CN1258715A - 石油催化剂磁分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种石油催化剂磁分离系统,它包括进料系统、磁分离系统和择料系统,进料系统包括料仓、布料器和下料口,磁分离系统包括电动机带动的磁辊、从动辊及其导静电传送带,择料系统包括择料板和分料箱。因不同年龄的催化剂污染重金属镍钒的程度不同而感磁性不同,通过连续均匀布料的催化剂颗粒在导静电传送带上以一定速度进入高强度,高梯度磁场中,在磁场的作用下以不同的运动轨迹跌入不同的收集箱,达到分离的目的。

Description

石油催化剂磁分离系统

本发明涉及一种石油催化剂磁分离系统，属于石油催化剂处理技术领域。

随着石化炼油厂加工原油的日益发展，以及重油催化裂化技术的广泛应用，催化裂化装置进料中的重金属含量也越来越大。原料中的重金属大部分沉积在催化剂上，导致催化剂的活性和选择性下降，从而恶化了产品分布，降低了催化裂化装置的经济效益。

同时，我国每天从催化裂化装置中卸下的废催化剂(平衡剂)数量多达数千吨。如何处置这些废催化剂是石化行业的重大难题。由于从催化装置卸下的废催化剂被重金属所污染，有的还具有放射性，所以它不仅对人以及周围的环境有害，同时，填埋废催化剂还将占用土地资源，浪费大量的人力、物力和填埋费用。

催化剂磁分离回收系统是剔除平衡剂中重金属含量较高的和较老化颗粒，并对其有效部分回收再利用的重要的有效方法之一。废催化剂通过磁分离机分离之后，一大部分(55％-60％左右)是磁敏感性弱、重金属污染轻、有一定活性的催化剂，可再利用催化剂，另一少部分是磁敏感性强、重金属污染严重和较老化的颗粒，为废催化剂(磁性剂)。

石油炼油厂采用催化剂磁分离回收系统，不仅可提高其企业综合效益，同时也将带来显著的社会效益。一方面减轻了废催化剂对环境的污染；另一方面还能充分、合理、有效地利用催化剂，降低了生产成本，节约了资源；再一方面提高了催化剂的活性和选择性，从而优化了产品分布，提高了企业综合效益。

为了使石化企业的废催化剂能够重新利用，人们开发了各种回收工艺。著名的有利用化学方法的美国催化剂公司的Chemicat工艺和海湾公司的DEMET工艺。

国际上从事废催化剂磁分离技术研究和开发的国家主要是美国、日本、英国和中国(据公开报道)，其中技术最成熟的是美国。70年代后期至80年代初期，美国ASHL AND公司和日本石油公司分别将高梯度分发离技术(HGMS)用于催化裂化催化剂并取得了相关专利。美国ASHL AND石油公司申请了磁分离方法美国专利，但无机器设备及具体技术方案。

在国内，到目前为止，还没有磁分离机在催化装置中使用，引进国外磁分离设备费用高(约3500万/套)。中国石化总公司曾在90年代试图引进ChemiCat技术，但投资巨大，专利费用高昂，至今未能实现。中国石化总公司洛阳研究院也曾于1986年开展过化学法FCC废催化剂脱金属工艺的研究和开发，并取得了一定的进展，但其对环境有污染，还带来新的待处理问题，所以至今未见在国内炼油厂工业化。

据报导，美国处理平衡剂的Ni含量最高为4058PPm。Ni含量高是我国原油的特点，按美国技术无法满足国内石油高Ni含量的分离需要，国内目前也无用高梯度磁场分离催化裂化平衡剂的报道。

本发明的目的是用一种特殊构造的高强度、高梯度Nd-Fe-B稀土永磁磁棍来产生高强度、高梯度的磁场，将重金属含量不同的平衡剂颗粒，由一个能连续均匀布料的进料分布器分布到一个超薄导静电传送带上，以一定速度进入到上述高强度、高梯度磁场中，由于不同重金属含量的平衡剂颗粒对磁场的敏感不同，它们在磁场的作用下，以不同的运动轨迹跌入到不同的收集箱中，从而达到分离的目的。

本发明的技术方案是这样实现的：该机主要包括进料系统、磁分离系统和择料系统，其特征是进料系统除包括料仓1-1和下料口1-2外，在两者中间设有能使下料均匀的布料器1-3，磁分离系统主要包括电动机2-1、由其驱动的磁辊2-2和从动辊2-3、及由两辊带动的导静电传送带2-4，下料口1-2对准传送带近首端处，择料系统主要包括分料箱3-1，分料箱3-1设在传送带尾端下部区域，分料箱在纵向分多格顺序排列。

上述的磁分离系统，其磁辊2-2包括磁辊轴2-2-1及两端有挡板的支撑轴套2-2-2，多个磁环2-2-3与多个导磁轭铁环2-2-4间隔套排在支撑轴套2-2-2上，磁环轴向宽度为2～20mm，磁环与导磁轭铁环的宽度比为3～10∶1。

上述的磁分离系统，磁环2-2-3在其半径方向上又由一层或内外多层磁环套叠而成，每层磁环与其径向相邻环的邻接面同极性排列。

本发明的优点是能有效地分离磁性不同的平衡剂，废催化剂通过磁分离之后，一大部分(55％～60％左右)是磁敏感性弱、重金属污染轻、活性较高的、可再利用和平衡剂，另一少部分是磁敏感性强、重金属污染严重、活性很差的废催化剂。对前一部分催化剂可回用，节约了大量新鲜的催化剂，给企业带来巨大的经济效益。以武汉石化为例，现在两套催化装置的年加工能力达180万吨，年催化剂用量达1800吨。若采用磁分离技术，55％～60％的平衡剂用磁分离出来的回用催化剂来补充，则每年可节约新鲜催化剂990～1080吨，按每吨新鲜催化剂的市场价2万元计算，就节约了2000万元左右的催化剂费用。按上述计算，武汉石化的催化装置采用磁分离技术，只需要1个半月的时间，即可收回一套磁分离机的购置费用。

我国是催化裂化大国，加工能力仅次于美国。至1997年年底，全国拥有催化裂化装置约130余套，总加工能力达到7200万吨/年左右。其中中国石化总公司系统催化裂化装置有69套，加工能力为5900万吨/年。我国催化裂化催化剂的年耗量在6万吨左右。采用磁分离技术，不仅可以减少新鲜催化剂的用量，还特别因改善催化剂藏料选择性而提高了轻油收率，从而获取巨大的效益。按美国炼油厂数据，每桶进料可获取效益0.2～0.4美元(约每吨12～24元人民币)。由此可见，采用磁分离技术的潜在效益是极其巨大的。若我国的催化装置全部采用磁分离技术，每年的经济效益将在14亿元以上。

磁分离技术处理催化裂化催化剂的工艺是干法工艺，无任何污染，对环境友好，它可以有效降低废弃催化剂的填埋费用，并节省土地资源；此外，该工艺具有低能耗，过程费用低廉特点。因此，该工艺的社会效益也是十分明显的。综上所述，催化剂磁分离技术一方面减轻了废催化剂对环境的污染，保护了环境；另一方面还能充分合理、有效地利用催化剂，降低了生产成本，节约了资源；再一方面也提高了催化剂的活性和选择性，从而优化了产品分布，提高了企业综合效益。

下面对附图进行说明：图1是本发明的系统示意图，1-1是料仓、1-2是下料口、1-3是布料器、2-1是电动机、2-2是磁辊、2-3是从动辊、2-4是导静电传送带、3-1是分料箱、3-2是择料板，它有助于不同敏感性的平衡剂分别跌落到不同的分料箱。图2是磁辊结构示意图、图3是磁辊横向剖示图，图中2-2-1是磁辊轴、2-2-2是支撑轴套、2-2-3是磁环、2-2-4是导磁轭铁环、H是磁环宽度、D是磁环厚度、H是导磁轭铁环的宽度、N和S代表磁极极性。

下面叙述本发明的实施例及工作原理：本发明的实施方案如附图给出，其中布料器1-3采用类似面料机的双辊式布料机构。磁辊直径一般在50～500mm之间，磁辊长可根据需要任选，磁环及导磁轭铁环的尺寸最佳值在技术方案中已给出。磁环材料选用高磁能顽和矫顽力Nd-Fe-B稀土永磁材料，磁辊轴、支撑轴套及轭铁环采用纯铁或铁钴合金。由于材料尺寸限制，每个磁环可由2n个扇形磁块拼成。传送带选薄型导静电材料，择料板可根据实际需要决定其结构形式，对应分料的等级决定中间分的格数，若只分两个档次，择料板可为一个Δ形，它的位置可调。

由于新催化剂是连续不停地加入装置，所以废催化剂并不是纯粹的污染严重的催化剂颗粒，实际包含了在装置中运行时间长短不一的不同催化剂颗粒成分。平衡剂中不同颗料上重金属的积累程度随其在系统中的时间长短而有很大差异，而主要污染金属镍和钒又是感磁性物质，这就为对平衡剂进行物理分离创造了条件。这就是上述催化剂磁分离技术的理论基础。

Claims (3)

1、一种石油催化剂磁分离系统，主要包括进料系统、磁分离系统和择料系统，其特征是进料系统除包括料仓(1-1)和下料口(1-2)外，在两者中间设有能使下料均匀的布料器(1-3)，磁分离系统主要包括电动机(2-1)、由其驱动的磁辊(2-2)和从动辊(2-3)及由两辊带动的导静电传送带(2-4)，下料口(1-2)对准传送带近首端处，择料系统主要包括分料箱(3-1)，分料箱(3-1)设在传送带尾端下部区域，分料箱在纵向分多格顺序排列。

2、根据权利要求1所述的磁分离系统，其特征是磁辊(2-2)包括磁辊轴(2-2-1)及两端有挡板的支撑轴套(2-2-2)，多个磁环(2-2-3)与多个导磁轭铁环(2-2-4)间隔套排在支撑轴套(2-2-2)上，磁环轴向宽度为2～20mm，磁环与导磁轭铁环的宽度比为3～10∶1。

3、根据权利要求1或2所述的磁分离系统，其特征是磁环(2-2-3)在其半径方向上又由内外多层磁环套叠而成，每层磁环与其径向相邻环的邻接面同极性排列。

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