混合，制得混合物；
第二步：将第一步所制得的混合物与第八步送来的循环沉降剂用高剪切力的第二静态混合器在60～90℃的温度下进行均匀混合，制得混合物；
第三步：将第二步所制得的混合物进行沉降预处理；
第四步：将第三步预处理后的混合物送进沉降罐进行4～8小时的沉降，分成上下两层，其上层是灰分小于0.05％w的脱固油浆，即澄清油，下层是富集催化剂固体粉末的捕获沉降剂；
第五步：将第四步中沉降后所得的上层澄清油送往澄清油罐储存备用；
第六步：将第四步中沉降后所得的下层的富集催化剂固体粉末的捕获沉降剂送入离心分机中进行固液分离，分离成含液量小于20％的催化剂固体废渣和催化剂粉末含量小于10％的捕获沉降剂，经过该离心分机分离回收的捕获沉降剂为循环沉降剂；
第七步：将第六步中分离所得的循环沉降剂送入储罐以备循环使用；
第八步：将所述储罐中的循环沉降剂抽出，并与第一步所制得的混合物经第二静态混合器进行混合，再进行第二步。
其中，优选的，在第一步中，按照重量百分比，所述捕获沉降剂的加入量为油浆量的0.1～5％。
其中，优选的，在第二步中，按照重量百分比，所述循环沉降剂加入量为油浆量的1～30％。
其中，优选的，在第八步中，按照重量百分比，将所述储罐中的循环沉降剂按照油浆量的1～30％抽出。
通过实施上述技术方案，本发明具有的技术效果为：通过添加捕获沉降剂来加快催化剂固体粉末在FCC油浆中的沉降速度，并通过本发明中所述的一套完整的使用捕获沉降剂的组合工艺来克服上述现有技术中的不足，在最小化油浆处理费用的前提下，使FCC油浆的灰分降到0.05％w以下，为油浆的后续利用提供质量保证。
附图说明
图1为本发明实施案例提供的工艺流程图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图详细描述本发明提供的实施案例。
该捕获沉降剂包括三种成分：
成份一：为烃基R季铵盐。通式R4N+X-，其中四个烃基R可以相同，也可以不同，X为卤素负离子(F-、Cl-、Br-、I-)，也可以是酸根(HSO-4、RCOO-等)，具体选用时可以是烃基R季铵盐中的某一个，也可以是其中某几个烃基R季铵盐的混合物。烃基R季铵盐在本发明中的作用是消除或者减小催化剂固体粉末的双电层，并吸附催化剂固体粉末，使催化剂固体粉末尽快絮凝沉降。烃基R季铵盐在本发明组合物中的比例可为0～50％。
成份二：为用作絮凝剂的聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺衍生物或聚丙烯酸等的水溶液。其作用是消除或者减小催化剂固体粉末的双电层，使催化剂固体粉末尽快絮凝沉降。该成份在本发明组合物中的比例可为0～40％；
成份三：为多元醇类，具体选用时可以是多元醇中的某一个，也可是多元醇中某几个的混合物。该成份的作用是溶解本发明组合物中成份一和成份二，并消除或者减小催化剂固体粉末的双电层，使催化剂固体粉末尽快絮凝沉降。该成份在本发明组合物中的比例可为0～100％。
与同类油浆固体粉末絮凝沉降剂相比，本发明涉及的捕获沉降剂采用了复合配方，除了破坏催化剂固体粉末周围的双电层、减少油浆与固体粉末间的吸引力，还能取代油浆而吸附催化剂固体粉末，并与之一同从油浆中沉降下来。本发明涉及的捕获沉降剂是非油溶性的，沉降时间短，固体粉末脱除干净彻底，两相界面清晰，沉降分离后没有中间的油/剂混合层，所以油浆收率高。
实施例一：按照重量百分比，将十八烷基三甲基氯化铵8％、十六烷基三甲基氯化铵10％、十二烷基三甲基氯化铵17％和乙二醇65％均匀混合得到捕获沉降剂。
实施例二：按照重量百分比，将十八烷基三甲基氯化铵10％、十六烷基三甲基氯化铵15％和乙二醇60％和丙二醇15％均匀混合得到捕获沉降剂。
实施例三：按照重量百分比，将十八烷基三甲基氯化铵12％、聚丙烯酰胺1％的水溶液10％以及乙二醇48％与丙三醇30％均匀混合得到捕获沉降剂。
本发明实施案例还提供一种脱除油浆中催化剂固体粉末的方法，利用上述实施案例所述捕获沉降剂进行脱除催化裂化油浆中催化剂固体粉末，能加快催化裂化油浆中催化剂固体粉末从油浆中沉降分离出来的速度，有效降低油浆的灰分或可过滤颗粒。如图1所示，其包括步骤：
1、将捕获沉降剂从罐B中用泵C抽出，并与经泵A送来的FCC油浆用高剪切力的静态混合器D在60～90℃的温度下制得均匀的混合物，本步骤中捕获沉降剂的加入量为0.1～5％，优选0.2％；
2、将步骤1所制得的混合物与步骤9送来的循环沉降剂用高剪切力的静态混合器E在60～90℃的温度下制得均匀的混合物，循环沉降剂加入量为油浆1～30％，优选20％；
3、将步骤2所制得的混合物进设备F进行沉降预处理；
4、将步骤3预处理后的混合物进沉降罐G和H进行4～8小时的沉降，分成上下两层，上层是灰分小于0.05％w的脱固油浆，亦称澄清油，下层是富集催化剂固体粉末的捕获沉降剂；
5、将步骤4中沉降后所得的上层澄清油用泵I抽出并送往澄清油罐储存备用；
6、将步骤4中沉降后所得的下层的富集催化剂固体粉末的捕获沉降剂用泵J抽出并送入卧式离心分机K中进行固液分离，分离成含液量小于20％的催化剂固体废渣和催化剂粉末含量小于10％的捕获沉降剂。经过离心机分离回收的捕获沉降剂在本发明中称谓“循环沉降剂”；
7、将步骤6中分离所得的催化剂固体废渣，用斗车运到专门的地方进行处理；
8、将步骤6中分离所得的循环沉降剂送入储罐L以备循环使用；
9、将储罐L中的循环沉降剂用泵M按含固油浆的1～30％w，优选20％w抽出，并与步骤1所制得的混合物经静态混合器E进行混合，即再进行步骤2。
试验结果表明，在催化裂化油浆中按0.1～5％w加注本发明中的捕获沉降剂，并采用本发明中所描述的组合工艺，在60～90℃的温度条件下，经过4～24小时的沉降，油浆的灰分可降低90％以上，或者降到0.05％以下。典型试验数据如实例1～3所示。
实例1：捕获沉降剂效果试验数据
实例2捕获沉降剂效果试验数据
实例3捕获沉降剂效果试验数据
以上对本发明实施案例所提供的一种用于脱除催化裂化油浆中催化剂固体粉末的捕获沉降剂及利用该沉降剂脱除催化裂化油浆中催化剂固体粉末的方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1、一种捕获沉降剂，其特征在于，按照重量百分比，包括：烃基R季铵盐0～50％、絮凝剂溶液0～40％和多元醇0～100％。
2、如权利要求1所述捕获沉降剂，其特征在于，按照重量百分比，包括：所述烃基R季铵盐25％、絮凝剂溶液10％和多元醇类65％。
3、如权利要求1所述捕获沉降剂，其特征在于，按照重量百分比，包括：十八烷基三甲基氯化铵12％、聚丙烯酰胺1％的水溶液10％和乙二醇48％、丙三醇30％均匀混合得到捕获沉降剂。
4、如权利要求1或2所述捕获沉降剂，其特征在于，所述烃基R季铵盐的通式为：R4N+X-，其中四个烃基R相同或者不同，X为卤素负离子或者为酸根。
5、如权利要求1或2所述捕获沉降剂，其特征在于，所述絮凝剂包括：聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺衍生物或聚丙烯酸的一种或者几种的混合物。
6、如权利要求1或2所述捕获沉降剂，其特征在于，所述多元醇包括一种或者多种多元醇的混合物。
7、一种脱除油浆中催化剂固体粉末的方法，其特征在于，利用上述权利要求1所述捕获沉降剂进行脱除催化裂化油浆中催化剂固体粉末，其包括步骤：
第一步：将捕获沉降剂与催化裂化油浆用高剪切力的第一静态混合器在60～90℃的温度下进行均匀混合，制得混合物；
第二步：将第一步所制得的混合物与第八步送来的循环沉降剂用高剪切力的第二静态混合器在60～90℃的温度下进行均匀混合，制得混合物；
第三步：将第二步所制得的混合物进行沉降预处理；
第四步：将第三步预处理后的混合物送进沉降罐进行4～8小时的沉降，分成上下两层，其上层是灰分小于0.05％w的脱固油浆，即澄清油，下层是富集催化剂固体粉末的捕获沉降剂；
第五步：将第四步中沉降后所得的上层澄清油送往澄清油罐储存备用；
第六步：将第四步中沉降后所得的下层的富集催化剂固体粉末的捕获沉降剂送入离心分机中进行固液分离，分离成含液量小于20％的催化剂固体废渣和催化剂粉末含量小于10％的捕获沉降剂，经过该离心分机分离回收的捕获沉降剂为循环沉降剂；
第七步：将第六步中分离所得的循环沉降剂送入储罐以备循环使用；
第八步：将所述储罐中的循环沉降剂抽出，并与第一步所制得的混合物经第二静态混合器进行混合，再进行第二步。
8、如权利要求6所述脱除油浆中催化剂固体粉末的方法，其特征在于，在第一步中，按照重量百分比，所述捕获沉降剂的加入量为油浆量的0.1～5％。
9、如权利要求6所述脱除油浆中催化剂固体粉末的方法，其特征在于，在第二步中，按照重量百分比，所述循环沉降剂加入量为油浆量的1～30％。
10、如权利要求6所述脱除油浆中催化剂固体粉末的方法，其特征在于，在第八步中，按照重量百分比，将所述储罐中的循环沉降剂按照油浆量的1～30％抽出。
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