催化裂化油浆液固分离技术研究

能力下降 , 而且也易发 生安全事 故 。 炼厂 一般采取
减少 油浆 回炼 比 、 外甩 部分油浆 的措施解 决 问题 。 油浆 的性 质 油浆 的性质 与组 成 因原油产 地 、 催 化进 料和 加工工艺 的不 同差别很 大 。通 常 , 重 油 油 浆 重 于蜡 油 油浆 。若 分馏 塔 的分 离效 果 好 , 则油浆 中的轻馏分较 少 分 离塔塔 底操作 温度 越高 , 则油浆越 重 。同一装 置 , 随油 浆外排量 增加 , 油浆 变轻 , 油浆 中饱和分 增加 。 表 列 出国内一些 。 油 浆的性质 【 圳 。由表 可 以看 出 分子 质量 一般 在 多大 于 油 浆 的 密度 大 、 残炭低 、 相对 油 浆 的氢碳 原
离 子 , 胶粒 带有 电荷 ,相 同 电性 电荷 之间 的斥力使 胶 粒不 易聚结成大 粒子 。带 电是溶胶 能够 暂时稳 定 存在 的根本原 因 。
胶 粒间斥力 位能与 吸力 位能相互作 用 的角度 来研 究 胶体 的稳 定与聚沉 。斥 力位能 与 吸力 位 能综合
的结果表 现为在位能 曲线上 出现势垒 , 普遍认 为
低 的烃类 ,使 其吸 附或 溶解在胶 团周 围 , 形成 溶剂 化层 。 沥青 质胶 团与周 围吸 附或溶解 的溶 剂化层 形成 了所谓 的 “复杂结 构单元 ” 。 在 中, 沥青 质与核 的距离越大 , 胶质 、 稠环芳 烃等 可溶质 的极性 、 芳香 度就越小 并逐步过 渡 到几乎 由没有 极性 的脂肪 族烃类组成 的分散介 质 。 很 多学 者认 为渣油 是一个 胶体体 系 , 于是提 出了诸 多模 型来解 释其 性质 飞 张世龙 等 在研究 常压渣 油热 反应 过程 中 的 胶 体稳定性 时发现 , 沥青质和饱 和分 含量增 加 , 芳 香 分含量 减少将 导致胶 体稳定 性下 降 。 胶 质 芳 香 分 与 饱 和分 沥青 质 的质量 比常 用来 表 征渣 油 的胶体稳 定性
在
原料 , 可 以返 回装 置再利用 。
油 浆液 固分 离技术及应 用
油浆 中通常 含一 定量 的催 化 剂 粉末 , 根
则难 以裂 化且易生焦 。 由于 原料变 重及油 浆循 环
回炼 , 使得 油浆 中积 累的稠环 芳烃 和胶质 越来越
多 , 装 置生 焦量 大 , 导致 再生 温 度提 高 , 装置 处理
层重 叠的斥力 位能越 大 , 胶体就 越稳定 , 然而 事实 并非 完全如此 。原 因是 理论 忽 略了静 电斥 力位 能 以外 的一些 因素 。 在非水介质 中 , 电荷 的作 用是 无效 的 , 因为斥力 势能对 多数有 机介质来 说 很小 。 此外 , 研 究 了胶体 粒子
理论 的影响 。 研究表 明 , 颗 表 面粗糙程度 对 造成
势 垒的大 小是胶体能 否稳定的关键 。 理论 的双 电层 观点 对非水 胶 体 的稳 定
性是 否适用颇 有争议 。有 学者对 分散 在环 己
“石油体 系是不均 匀的胶体 结构 ”这一 观点 已 被 广泛接受 , 但对 于石 油的胶体 模 型则众说 纷纭 。
一 般认 为 , 石 油 中的沥青 质 、 胶质 、 稠 环芳 烃 会 由 于分子 间的范德华 力相 互缔合 , 形成 若干层 厚且
剂粉末 十分 困难 。 过滤 分离 法 。该方法 操作简单 、 投 资少 、 分 离 效果 稳定 、对原 料适 应性 强 、 易 于高温 分离 但
高等级 道路 沥青 , 以 充油 的研 究十分 活跃 。
油 浆 为原料 生 产橡 胶填 油浆 中的稠 环芳 烃进
林 的 固体 催 化
一步缩合 可生产炭 黑 、 针状焦 。 高强度 、 高韧性 、 耐 热 、 耐磨 、 耐腐 蚀 、 耐辐 射 的碳素 纤 维和 缩 合 多环
装置 在抚顺 投 产 以来 , 我 国在 年 , 国内 中包 括
技 术 方 面 取 得 了 重 大进 展 和 显 著 成 绩 。
装 置 加 工 能力 超 过 减 压渣 油 ,
技术 已成为 我 国重 加工 能
油加工 和各炼油企业 提高经 济效益 的重要 技术 支 柱 。 随着我 国石 油工业 的发 展 , 重 油 力 的提高 ,
油浆 的特点是 含
以上的稠环芳 烃且
目前 主要 采用 以下方法将 固体催 化剂粉末 和
油浆进行 分离
主要是 四环 以上芳烃 , 其侧链 少而 短 , 氢 碳原子 比 低 , 因此可 利用这些特 点开 发具 有高 附加值 的产 品 。如利用 油浆 贫蜡富芳 组分作 改性剂 生产
自然 沉 降法 。该 方法设 备 简单 、 运行 成 本 低 、 操作 容易 但 投 资大 、 分离 时间长 、 分离温 度较 高 、 净 化 效 果 不 好 , 去 除小 于
多 核芳 烃树 脂 等 新 型材 料是 方向 。 油浆胶体稳 定性的理 论分析 尽 管从 油浆 中分离 固体 催 化 剂粉 末 的 油 浆 利用 的新
冲洗时 间长 、 过滤 阻力大 、 普 通过滤很 难脱 除微米
级 固体催化 剂粉末 。 过滤装置 的投资较 高 , 过滤器
之间需要 频 繁切换 及循 环操 作 , 当 状 物含量过 高 时 , 会加剧过 滤阻力 。
据 装置 的分 离能 力 , 催 化剂 粉末含 量在
一
岁 。油浆 中催化剂粉 末平均 粒径一般小 于平衡催 化剂 , 有 些油 浆 中固体催 化剂 的粉 末粒径 小 于 林 的 占到 网。生产 炭黑或橡 胶填充剂要 求油 浆 中 固体催 化剂 粉末含 量不 大于 卜 眺 , 生产 针状 焦要求 不大 于 求必 须在
关键词 催 化裂 化 油 浆 胶体 非 水 溶胶
自
油
年
月 第一 套 流 化 催 化 裂 化 技术 尤其 是重 其
王赣 父等阎 对 从 回炼 油浆 中抽提 的高 纯 度重 质芳 烃 窄馏 分进 行 了核磁 共振 分析 。 结 果 显 示 ,
重 质芳 烃 主要为三 环和 四环 的稠环 芳烃 。三 环芳烃 主要 集 中在 集 中于 一 一 ℃ 馏 分 , 四环芳烃 则 ℃ 馏分 中 ℃ 馏分 为 固态 ℃ 馏分 , 只有小 于
石
化
技
综述
术,
,
催化裂化油浆液 固分离技术研究
吕 涯 尹玖黎
华东理工大学石 油加工研究所 , 上海 ,
从分析催化裂化油浆 的组成 和性 质出发 , 结合石油胶体理论 和非水胶体稳定性理论 , 对催 化裂化 油
摘
要
浆的稳定性进行了理论分析 , 由此进一步推测 了破坏其胶体稳定性 、 分离催化剂 固体粉末的机理 。 针对催化裂化油 浆的特性 , 指出沉降剂与物理分离方法相结合 , 是催化裂化油浆液固分离的较优方法 。
油浆 中胶
静 电分离 法 。 该方法分 离效率较 高 、 越细 的
方 法很 多 , 但要 使其 含量 小 于
末 的表面性 质有关 。 油 浆的胶体 性质
林 留 仍 有 困难 ,
粉粒越 容 易被 吸 附 、 冲洗 容易 , 阻力 小 但流 程 复 杂 、 设 备 费用 高 、 影 响分离 效果 的 因素 多 , 如操作 条件 、 油浆 性质 等 。
烷 中的胶体 颗粒进行 了分析 , 认 为非水 分散 体 系 中也存在 心电势 , 其 本质 与水 体系 中 心电势一 样 , 唯 一差 别 是非 水 体 系 中离子 浓 度低
起伏 不大四 。按照
, 斥力 势 能
部 分有序 的三维结 构 —
“ 胶 粒 ” 。若 干个 “胶粒 ”
理论 , 心电位 越大 , 扩散
料使 用 ,
林 岁 , 生产 碳素 纤维 则要
林 岁 以下闭。 即使作 为廉价 的锅 炉燃
油浆 也存 在 催化 剂微 粒 导致 喷 嘴磨
损严 重 、 喷嘴易 堵塞 的问题 , 同时催化 剂粉末 几乎
全部 私附在炉膛 及管 壁上 , 造成传 热效果差 。 因
收 稿 日期 〔 一 一 。 一 一 。
修 改 稿 收 到 日期
从
粒粗糙 程度能 够引起斥 力位能 的明显 减小 , 从 而 理 论与 实际结 果明显偏离陈刘。
根据
理论 , 在原油 胶体体 系中斥 力位
能 因沥青质胶 粒表 面双电层结 构重叠 时的静 电排 斥 作 用 而 增加 , 吸 力 位 能 则 因沥 青 质胶 粒 间 的
常数 的减小 而降低 , 由此 维持 了原油 胶 体体 系的静 电稳定性 。
又 可聚合 成更 大 的 “胶 团 ” 。 “胶 团 ” 对 极性 较 大 的胶质有很 强的吸 引力 , 使胶 质集 中地分散 在沥 青 质的周 围 , 并使沥青 质胶团处 于胶溶状 态 。 这种 “集 团 ”表 面 的分子 有过 剩 的能量 , 会 形成 一 个 附
加 的力场 , 吸引相对分 子质量较 小 、 芳 香化程 序较
离心 分 离法 包 括 离心 沉 降分 离法 和 旋 流 分离法 。该 方法 分离 效率 高 、 可 脱除大 于 的 固体催 化剂粉 末 、 温 度适应 范围广 杂、 投 资费用高 。 卜 但设备 复
这与油 浆的化学 组成 、 物理 性质 和 固体催化 剂粉
胶 体 是指 液 体 或 固体 以直 径 为 一 的细小颗粒分 散在分散介 质 中的体 系 。 石油是一 种 典 型的胶 体 , 是沥 青质 固体 分 散在 原油 中 的 溶胶 ' 一 ,渣 油 、 油浆 同样 如此 。 对 分散相 为固体 、 分 散介质 为 液体 的溶 液而
空间
。
油浆 与渣油 的组成 比较 可 知 , 油 浆 中
饱 和分 、 芳 香分含量均 高于 减压渣 油 , 所 以 油 浆的胶体 稳定性 比渣油好 。催 化剂 粉末被 包裹 在 沥青 定剂 。 中 , 而 固体粉末对 胶 体体 系 的稳 定性 油浆 的这种 胶体性 质决定 了分 离 固体 有 正作用 , 因此催化剂 粉末既 是分散 介质 又是稳
子 比低 , 油 浆 中饱 和分 、 芳 香 分含 量 高 , 两 者之 和 ,但 其胶质 和沥青质 含量很低 。
作者简介
吕涯 , 女 , 博 士 , 副 教 授 ,
年毕业于华 东理
工 大 学 石 油 加 工 专业 , 现 从 事 教 学 和 科 研 工 作 。 联 系 电
话 一 麟 一 · · 。
加 ,约 占 处理 量的 一 。
有较 多的单环 、 双环 芳烃 , 大于
物 。饱 和分 随馏分 变重而减 少 , 芳 香分变 化不 大 , 胶质随馏 分变重增 加 。
分数
过程 中生 成 的油浆 数 量 在 不断增 过 程 中 , 饱 和烃 易裂 化 , 芳 烃 化 合物
油浆 密度大 且含质 量
左 右的饱和烃 , 该饱和烃 是优质 的
加沉 降助 剂 。添 加沉 降助 剂并与 上述物理
分离方 法相结合 , 可 以提高分离效 率 、 降低可分 离
言 , 分散相与 分散介质 之间存在 着 巨大的 相界面 ,
吕
涯等
催化裂化油浆液 固分离技术研究
它在热力 学上是不 稳定 的 。溶 胶能 相对稳 定地存 在 , 通常是 因为分 散相粒子 能吸附分 散介 质 中的
空间稳定理 论 空 间稳定 理 论最 初是 针 对非 水介 质进 行 的 ,
嫡 稳定 理 论 和渗 透排 斥 理论 是该 理 论 的基 础网 。 吸 附聚合物层 对胶体稳 定性 的影 响主要有 面 斥 力性能 。 个方 带 电聚合物被 吸附 ,增 加 了胶 粒之 间的静 电 高 聚 物 的 存 在 减 少 了胶 粒 间 的
石化技术
表
项 目
年第
卷第
期
油 浆 的性 质
管道掺炼油浆 辽河原油油浆
, ,
大庆减渣油浆
大 港 减 渣油 ,
相对分子质量 碳质量分数 , 氢质量分数 , 硫质量分数 , 氮质量分数 ,
氢碳原子 比
镍含量 钒含量 卜 ·一 , 卜 ·一 ,
`
族组成 , 饱和分 芳香分
催 化剂粉末 极其 困难 。
非水 胶体 的稳定性
常数 , 因而减 少 了范德华力位 能 。 由于
聚合 物的吸 附而产生一 种新 的斥力 位能 —
胶质
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沥青质 芳烃组 成 ,
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物的粒径 , 。
单环 芳烃
双 环 芳烃 三环芳烃 四环 芳 烃
此 , 脱 除 油 浆 中的 固体催 化 剂 粉 末是 综 合 利 用 油浆 的前 提 。