油浆催化技术说明

GULFTRONIC分离器系统（GULFTRONIC SEPARATOR SYSTEM）（静电式油浆催化剂分离设备）2011年11月22日Chlorine Engineers Corp., LtdBG-T001-15目录页数1．序言 1 2．GULFTRONIC 分离器的构造 2 3．供货业绩 3 4．性能保证 3 5．基本原理 3 6．特长 4 7．拥有销售权的公司 5 8．联络事项 5图1GULFTRONIC 分离器的外形图 6 图2模块构造图7 图3运行模式8 表1供货业绩清单9 图4分离的基本原理 10 图5设置流程图111．序言在石油精制行业，日本国内有20多家主要炼油厂，几乎都设置有FCC*1（或RFCC*2）装置。

采用FCC装置（流动式接触分解装置）在高温下将重油原料与流动的催化剂接触，使发生分解反应生成LPG、汽油馏分以及轻油馏分，这是经济性最高的工艺之一。

但是，流动床式反应决定了与油接触过的催化剂通过旋风无法被完全分离，与油汽一同进入精馏塔，在精馏塔底部留出的油浆（slurry oil）中仍有约数百～数千ppm的催化剂残留。

这些催化剂在油浆的下游管道、油浆储罐中以数百kg/天的频度堆积而污染系统，降低换热器的传热系数（U值）从而产生能源损耗、同时在储罐中堆积的油渣给定期清理维护也带来极大的不便。

在用途方面，通常油浆可以被用作自家用燃油、或者是供一般C类重油*3的生产，与其他油混合并稀释催化剂浓度后作为产品销售。

但是，近来因重油需求量减少使催化剂含量高的油浆的市场非常有限，同时油浆限制了炼油厂内掺油比例平衡、降低了FCC装置的开工率等等，正在影响着炼油厂的整体收益。

为在出口产品中寻求油浆的销路，有用于船舶用燃料（bunker重油）的，但是近来对其中Al含量的限制越来越严格，为保证气缸活塞环的磨损在正常水平，Al 含量必须控制在5ppm（催化剂换算为30ppm）以下。

另一方面，作为FCC分解油的油浆中富含芳香烃成分，去除催化剂后可以用作炭黑、炭素材料、电极用焦炭等具有高附加价值特殊产品的原料油。

在其他用途方面，利用去除催化剂后的油浆的低粘性，还可作为炼油厂内重油的粘度调整材（用来调整粘度）、掺入A类重油*3中以增加中间馏分的产量等等，为炼油厂带来更多的收益。

如上所述，对油浆中的催化剂是去除还是不去除，对其用途、经济效益等都有很大影响，但是鉴于各炼油厂的实际情况不同，引进催化剂去除设备的理由也不尽相同。

油浆中所含催化剂的平均粒径约在10-20微米，其中的约20%是5微米以下的细小粒子。

在实际运行中采用过滤方式的过滤器型设备无法大量连续地去除这些微粒子催化剂。

而由美国GULFTRONIC公司开发的静电式油浆催化剂分离装置（GULFTRONIC SEPARATOR UNIT）与过滤器方式完全不同，是一种采用静电方式的独特的催化剂分离设备，其特征是具有“高分离性能（实际业绩达到数ppm）、可连续运行4年、易维修”，迄今已在全世界超过40台的FCC/RFCC 系统中设置，在日本国内迄今也有约4成的炼油厂采用该设备（12台）并处于顺利运行中。

以下对该设备的特征做一介绍。

2．GULFTRONIC 分离器的构造和运行(2.1) 设备的外观及构造图1（P.6）是该设备的外观图，图2（P.7）是作为构成单位的一个圆筒形模块的构造图。

如照片1、图1所示，该设备是将十几个填充有特殊玻璃珠的小圆筒形模块（直径30cm×长2m）并连设置而成，整套设备全部在架台（skid*4）上一体化包装，只要与工艺配管（油）和公用工程配管（电气、空气）的交接处连接马上就可以投入运行，系统非常简便。

模块的数量根据油浆的流量、特性以及所要求的出口催化剂浓度来决定。

另外，入口催化剂浓度是通过反洗频率来调整的,而不会影响模块的性能，出口催化剂的浓度始终保持一定。

(2.2)分离运行（图3(P.8)）油浆从模块上部进入，穿过内部玻璃珠之间的缝隙从模块下部流出。

内部填充的玻璃珠呈数mm状，不会使油浆堵塞，油浆总是在小的压损（0.1kg/cm2）下从玻璃珠之间穿过。

另一方面,模块内施加了高压电场，油浆中的催化剂粒子在高电压下极化为正极和负极,被玻璃珠吸引,并被吸附在玻璃珠上，进而从油浆中分离除去。

（详细原理后述）(2.3)反洗运行（图3(P.8)）下一步，当到了事先设定好的时间时（通常大约每隔1个小时），2台模块的电源就会自动关闭，每台模块就会进行3分钟的反洗运行，其它模块仍然继续处于催化剂分离运行模式，GULFTRONIC分离器的整体设备维持在一定且连续的稳定状态。

原理是将做为反洗对象的2台模块的电源切断，随着关闭内部高压电场,玻璃珠对催化剂粒子的吸附力消失。

同时将反洗油从模块的下部注入，搅拌玻璃珠使之处于擦洗（scrubbing）状态，这样玻璃珠在模块内部上下流动使催化剂粒子分离。

分离下来的催化剂粒子随反洗油从模块上部流出返回至提升管反应器（reactor riser）。

此时，处于擦洗状态的玻璃珠不仅将自身同时将模块内部也洗净，因此每次反洗之后模块内部恢复清洁状态，无需开放清洗而保持长期连续运行。

反洗油的目的只是用来搅拌玻璃珠，所以无须溶剂油，其它任何油都可使用，但是从设备化以及容易确保用量的角度来考虑，推荐从FCC原料油的主供应管路中连续（12m3/h：设计13m3/h）取出一部分使用。

如上所述，在设定的时间间隔内分别对每2台模块进行6分钟的反洗是间歇性实施的，而不管有无反洗，反洗油（FCC原料油）的取出和回收（返回提升管反应器）总是以12m3/h的流速连续进行，对FCC的其它系统内部没有影响。

反洗结束后2台模块恢复至分离运行模式，这样所有模块又进入分离运行状态。

之后，按照同样的间隔顺次对其它的两个模块实施反洗。

3.供货业绩（表1(P.9)）GULFTRONIC 分离器现在作为FCC/RFCC的油浆催化剂分离用装置，在以埃克森美孚、壳牌、BP等石油界巨头为代表的世界各地有超过40台以上的供货业绩。

在日本国内的出光兴产、JX日矿日石能源、极东石油、COSMO石油、昭和壳牌石油、东燃通用石油、富士石油、太阳石油等炼油厂中有12台设备正在顺利运行。

4．性能保证分离去除油浆中的催化剂浓度（通常在500～2000ppm左右）后，使其达到10ppm以下。

（实际业绩达到数ppm以下）5．基本原理（图4（P.10））FCC/RFCC的油浆因含焦油和焦炭成分多容易造成堵塞，是不稳定的分解油，GULFTRONIC分离器是专以去除该种油中的催化剂为目的开发出来的一种静电式固液分离设备，通过这种静电式分离方式，实现了其他过滤方式无法达到的高性能和优越的运行连续性。

模块内部通过高压套管在电极间产生最大30KV的高电压，通过内部填充的特殊玻璃珠，在模块内部形成了带有不同电场强度的不均一的电场（玻璃珠与玻璃珠相接触的部位成为电场强度最大的区域）。

含有催化剂粒子的油浆从模块上部流入，在这样的高压电场下，油浆中的催化剂粒子（介电质）发生电偶极化，同时受到一个向着电场强度最大区域（即玻璃珠之间接触部）移动的吸引力的作用开始在油浆中漂移。

这个吸引力是由于电场强度的梯度变化而产生的，故在电气工学中被称为梯度力（Gradient Force）。

象这种催化剂粒子（介电质）在不均一电场内向着高电场强度区域移动的现象被称为介电电泳。

在梯度力作用下催化剂粒子被吸附在玻璃珠之间的接触部位，从油浆中被分离除去。

而去除了催化剂的油浆流过玻璃珠之间的空隙畅通无阻地从模块下部流出。

6．特长如果在不进行掺混的状态下利用油浆，必须将其中的催化剂浓度降至数十ppm，为此就有必要去除粒径在1微米以下的微粒子催化剂。

如果是采用过滤器方式，理论上需要有与微粒子同等细密的筛网，在这样细密的筛网缝隙间，油浆中不稳定的焦油或焦炭成分很容易堵塞，导致压损增大、筛网自身闭塞等问题，另外即使反洗也不能避免过滤筛网逐渐污浊，这些问题限制了高性能、长时间的实际运行。

而GULFTRONIC分离器是专门针对油浆的这种特性而开发的，采用了静电式分离方式，与过滤器方式相比有以下诸多特长。

(6.1) 高分离性能、低压力损失油浆通过玻璃珠间隙时催化剂被吸附在玻璃珠之间的接触部位上，因采用这样一种静电式的分离方式，大大小小的催化剂微粒子几乎均被分离去除。

（实际业绩：数ppm以下）另外，油浆可以充分穿过玻璃珠与玻璃珠之间的缝隙，不会发生堵塞现象。

因此，压损也非常小（实际业绩：70-150kPa），不需要增压泵。

(6.2) 长期的稳定连续运行在定时器设定下定期实施自动反洗，不仅玻璃珠自身而且模块内部也被处于擦洗状态的玻璃珠洗净，模块内部始终保持清洁状态，没有污浊堆积。

因此，定期维修时不需要对内部进行开放式清扫，可以实现长期的稳定连续运行。

(6.3) 节省附带设备的投资（图5(P.11)）反洗油采自FCC原料油供应主管线上的一路旁路（12m3/h，设计：13m3/h），（取出和回收均为连续），而且反洗运行时该系统的压损很小（实际业绩：150-200kPa），因此反洗油系统中不需要设置受入槽、出料槽、增压泵等，节省了附带设备的投资。

但是，油浆和反洗油都需要有温度管理，需要对现有的热量平衡再核算。

安装该设备时的典型的流程图如图4（P.11）所示。

(6.4) 自动运行无需监控按照事先用定时器设定好的时间间隔，以“全模块分离运行⇒只对2台模块进行反洗（其它模块继续分离运行）⇒全模块分离运行⇒反洗运行（仅对下一组2台模块）”这样的周期在全自动切换方式下按顺序进行。

因此，一经设定好后就不需要调整。

如上所述，油浆和反洗油的压力、流量均没有变动，所以运行条件始终保持一定，几乎不需要监控。

(6.5) 运行成本低运行时必要的公用工程成本，只需直流电源装置用的供电（400或440VAC）、开关阀的仪表空气和控制回路用电源（100VAC）。

标准规模（12台模块）下的消耗量分别是，电耗：36KWH；仪表空气：3Nm3/h，消耗很少。

(6.6) 占地面积该分离器是由十几台小的模块并联设置，将来当FCC处理能力增强或者油浆处理量增加时，可随之通过追加模块数量来对应。

另外，该设备是在架台上一体化包装后发货。

标准规模（12模块）的净占地面积约为33m2（=3x11），非常小型集约化。

7. 拥有销售权的公司GULFTRONIC分离器系统是美国GULFTRONIC公司开发的设备，由氯工程公司在日本和亚洲从事该设备的销售和技术服务。

8．联络事项请告知以下数据信息，我们将为贵公司研讨大概的设计规格和费用。

1．油浆处理量Max：Kl/hNor：Kl/h 2．油浆的特性比重（15/4℃）：粘度（厘斯cSt） : @50℃: @100℃3．催化剂含量处理前催化剂含量（wt ppm） ：处理后催化剂含量（wt ppm） ：联络方式氯工程公司 环境水处理事业本部营业部TEL No.: 0081-863-71-3625担当 ：河岛 和久 e-Mail：k-kawashima@chlorine-eng.co.jp ：岛崎圭介e-Mail：k-shimazaki@chlorine-eng.co.jp地址 ：邮编706-0134 冈山县玉野市东高崎24-6[译注]*1：FCC: Fluid Catalytic Cracking 流化床催化裂解*2：RFCC: Residue Fluid Catalytic Cracking 重油催化裂解*3：在日本根据重油的运动黏度将重油分为A、B、C三类：A类重油：90%的轻油+少量的残渣油。