CN1405274A - 用于炼油厂流化催化裂化装置催化剂在线磁处理工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于炼油厂在线FCC装置催化剂磁处理工艺方法，它是一个自动监控的在线循环系统，包括风送系统、取热系统、磁分离系统和控制系统，从FCC装置再生器中取出的催化剂经过换热处理降温后风送至磁分离设备中处理，高磁剂进入废剂罐中，低磁剂再用风送返回至装置中进行循环。由于本发明能有效地分离磁性不同的平衡剂，废催化剂通过磁分离后，一大部分是磁敏感性弱，重金属污染轻、活性较高的、可再作为平衡剂加以利用；另一少部分是磁敏感性强、重污染严重、活性很差的废催化剂，故对前一部分的催化剂可回用，节约了大量的新鲜催化剂，降低了生产成本，给企业带来巨大的经济效益；同时也减少了废催化剂对环境的污染；提高了催化剂的活性和选择性。
Description
技术领域
本发明属于石油化工技术领域，特别指一种用于炼油厂的流化催化裂化(FCC)装置催化剂在线磁处理工艺方法。
背景技术
目前，现有的催化剂磁分离回收系统是用来剔除平衡剂中重金属含量较高的、且较老化的颗粒，并对其有效部分进行回收再利用的重要有效方法之一。废催化剂通过磁分离机分离后，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)。
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ASHLAND公司和日本石油分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ASHLAND石油公司申请了磁分离方法的美国专利，但未公开其机器设备的具体技术实施方案。
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极高。中国石化总公司曾在90年代试图引进Chemicat技术，但投资巨大，专利费用昂贵，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，但对环境有污染，还带来新的待处理问题，所以至今未见国内炼油厂工业化。
据报道，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，而且用于炼油厂在线FCC装置催化剂磁处理的工艺也从未实现过。
发明内容
本发明的目的在于克服背景技术中的不足一种用于炼油厂在线FCC装置催化剂磁处理的工艺方法，它可提高FCC装置轻质油收率，且可降低装置催化剂的消耗量；并可充分、合理、有效地利用催化剂，大大降低生产成本，节约资源。
本发明是利用一个自动监控的在线循环系统，并利用高强度高梯度磁场对含有一定重金属成分如铁、镍和矾等的平衡催化剂进行磁选处理，把再生器中的金属含量最高的催化剂和含量较少的催化剂分离开来。含量高的从装置中淘汰掉，含量较少的再循环到再生器中去。不仅可达到自动在线循环回收部分低磁性催化剂的目的，而且同时可对FCC装置中催化剂藏量分布进行优化，以取得更好的活性和选择性。
本发明是这样实现的：
一种用于炼油厂在线FCC装置催化剂磁处理工艺方法，它采用干式磁分离技术，对炼油厂FCC装置催化剂进行处理的在线工艺，其特征在于：它主要包括风送系统、取热系统、磁分离系统和控制系统；该工艺流程是一个自动监控的在线循环系统，从FCC装置再生器中取出的催化剂经过换热处理降温后风送至磁分离设备中处理，高磁剂进入废剂罐中，低磁剂再用风送返回至装置中进行循环。
其中，所述的风送系统是：采用压力范围为0.05～1.0MPa的流化风对装置中的催化剂粉末进行输送，能够保证风送系统中催化剂流量可控制在24～200吨/天以内，可按工艺要求完成催化剂粉末的输送与控制。
所述的取热系统是：通过一级或多级取热器把系统中的流化催化剂粉末从750℃左右降至80℃以内，以满足磁分离系统的运行要求。
所述的磁分离系统，主要包括进料分配器、传动辊、输送带、磁辊、分流板和下料箱。其中，进料分配器采用振动式或滚动式方式使催化剂均匀地分配在输送带上。催化剂粉末通过输送带运行到磁辊进行磁力分离，其转速可以10RPM～300RPM间无级调节。下料机构由分流板和下料箱和组成，分料箱由多个分隔板分开。
所述的磁辊由无磁芯轴、无磁螺纹端盖、环型导磁轭片和环型稀土永磁强磁体组成；其中，环型导磁轭片与环型稀土永磁强磁体相间交错排列，无磁芯轴从两种环中心孔穿过，两端由无磁螺纹端盖固定。
本发明的优点在于：
由于本发明能有效地分离磁性不同的平衡剂，废催化剂通过磁分离后，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、可再作为平衡剂加以利用；另一少部分是磁敏感性强、重污染严重、活性很差的废催化剂，故对前一部分的催化剂可回用，节约了大量的新鲜催化剂，则大大降低了生产成本，给企业带来巨大的经济效益。同时也减少了废催化剂对环境的污染；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。
以华北油田石化公司为例，现在两套催化装置的年加工能力为140万吨，年催化剂用量达1400吨。若采用磁分离技术，55％～60％的平衡剂利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770～840吨，按每吨平衡催化剂的市场价1万元计算，就节约了800万元左右的催化剂费用。按上述计算，华北油田石化公司的催化装置采用磁分离技术，只需两个月左右的时间，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，全国拥有催化裂化的装置约130余万套，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10亿元以上。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，他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，该工艺具有低耗能，过程费用低廉的特点。因此，该工艺的社会效益也是十分明显的。
由于新催化剂是连续不停的加入装置，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。平衡剂中不同颗粒上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。
附图说明
图1为本发明的工艺流程方框图。
图2为本发明的系统装置示意图。
图3为本发明的磁辊装配示意图。
图4为本发明的磁辊A～A向剖视图。
具体实施方式
本发明是采用干式磁分离技术，对炼油厂FCC装置催化剂进行处理的在线工艺，它主要包括风送系统、取热系统、磁分离系统和控制系统；该工艺流程是一个自动监控的在线循环系统，从FCC装置再生器中取出的催化剂经过换热处理降温后风送至磁分离设备中处理，高磁剂进入废剂罐中，低磁剂再用风送返回至装置中进行循环。
本发明的工艺流程方框图，如图1所示，其中：1为再生器；2为外取热器；3为旋风分离器；4为缓冲罐；5为磁分离机；6为盛装低磁的新鲜剂罐；7为盛装高磁的废剂罐；8为处理废剂的其它应用装置。
核心的磁分离部分采用拥有专利技术的稀土材料永磁磁辊来产生高强度和高梯度的磁场，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和高梯度磁场中，由于不同的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。
本发明的系统装置示意图，如图2所示，带有较多金属的液体原料进入到专为裂解用提升管2进行裂解反应。反应所需要的平衡催化剂从30来。反应产物(气体，汽油，柴油等)与沉积在催化剂上的焦炭重金属同向流入到反应沉降器3中。在3中，反应产物与带有金属和焦碳的废催化剂进行分离。反应产物从3的顶部出来再到后续进行分离。而催化剂则通过31斜管进入到再生器4中。在4中废催化上的焦碳与从32来的空气进行燃烧大约在700-750℃的温度条件下沉积在催化剂上的焦碳被氧化成co2、co，催化剂的活性得以恢复但沉积在催化剂上的金属(Ni、V、Fe)仍覆盖在催化剂上。这种催化剂通过30斜管又到提升管，周而往返沉降在催化剂上金属愈来愈多，使反应产物选择性变差和气体氢不断增加使反应裂解难以进行。本发明专利就是利用一种特殊的方法不间断地把再生器4中的金属含量最高的催化剂和含量较少的催化剂分离开来。含量高的从装置中淘汰掉，含量较少的再循环到再生器4中去。
具体描述：部分平衡催化剂从再生器4中经过斜管流到催化剂降温器6中，从再生器4中流到降温器6中的催化剂量由控制阀5来调节。降完温的平衡催化剂经过阀7进入到旋风分离器8中，旋风分离器8将催化剂和烟气分开(含输送催化剂所用的空气)从管线9流到装置放空至大烟道中去，催化剂进入到催化剂贮罐10中。贮罐中的催化剂变化由控制阀11来保证，12为催化剂稳料罐，稳料罐12是保证进入到磁鼓分离器中催化剂的稳定性，控制阀13用来调节催化剂进入磁分离系统的流量。14为分布式分配器，它使催化剂均匀进入到输送带16上，催化剂在16上沿磁辊15的方向前进。催化剂在经过磁辊15时，由于磁力和离心力的作用含金属少的催化剂进入到受剂槽19中，正常时此部分催化剂经过阀18，阀22返回再生器4中。含金属高的废催化剂流入受剂槽23中。正常状态下此部分催化剂流过阀24和管28送出装置后回收金属。如果需要调整催化剂的分离比例时，可启用称重系统20和26来完成。为保证磁鼓分离器所分离的催化剂不受空气的影响，设置了图中点划线框所表示的微负压值间，其负压值由真空泵29来完成。
所述的风送系统是：采用压力范围为0.05～1.0MPa的流化风对装置中的催化剂粉末进行输送，能够保证风送系统中催化剂流量可控制在24～200吨/天以内，可按工艺要求完成催化剂粉末的输送与控制。
所述的取热系统是：通过一级或多级取热器把系统中的流化催化剂粉末从750℃左右降至80℃以内，以满足磁分离系统的运行要求。
所述的磁分离系统，主要包括进料分配器14、传动辊33、输送带16、磁辊15、分流板34和下料箱20、26。其中，进料分配器14采用振动式或滚动式方式使催化剂均匀地分配在输送带16上。催化剂粉末通过输送带16运行到磁辊15进行磁力分离，其转速可以10RPM～300RPM间无级调节。下料机构由分流板34和下料箱20和26组成，分料箱由多个分隔板分开。所述的磁辊15由无磁芯轴(15-1)、无磁螺纹端盖(15-2)、环型导磁轭片(15-3)和环型稀土永磁强磁体(15-4)组成；其中，环型导磁轭片与环型稀土永磁强磁体相间交错排列，无磁芯轴从两种环中心孔穿过，两端由无磁螺纹端盖固定。
Claims (5)
1、一种用于炼油厂在线FCC装置催化剂磁处理工艺方法，它采用干式磁分离技术，对炼油厂FCC装置催化剂进行处理的在线工艺，其特征在于：它主要包括风送系统、取热系统、磁分离系统和控制系统；该工艺流程是一个自动监控的在线循环系统，从FCC装置再生器中取出的催化剂经过换热处理降温后风送至磁分离设备中处理，高磁剂进入废剂罐中，低磁剂再用风送返回至装置中进行循环。
2、根据权利要求1所述的在线FCC装置催化剂磁处理工艺方法，其特征在于：所述的风送系统所采用的压力范围为0.05～1.0MPa的流化风，对装置中的催化剂粉末进行输送，能够保证风送系统中催化剂流量可控制在24～200吨/天以内，可按工艺要求完成催化剂粉末的输送与控制。
3、根据权利要求1在线FCC装置催化剂磁处理工艺方法，其特征在于：所述的取热系统，通过一级或多级取热器把系统中的流化催化剂粉末从750℃左右降至80℃以内，以满足磁分离系统的运行要求。
4、根据权利要求1所述的在线FCC装置催化剂磁处理工艺方法，其特征在于：所述的磁分离系统，主要包括进料分配器(14)、传动辊(33)、输送带(16)、磁辊(15)、分流板(34)和下料箱(20)、(26)；进料分配器(14)采用振动式或滚动式方式，使催化剂均匀地分配在输送带([16)上；催化剂粉末通过输送带(16)运行到磁辊(15)进行磁力分离，其转速可以10RPM～300RPM间无级调节；下料机构由分流板(34)和下料箱(20)和(26)组成，分料箱由多个分隔板分开。
5、根据权利要求1或4所述的在线FCC装置催化剂磁处理工艺方法，其特征在于：所述的磁辊(15)由无磁芯轴(15-1)、无磁螺纹端盖(15-2)、环型导磁轭片(15-3)和环型稀土永磁强磁体(15-4)组成；其中，环型导磁轭片与环型稀土永磁强磁体相间交错排列，无磁芯轴从两种环中心孔穿过，两端由无磁螺纹端盖固定。
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2002
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