催化裂化油浆及回炼油中固体物类型的分析_蔺玉贵

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2 结 果 与 讨 论
2.1 固 体 物 粒 度 分 析 催化裂 化 油 浆 中 的固体物主 要 为催 化 剂 粉
末,来源于催化剂在 装 置 运 行 过 程 中 因 磨 损、破 裂 等原因产生的细粉,其 含 量 与 装 置 运 行 状 况、催 化 剂强度、旋风分离器 的 分 离 能 力 等 因 素 有 关,粒 度 范围相对于新催 化剂 要小 得 多。回 炼 油 和 蜡 油 (相当 于 催 化 裂 化 工 艺 的 回 炼 油 馏 分,但 品 质 更 好,氢含量较高)的 固 体 物 形 态 和 组 成 与 油 浆 有 很 大差别,粒 度 范 围 也 不 同。 几 种 不 同 样 品 中 的 固 体物经过滤-灰化后 的 形 态 照 片 见 图 1。 由 图 1 可 见,4种样品的颜色、外观有很大的差别,油浆 中 的 固体物(催 化 裂 化 催 化 剂 )为 灰 白 色,而 回 炼 油 中 的固体物 则 为 土 黄 色 或 锈 红 色,其 中 应 含 有 不 同 量的氧化铁。这些固体物的外观看起来是块状物 和片状物,实际上都 是 细 粉 状 物 质,只 是 固 体 物 沉 积在滤纸 上,灰 化 过 程 中 滤 纸 和 积 炭 被 烧 掉 后 保 持下来的 形 状,经 轻 轻 摇 动 即 成 为 细 粉 状。 不 同 样品中固体物的粒度分布见图 2。由图 2 可 见:油 浆中固体物的粒度 分 布 较 为 集 中,颗 粒 较 小,其 粒
表1 不同样品中的固体物组成分析结果 w,%
组分 油浆1 油浆2 蜡油1 回炼油1 回炼油2 回炼油3
Al2O3 49.50 46.30 8.00 24.50 29.50 33.60
SiO2 44.10 41.00 12.60 17.90 20.30 27.50
La2O3 1.37 1.55
采用 X 射线 荧 光 光 谱 仪 分 析 几 种 油 浆、回 炼 油和蜡油中的固体物组成,结果见表 1。由 表 1 可 见:油 浆 固 体 物 中 来 自 催 化 剂 的 组 分 (Al2O3, SiO2,La2O3,CeO2)占 90% 以 上;在 回 炼 油 和 蜡 油 的固体 物 中,除 催 化 剂 成 分 外,还 有 含 量 很 高 的 Fe2O3 和 Sb2O5,Fe2O3 主 要 来 源 于 催 化 裂 化 装 置 内部及其 管 线 的 腐 蚀,Sb+5 则 是 催 化 裂 化 工 艺 过 程中加入 的 金 属 钝 化 剂 的 主 要 成 分;其 它 金 属 氧 化 物 或 盐 类 含 量 不 高 ,应 主 要 来 自 原 料 油 本 身 。
取 一 张 定 量 滤 纸 放 在 薄 膜 过 滤 器 上,固 定 好 后安装在 吸 滤 瓶 上,吸 滤 瓶 连 接 真 空 泵。 打 开 带 温控 的 过 滤 器 加 热 开 关,使 过 滤 器 温 度 稳 定 在 60~65 ℃。 用 玻 璃 棒 将 预 热 的 试 样 溶 液 充 分 搅 匀,趁热倒入薄膜过 滤 器 中 并 抽 滤,溶 液 全 部 滤 过 后再用预 热 的 溶 剂 冲 洗 过 滤 器,将 过 滤 器 器 壁 及 边缘上的不溶物全部冲洗到滤纸上。过滤完成后 关闭真空泵,取 下 滤 纸,放 在 通 风 柜 内 凉 干,然 后 折叠起来放入已称重的石英烧杯中。
分析与评定
石 油 炼 制 与 化 工 PETROLEUM PROCESSING AND PETROCHEMICALS
2012年 12月 第43卷 第12期
催化裂化油浆及回炼油中固体物类型的分析
蔺玉贵,田松柏
(中国石化石油化工科学研究院,北京 100083)
摘 要:采用过滤-灼烧法测定了催化裂化重油中固体物的含量,对 催 化 裂 化 油 浆、回 炼 油 和 蜡 油 中 的 固 体 物进行了粒度分布、化学组成及结构等方面的分析,发现催化裂化油浆中的固体物主要为催化剂颗粒,粒度主 要 集中在0.5~20.0mμ;回 炼 油 和 蜡 油 中 的 固 体 物 组 成 较 为 复 杂 ,除 有 一 定 量 的 催 化 剂 颗 粒 外,还 有 较 大 量 的 Fe2O3 和 Sb2O5,Fe2O3 主 要 来 源 于 催 化 裂 化 装 置 内 部 及 其 管 线 的 腐 蚀 ,Sb+5 则 是 催 化 裂 化 工 艺 过 程 中 加 入 的 金 属 钝 化 剂 的 主 要 成 分 ,粒 度 分 布 范 围 也 较 宽 ,存 在 大 量 粒 径 大 于 100mμ 的 颗 粒 。
规分析及方法研究工作。 通 讯 联 系 人 :蔺 玉 贵 ,E-mail:linyugui.ripp@sinopec.com。
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石 油 炼 制 与 化 工 2012年 第43卷
测定仪电源开关和 空 气、氮 气 开 关,选 择 好 相 应 的 测定程序并启动,仪 器 按 程 序 自 动 进 行 升 温、样 品 挥发、碳化、灰化、降 温 等 步 骤,当 仪 器 测 定 程 序 完 成,炉 膛 温 度 降 至 250 ℃ 以 下 时,小 心 取 下 低 顶 盖 ,让 炉 膛 自 然 降 温 约 15 min 后 取 出 提 篮 ,待 石 英 烧杯充分 冷 却 至 室 温 后 称 重 并 计 算 固 体 物 含 量。 将所得固 体 物 进 行 粒 度、组 成 以 及 其 它 方 面 的 分 析测试。如含量很低,可 进 行 多 次 富 集,直 到 固 体 物的量满足分析测试为止。
CaO 0.32 2.72 3.64 1.66 2.31 2.44
MgO 0.08 0.07 0.60 0.26 0.60 0.08
Sb2O5
0.31 8.37 24.20 0.55 15.60
第 12 期
蔺 玉 贵 ,等 .催 化 裂 化 油 浆 及 回 炼 油 中 固 体 物 类 型 的 分 析
1 实 验
1.1 仪 器 及 材 料 油浆固含 量 测 定 仪,YJGY-1 型;保 温 薄 膜 过
滤器,由 MILLIPORE 膜 过 滤 器 经 加 热 保 温 改 造 而成;抽滤真空泵;恒 温 水 浴;定 量 滤 纸 (ADVAN- TEC,Ф110 mm,No.5C)。 所 用 试 剂 主 要 有 二 甲 苯、石油醚(90~120 ℃)。用 于 测 定 固 体 物 性 质 的
图 3 不 同 样 品 中 的 固 体 物 扫 描 电 镜 局 部 照 的 固 体 物 以 催 化 剂 粉 末 为主,粒度主要集中在 0.5~40.0mμ。 回 炼 油 和 蜡 油中的固 体 物 除 催 化 剂 粉 末 外,还 含 有 大 量 来 自 催化裂 化 装 置 内 部 及 管 线 腐 蚀 产 生 的 Fe2O3 成 分,以及 添 加 的 金 属 钝 化 剂 成 分,粒 度 范 围 很 宽 (0.5~400.0mμ),分 布 也 很 不 均 匀 。
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为 了 解 固 体 物 的 结 构 信 息,对 上 述 固 体 样 品 进行光电子能谱分析和扫描电镜分析。光电子能 谱分析结 果 表 明,样 品 中 的 各 金 属 元 素 均 呈 现 高 氧化态形式,主要以 氧 化 物、硫 酸 盐、磷 酸 盐、碳 酸 盐等形式存在。上述固体物样品扫描电镜局部照
关 键 词 :固 体 物 过 滤 催 化 裂 化 油 浆
催化裂化 重 油 (包 括 油 浆、回 炼 油 和 蜡 油 )中 的固体物主要包括 催 化 剂、灰 分 等,其 中 催 化 剂 来 自催化裂 化 工 艺 过 程,而 灰 分 则 主 要 来 自 催 化 裂 化原料油和生产过程中外来物质的污染。随着催 化裂化技 术 及 其 组 合 工 艺 的 不 断 发 展,对 油 浆 等 催化裂化重油固体物含量分析的要求 也 不 断 提 高,在一些新的工艺 研 究 中,不 仅 要 求 原 料 油 中 固 体物含量的最低检出量达到 10gμ?g,而 且 随 着 固 体 物含量的 降 低,非 催 化 剂 固 体 物 的 相 对 含 量 也 会 增加,希望能区分固 体 物 的 类 型 及 其 特 征,以 便 采 取适当的 技 术 措 施。 目 前,国 内 常 用 的 碳 化 灼 烧 法 受 [1] 到取 样 量 的 限 制,当 固 体 物 质 量 分 数 下 降 到 100gμ?g 以 下 时 ,所 得 固 体 物 的 量 太 少 ,因 而 对 固 体物类型的分析无法进行。采用过滤-灼烧的分 析 方法可大 大 提 高 取 样 量,满 足 固 体 物 含 量 测 定 和 类型分析的要求。本课题采用过滤-灼烧法对催 化 裂化重油中固体物 的 含 量 进 行 分 析,对 油 浆、回 炼 油和蜡油 中 的 固 体 物 进 行 粒 度 分 布、化 学 组 成 及 结构等方面的分析。
仪器包括激光粒度仪、X 射线荧光光谱仪、光电子能 谱、扫描电镜等。试验样品取自国内外不同炼油厂。
1.2 试 验 方 法 将 试 样 在 容 器 中 充 分 摇 匀,如 试 样 凝 固 或 太
黏则 需 要 先 预 热 到 60~70 ℃ 再 摇 匀,迅 速 称 取 100~500g的 试 样 (取 样 量 取 决 于 试 样 固 体 物 含 量的多少)于清洁、干燥的1L 烧杯中,再根据试样 的黏稠情况加入1~3 倍 体 积 的 溶 剂 稀 释,油 浆 样 品使用二 甲 苯 为 溶 剂,回 炼 油 类 样 品 使 用 石 油 醚 (90~120 ℃)或二甲苯为溶剂。将烧杯放入 60 ℃ 的恒温水浴加 热 20~30 min,同 时 在 水 浴 中 预 热 300mL 相应的溶剂。
NiO 0.19 1.94 0.19 0.72 0.34 1.30
V2O5 0.37 0.59 0.05 0.48 0.34 0.41
K2O 0.22 0.17 0.64 0.31 0.24 0.23
Na2O 0.46 0.15 1.02 0.24 0.27 2.00
图 1 不 同 样 品 中 的 固 体 物 经 过 滤 -灰 化 后 的 形 态 照 片
图 2 不 同 样 品 中 的 固 体 物 粒 度 分 布 —回炼油1; —回炼油2; —回炼油3;
—油浆1; —油浆2; —蜡油1
度主要集中在0.5~40.0mμ;而 各 回 炼 油 和 蜡 油 样 品中的固 体 物 粒 度 分 布 则 差 别 很 大,粒 度 范 围 很 宽(0.5~400.0mμ),分 布 也 很 不 均 匀,有 很 多 大 于 100mμ 的 颗 粒 。 2.2 固 体 物 组 成 分 析
片见 图 3。 由 图 3 可 见:油 浆 中 固 体 物 多 呈 圆 球 状,颗粒较细,符 合 催 化 剂 粉 末 特 征;回 炼 油 和 蜡 油中的固 体 物 既 有 圆 球 状 颗 粒,也 有 大 量 不 规 则 的、较大的 固 体,部 分 样 品 还 有 少 量 结 晶 状 物 质, 表 明 除 有 催 化 剂 外 ,还 有 其 它 氧 化 物 和 盐 类 。
0.67 0.49 1.21
CeO2 0.89 1.47
1.18 0.75 1.17
SO3 0.32 0.23 3.18 0.79 2.58 0.66
P2O5 0.68 1.57 0.52 0.65 0.28 1.97
Fe2O3 1.05 1.34 47.60 22.50 40.10 10.50
打 开 油 浆 固 含 量 测 定 仪 顶 盖,将 安 放 石 英 烧 杯的提篮 小 心 地 放 入 测 定 仪 中,盖 好 顶 盖。 打 开
收 稿 日 期 :2012-05-02;修 改 稿 收 到 日 期 :2012-07-30。 作 者 简 介 :蔺 玉 贵 (1962— ),男 ,高 级 工 程 师 ,主 要 从 事 油 品 常
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