催化裂化废催化剂磁分离技术的原理、现状与发展概要

催化裂化废催化剂磁分离技术的原理、现状与发展

李中新

（中国石油化工股份有限公司洛阳分公司研究所）

摘要: 本文全面介绍了炼油催化裂化废催化剂磁分离回收利用技术（以下简称“磁分离技术”）的发展历史、原理、优势和经济价值，重点分析了国内已经开发成功的磁分离技术，指出了今后磁分离技术的开发方向和应用前景。

关键词: 催化裂化废催化剂磁分离回收再利用

1 磁分离技术的基本原理

随着原油性质的不断变重，为了增加轻质油品的产量，催化裂化工艺装置的数量和加工能力不断增加。截止1999年底，我国炼油原油一次加工能力达到276 Mt/a，当年实际加工了176 Mt，我国石油、石化两大集团的催化裂化加工能力占原油一次加工能力的34.5%[1]。

在炼油厂催化裂化生产过程中，原料油在与催化剂混合反应时，原料油中所含的金属杂质连同生焦物质在高温条件下沉积在催化剂粒子上。在再生过程中，催化剂粒子上的焦碳被烧掉，而金属杂质保留了下来，随着催化剂的不断循环使用，金属杂质就在催化剂粒子上积累增加，从而使催化剂的活性和选择性下降，生产上为了保持催化剂具有适当的活性和选择性，必须经常向装置补充新鲜催化剂并卸出一些平衡催化剂。

在卸出的平衡催化剂中含有使用寿命长短不一的催化剂粒子。那些使用寿命短的催化剂粒子，由于其与原料油的反应次数少，其上面沉积的金属杂质就少，因此他们仍然保持较高的活性和选择性，如果设法把他们与那些使用寿命长、污染严重、活性和选择性低的催化剂粒子进行有效分离，将它们返回催化装置继续使用，就能达到节约新鲜催化剂的目的。

由于污染催化裂化催化剂的金属杂质主要是铁、镍和钒，它们均具有较强的磁性。因此那些使用寿命短的催化剂粒子，由于铁、镍和钒杂质含量低，磁性就弱；而那些使用寿命长的催化剂粒子，由于铁、镍和钒杂质含量高，磁性就强。在一定强度的磁场存在下，可以做到使后者吸着，而前者不被吸着，从而实现两者的分离，这就是磁分离技术的基本原理。

2 废催化剂磁分离技术的现状

2.1 废催化剂磁分离技术的发展历史[2][3]

在催化裂化装置的生产成本中，消耗催化剂的费用一直占很大比例。随着原油不断变重，催化剂的单耗也逐渐增加，特别是渣油催化裂化装置的大量出现，使这一问题更为突出，直接威胁到炼油厂的经济收益，促使炼油工作者想方设法降低催化剂的单耗。将仍有很大价值的废催化剂加以再生或者分离，使其活性得到一定恢复后返回催化装置继续使用，是降低催化剂单耗的重要途径。与废催化剂的化学再生法相比，由于磁分离技术具有工艺过程简单、操作费用低、不使用有毒有害化学品、对环境不增加污染等多方面的优势，使其优先得到开发和使用。

美国Ashland公司和日本石油株式会社分别于20世纪70年代后期至80年代初期利用电磁场成功地实现了催化裂化废催化剂的有效分离，80年代后期Ashland公司采用稀土永磁材料，开发成功永久磁铁型式的废催化剂分离技术。1989年日本石油株式会社开发成功永磁型连续式在线磁分离技术，并在其属下的横滨炼油厂进行了工业化，取得了节约新鲜催化剂20%的显著效果。1996年Ashland公司

收稿日期：2002-11-10

作者简介：李中新，湖南大学毕业，高级工程师，现从事科研管理，炼油、高分子材料的研究开发和分析测试工作。

在Canton炼油厂进行了磁分离技术的工业实验，取得了满意的效果。另外M.W.Kellogg公司开发的永磁式磁分离技术也实现了工业化，该公司还开发出了专用于低金属含量的FCC废催化剂分离和回收的Magnetic Hooks技术。

国内方面，从1993年开始，洛阳石化总厂、洛阳石化工程公司炼制所和中南工业大学合作致力于FCC废催化剂磁分离技术的开发，到1995年底，在洛阳石化总厂建成了我国第一套用于回收利用FCC废催化剂的电磁式高梯度磁分离装置，由于国内无先例可供参考造成新建的磁分离装置存在一些事先没有预计到的技术难题，在通过攻关解决了存在的技术难题并加强内部沟通争取各方面支持后，我们于1999年1～3月份进行了工业应用实验，取得了节约新鲜催化剂20%以上的满意效果。随后该装置一直在我厂的FCC废催化剂回收利用方面发挥着积极而且重要的作用。截止目前，共向催化装置提供低磁高活性剂1200余t，仅节约新鲜催化剂的直接经济效益就达到800多万元。该技术于2001年4月获得中国石化集团公司科技进步奖三等奖，先后取得两项国家专利，分别是：ZL98 1 10319.7催化裂化废催化剂磁分离机与工艺流程及配套装置和ZL 98 2 21637.8催化裂化废催化剂磁分离装置。

1998年石家庄炼油厂与中科院电工所合作进行了永磁辊式FCC废催化剂磁分离技术研究，但没有达到最终成功。武汉新通创科技有限公司从1997年开始研制废催化剂磁分离技术，成功地开发出永磁型磁分离装置，于2000年12月至2001年3月在济南炼油厂完成了该技术的工业应用实验。2.2 国内已经开发成功的磁分离技术

目前国内已经开发成功的磁分离技术有洛阳石化总厂等单位合作开发的电磁型式磁分离技术和武汉新通创科技有限公司开发的永磁型式磁分离技术。以下将进行较为详细的介绍。

2.2.1 电磁式磁分离技术[4][5][6]

（1）工艺流程（见图1）

由图1可以看出，装置采用压缩风作为催化剂输送用风和其他工艺用风。从催化裂化装置卸出的废催化剂运到磁分离装置后，用提升机将其提升到原料罐加料口，经过细筛过滤处理后进入原料罐2。

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1-催化剂原料2-原料罐3-阀门4-进料控制器5-空气流量计6-压缩风源7-磁分离机8-冷水线9-热水线10-冷却水源11-整流电源12-整流电负极返回13-直流电正极输出14-二次风风斗15-一次风风斗16-给料器17-清洗风风斗18-非磁性剂和风19-磁性剂和风20-非磁性剂罐21-磁性剂罐22-气固分离器23-非磁性剂24-磁性剂25-尾风和催化剂细粉26-尾风净化器27-净化后尾风

图1 电磁型式分离装置的工艺流程图