CN111054103A - 一种用于加快油浆催化剂颗粒沉降的沉降器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于加快油浆催化剂颗粒沉降的沉降器，包括沉降器本体，所述沉降器本体包括依次从下到上设置的富集部、沉降部及澄清部，所述富集部内设有分布器，所述分布器通过进料管与设于所述富集部一侧的进料口连通，所述分布器上方设有格栅，所述富集部底端设有排出口，所述澄清部一侧设有出油口，所述加剂油浆从进料口进入，经过所述分布器和格栅后，通过所述沉降部分离处理得到的催化剂富集液和澄清油，催化剂富集液通过排出口排出，澄清油通过出油口排出。本发明提供的一种用于加快油浆催化剂颗粒沉降的沉降器结构合理，处理的油浆净化速度快、灰分脱除率高、可连续操作、节能环保，具有极高的经济价值和应用价值。

Description

一种用于加快油浆催化剂颗粒沉降的沉降器

技术领域

本发明涉及石油化工领域，尤其是一种用于加快催化剂颗粒沉降的沉降器，更具体地说，是依据传质动力学、热力学和混凝动力学的相关理论发明的一种能加快催化裂化油浆中失稳催化剂颗粒聚集和絮凝的沉降器。

背景技术

催化裂化油浆是催化裂化的副产物，由于其自身的特点而具有良好的经济价值，但由于其中含有0.1-0.9％直径在100μm(微米)以下的催化剂粉末，要想经济规模和增值利用油浆，必须对油浆进行净化处理。

目前工业化的油浆净化处理技术大致有以下几种：化学助剂沉降法、过滤法等。针对自然沉降法，许多文献专利公布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。

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。

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。

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苯分醛树脂、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CN101670199B利用捕获沉降剂进行脱除催化裂化油浆中催化剂固体粉末，该捕获沉降剂为循环剂，工艺操作温度为60～90℃，静态沉降24小时，油浆的催化剂粉末脱除率可高达90％。

以上公布的专利技术均表明添加助剂可显著提高沉降效果、缩短沉降时间，但都存在许多的不足之处：一是操作温度较低，油浆外甩后需经过多级热交换才能达到处理温度，且处理合格后的油浆再利用前又需要重新升温，能耗较大。二是在油浆罐的沉降时间至少也需要24小时左右，为了保证沉降效果，会增加油浆罐的建造场地和费用。三是油浆罐结构上来说基本上就是一种简单结构的收纳容器，没有任何对油浆粉末沉降有益的内部构件，因此只能进行静置沉降，沉降效果不佳。

发明内容

为了解决现有技术不足，本发明公开了一种用于加快油浆催化剂颗粒沉降的沉降器，包括沉降器本体，所述沉降器本体包括依次从下到上设置的富集部、沉降部及澄清部，所述富集部内设有分布器，所述分布器通过进料管与设于所述富集部一侧的进料口连通，所述分布器上方设有格栅，所述富集部底端设有排出口，所述澄清部一侧设有出油口，所述加剂油浆从进料口进入，经过所述分布器和格栅后，通过所述沉降部分离处理得到的催化剂富集液和澄清油，催化剂富集液通过所述排出口排出，澄清油通过所述出油口排出。

进一步地，所述分布器为圆锥形状，且位于所述富集部内腔中轴线上，所述分布器底部边缘与富集部内腔壁设有间隙，所述分布器顶端与格栅下端设有间距。

进一步地，所述格栅包括圆形边框、二个连接板及若干个阻挡片，所述二个连接板两端分别与所述圆形边框内侧连接，其二个连接板相互垂直设置且将所述圆形边框分为四个象限区间，所述阻挡片等间距平行设于所述象限区间，且阻挡片与圆形边框半径方向夹角为45度。

进一步地，所述阻挡片为不锈钢波纹薄板加工而成。

进一步地，所述沉降器本体包括设于所述富集部上的第一取样口及设于所述澄清部上的第二取样口，所述第一取样口用于所述富集部收集的催化剂富集液进行取样，所述第二取样口用于所述澄清部收集的澄清油进行取样。

进一步地，所述富集部上端与沉降部下端之间设有双凹面法兰，所述双凹面法兰用于所述格栅固定及富集部与沉降部密封连接。

进一步地，所述沉降部上端与澄清部下端设有凹凸面法兰，所述凹凸面法兰用于所述沉降部与澄清部密封连接。

进一步地，所述沉降器本体还包括设于所述富集部底部的排净口，所述排净口用于所述沉降器残留催化剂富集液排净。

进一步地，所述出油口设于所述澄清部中部。

进一步地，所述沉降部为具有内腔的两个圆台底边叠合形状，油浆在沉降部的停留时间t沉为2～4小时，

所述沉降部的内腔容量V_中为：V_中＝Q_外×t_沉/ρ_混；

所述沉降部的内腔最大直径D_大为：D_大≥2×(Q_外/πv_沉小)^1/2；

所述沉降部的内腔最小直径D_小为：D_小≥2×(Q_外/πv_沉大)^1/2；

所述沉降部的内腔为两个圆台叠合的高度，其高度H_中为：

H_中＝6×V_中/【π×(D_大 ²+D_小 ²+D_大×D_小)】；

所述澄清部为具有内腔的柱状体结构，

所述澄清部的内腔容量V_上为：V_上＝Q_外×t_上/ρ_浆；

所述澄清部的内腔直径为沉降部内腔最小直径D_小；

所述澄清部内腔高度H_上为：H_上＝4V_上/(π×D_小 ²)；

澄清油在澄清部停留时间t_上为10～60分钟；

所述富集部为漏斗形结构，其内腔容量V_下为：V_下＝15％V_中；

上式中Q_外为进入沉降器的外甩油浆量，单位：千克/小时，

ρ_混为加剂油浆的密度，单位：千克/米³，

ρ_浆为澄清油浆的密度，单位：千克/米³，

t_沉为加剂油浆在沉降部内的停留时间，单位：小时，

t_上为澄清油在其中的停留时间，单位：小时，

v_沉小为加剂油浆在沉降部内的最小沉降速度，米/小时，

v_沉大为加剂油浆在沉降部内的最大沉降速度，米/小时。

实施本发明提出的一种用于加快油浆催化剂颗粒沉降的沉降器，具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种用于加快油浆催化剂颗粒沉降的沉降器结构合理，处理的油浆净化速度快，灰分脱除率高，可连续动态操作，经济环保，因此具有极高的经济价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例一种用于加快油浆催化剂颗粒沉降的沉降器结构示意图；

图2为本发明的实施例中格栅结构示意图；

图3为本发明的实施例中格栅另一视角结构示意图；

图4为图3的A-A剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图4，本发明的实施例，一种用于加快油浆催化剂颗粒沉降的沉降器，包括沉降器本体100，具体地，沉降器本体100包括依次从下到上设置的富集部1、沉降部2及澄清部3，富集部1内设有分布器4，分布器4通过进料管5与设于富集部1一侧的进料口6连通，分布器4上方设有格栅7，富集部1底端设有排出口8，澄清部3一侧设有出油口9，加剂油浆从进料口6进入，经过分布器4和格栅7后，通过沉降部2分离处理得到的催化剂富集液和澄清油，催化剂富集液通过排出口8排出，澄清油通过出油口9排出。

其中，分布器4为圆锥形状，且位于富集部1内腔中轴线上，分布器4底部边缘与富集部1内腔壁设有间隙，间隙为15cm，分布器4顶端与格栅7下端设有间距，间距为10cm。

格栅7包括圆形边框71、二个连接板72及若干个阻挡片73，二个连接板72两端分别与圆形边框71内侧连接，其二个连接板72相互垂直设置且将圆形边框71分为四个象限区间，阻挡片73等间距平行设于象限区间，且阻挡片73与圆形边框71半径方向夹角为45度，阻挡片73为不锈钢波纹薄板加工而成，圆形边框71为不锈钢材质。

沉降器本体100还包括设于富集部1上的第一取样口10及设于澄清部3上的第二取样口11，第一取样口10用于对富集部收集的催化剂富集液进行取样，第二取样口11用于对澄清部收集的澄清油进行取样。

富集部1上端与沉降部2下端之间设有双凹面法兰12，双凹面法兰12用于格栅7固定及富集部1与沉降部2密封连接。

沉降部2上端与澄清部3下端设有凹凸面法兰13，凹凸面法兰13用于沉降部与澄清部密封连接。

沉降器本体100还包括设于富集部1底部的排净口14，排净口14用于沉降器残留催化剂富集液排净。

出油口9设于澄清部3中部。

进一步说明：

本技术方案的用于加快油浆催化剂颗粒沉降的沉降器中:

(1)所述沉降部为具有内腔的两个圆台底边叠合形状，油浆在沉降部的停留时间t_沉为2～4小时，

所述沉降部的内腔容量V_中为：V_中＝Q_外×t_沉/ρ_混；

所述沉降部的内腔最大直径D_大为：D_大≥2×(Q_外/πv_沉小)^1/2；

所述沉降部的内腔最小直径D_小为：D_小≥2×(Q_外/πv_沉大)^1/2；

所述沉降部的内腔为两个圆台叠合的高度，其高度H_中为：

H_中＝6×V_中/【π×(D_大 ²+D_小 ²+D_大×D_小)】；

(2)澄清部为具有内腔的柱状体结构，

澄清部的内腔容量V_上为：V_上＝Q_外×t_上/ρ_浆；

所述澄清部的内腔直径为沉降部内腔最小直径D_小；

所述澄清部内腔高度H_上为：H_上＝4V_上/(π×D_小 ²)；

澄清油在澄清部的停留时间t_上为10～60分钟；

(3)富集部为漏斗形结构，其内腔容量V_下为：V_下＝15％V_中；

上式中Q_外为进入沉降器的外甩油浆量，单位：千克/小时，

ρ_混为加剂油浆的密度，单位：千克/米³，

ρ_浆为澄清油浆的密度，单位：千克/米³，

t_沉为加剂油浆在沉降部内的停留时间，单位：小时，

t_上为澄清油在其中的停留时间，单位：小时，

v_沉小为加剂油浆在沉降部内的最小沉降速度，米/小时，

v_沉大为加剂油浆在沉降部内的最大沉降速度，米/小时。

本技术方案的用于加快油浆催化剂颗粒沉降的沉降器依据上式计算公式计算沉降器参数值如下：

当加剂混合油浆密度ρ_混为0.98g/ml；

计量泵流量Q_外为0.05m³/h；

加剂油浆在沉降部的停留时间t_沉为4hrs；

催化剂颗粒的实际沉降速度v_沉小为0.7m/h，v_沉大为1.2m/h；

澄清油在澄清部的停留时间t_上为10min时：

V_下＝15％V_中＝0.031m³；

V_中＝Q_外×t_沉/ρ_混＝0.204m³，

D_大≥2(Q_外/π×v_沉小)^1/2＝0.3016m，优选的D_大为0.35m，

D_小≥2(Q_外/π×v_沉大)^1/2＝0.2304m，优选的D_小为0.25m，

H_中＝6×V_中/【π×(D_大 ²+D_小 ²+D_大×D_小)】＝1.208m；

V_上＝Q_外×t_上/ρ_混＝0.0085m³，

优选的，D_上＝D_小＝0.25m，

H_上＝(4×V_上)/(π×D_小 ²)＝0.1732m。

如图1所示，试验一，将300℃的加剂油浆保温从油浆沉降器进料口按50ml/min的流速用计量泵注入油浆沉降器中进行无灰化净化沉降，沉降温度保持在300℃，油浆在油浆沉降器中的停留时间为4小时；净化后的油浆从油浆沉降器顶部的出油口溢出去接收罐，下部同时产生的催化剂富集液分别按50％和90％两种比例抽出，保持温度在300℃左右，重新进入掺如加剂油浆进行下一步无灰化处理工艺。试验完毕后将油浆从油浆沉降器底部放空口排。

经过净化处理的油浆被分成两部分，上部约85％为无灰澄清油浆，下部约15％为催化剂富集液，取样分析灰分，试验结果见表1：

表1油浆的无灰化处理工艺试验结果

从表1可以看出，本发明的一种用于加快催化剂颗粒沉降的沉降器应用于催化裂化油浆无灰化处理，净化时间快，净化效果相当显著，净化后的油浆灰分最低可降至30ppm左右，脱除率可超过90％，最高达98％。

使用业内目前通用的静置沉降罐结构形式，与本发明的一种用于加快催化剂颗粒沉降的沉降器的总体积相同，均为0.2435m³。

试验二，将300℃的加剂油浆按相同的加剂量，按50ml/min的流速用计量泵注入加入沉降罐内，沉降温度保持在300℃，静置时间为4小时，取样分析灰分。其结果见表2。

表2油浆的静置工艺试验结果

从表2可以看出，与表1在处理量相同，净化时间同样为4小时的试验条件下，处理后的油浆灰分只能脱除10％～54％不等。

对比表1与表2可以看出，本发明的一种用于加快催化剂颗粒沉降的沉降器应用于催化裂化油浆无灰化处理，与通常静置处理方法相比，可做到动态连续化处理，净化时间快，净化效果相当显著。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于加快油浆催化剂颗粒沉降的沉降器，包括沉降器本体，其特征在于，所述沉降器本体包括依次从下到上设置的富集部、沉降部及澄清部，所述富集部内设有分布器，所述分布器通过进料管与设于所述富集部一侧的进料口连通，所述分布器上方设有格栅，所述富集部底端设有排出口，所述澄清部一侧设有出油口，所述加剂油浆从进料口进入，经过所述分布器和格栅后，通过所述沉降部分离处理得到的催化剂富集液和澄清油，催化剂富集液通过所述排出口排出，澄清油通过所述出油口排出。

2.根据权利要求1所述的沉降器，其特征在于，所述分布器为圆锥形状，且位于所述富集部内腔中轴线上，所述分布器底部边缘与富集部内腔壁设有间隙，所述分布器顶端与格栅下端设有间距。

3.根据权利要求1所述的沉降器，其特征在于，所述格栅包括圆形边框、二个连接板及若干个阻挡片，所述二个连接板两端分别与所述圆形边框内侧连接，其二个连接板相互垂直设置且将所述圆形边框分为四个象限区间，所述阻挡片等间距平行设于所述象限区间，且阻挡片与圆形边框半径方向夹角为45度。

4.根据权利要求3所述的沉降器，其特征在于，所述阻挡片为不锈钢波纹薄板加工而成。

5.根据权利要求1所述的沉降器，其特征在于，所述沉降器本体包括设于所述富集部上的第一取样口及设于所述澄清部上的第二取样口，所述第一取样口用于所述富集部收集的催化剂富集液进行取样，所述第二取样口用于所述澄清部收集的澄清油进行取样。

6.根据权利要求1所述的沉降器，其特征在于，所述富集部上端与沉降部下端之间设有双凹面法兰，所述双凹面法兰用于所述格栅固定及所述富集部与沉降部密封连接。

7.根据权利要求1所述的沉降器，其特征在于，所述沉降部上端与澄清部下端设有凹凸面法兰，所述凹凸面法兰用于所述沉降部与澄清部密封连接。

8.根据权利要求1所述的沉降器，其特征在于，所述沉降器本体还包括设于所述富集部底部的排净口，所述排净口用于所述沉降器残留催化剂富集液排净。

9.根据权利要求1所述的沉降器，其特征在于，所述出油口设于所述澄清部中部。

10.根据权利要求1所述的沉降器，其特征在于，所述沉降部为具有内腔的两个圆台底边叠合形状，油浆在沉降部的停留时间t_沉为2～4小时，

所述沉降部的内腔容量V_中为：V_中＝Q_外×t_沉/ρ_混；

所述沉降部的内腔最大直径D_大为：D_大≥2×(Q_外/πv_沉小)^1/2；

所述沉降部的内腔最小直径D_小为：D_小≥2×(Q_外/πv_沉大)^1/2；

所述沉降部的内腔为两个圆台叠合的高度，其高度H_中为：

H_中＝6×V_中/【π×(D_大 ²+D_小 ²+D_大×D_小)】；

所述澄清部为具有内腔的柱状体结构，

所述澄清部的内腔容量V_上为：V_上＝Q_外×t_上/ρ_浆；

所述澄清部的内腔直径为沉降部内腔最小直径D_小；

所述澄清部内腔高度H_上为：H_上＝4V_上/(π×D_小 ²)；

澄清油在澄清部停留时间t_上为10～60分钟；

所述富集部为漏斗形结构，其内腔容量V_下为：V_下＝15％V_中；

上式中Q_外为进入沉降器的外甩油浆量，单位：千克/小时，

ρ_混为加剂油浆的密度，单位：千克/米³，

ρ_浆为澄清油浆的密度，单位：千克/米³，

t_沉为加剂油浆在沉降部内的停留时间，单位：小时，

t_上为澄清油在其中的停留时间，单位：小时，

v_沉小为加剂油浆在沉降部内的最小沉降速度，米/小时，

v_沉大为加剂油浆在沉降部内的最大沉降速度，米/小时。

Images