尚大軍

（大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

研究與開發(fā)

催化裂化油漿萃取—過濾分離催化劑粉末的研究

尚大軍

（大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

文中考察了萃取溫度和劑油比對(duì)抽出油和抽余油性質(zhì)以及催化劑粉末含量的影響。在萃取溫度為60℃，劑油比為4：1條件下，萃取效果最佳，大部分催化劑粉末存在于抽余油中，抽余液最佳過濾溫度為100℃。萃取—過濾法分離出油漿中的催化劑粉末，將油漿分離為富飽和烴組分和富芳烴組分，提高了經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。

催化裂化油漿；萃取；過濾；催化劑細(xì)粉末；抽出油；抽余油

FCC油漿是指FCC分餾塔底殘留的重質(zhì)油，沸點(diǎn)大于350℃，F(xiàn)CC油漿中含有大約50%的飽和烴，40%的芳烴和稠環(huán)芳烴，10%的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，若將其有效地分離，進(jìn)行深度加工，可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益［1］。FCC油漿中通常含一定量的催化劑粉末，根據(jù)裝置的分離能力，催化劑粉末含量在0.1～10.0 g/L。油漿中催化劑粉末平均粒徑一般小于平衡催化劑，然而，生產(chǎn)炭黑或橡膠填充劑要求油漿中固體催化劑粉末含量不大于500 μg/g，生產(chǎn)碳素纖維則要求必須在10 μg/g以下，即使作為廉價(jià)的鍋爐燃料使用，F(xiàn)CC油漿也存在催化劑微粒導(dǎo)致噴嘴磨損嚴(yán)重、噴嘴易堵塞的問題。

1 工藝技術(shù)對(duì)比

目前，對(duì)于固體催化劑粉末的脫除已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，主要采用以下方法將固體催化劑粉末和油漿進(jìn)行分離：（1）自然沉降法［2，3］，該方法設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、操作容易；但投資大、分離時(shí)間長(zhǎng)、去除小于50 μm的固體催化劑粉末十分困難。（2）過濾分離法［4～6］，該方法操作簡(jiǎn)單、投資少、分離效果穩(wěn)定、對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)、易于高溫分離；但沖洗時(shí)間長(zhǎng)、過濾阻力大、普通過濾很難脫除微米級(jí)固體催化劑粉末。（3）靜電分離法［7，8］，該方法分離效率較高、越細(xì)的粉粒越容易被吸附、沖洗容易，阻力??；但流程復(fù)雜、設(shè)備費(fèi)用高、影響分離效果的因素多，如操作條件、油漿性質(zhì)等。（4）離心分離法［9～17］，該方法分離效率高、可脫除大于10 μm的固體催化劑粉末、溫度適應(yīng)范圍廣；但設(shè)備復(fù)雜、投資費(fèi)用高。

以上分離方法均能一定程度脫除油漿中的催化劑粉末，但都是以脫除催化劑粉末為主，沒有考慮油漿的進(jìn)一步加工利用，該文針對(duì)油漿的利用及催化劑粉末脫除提出了萃取—過濾分離催化劑細(xì)粉末的方法，一方面考慮到油漿的加工利用，通過萃取的方法把油漿分離為富飽和烴組分和富芳烴組分，提取了催化裂化油漿中寶貴的富芳烴組分用于進(jìn)一步加工利用，另一方面，通過溶劑的稀釋，萃取液和萃余液的粘度明顯降低，為采用過濾方法分離出催化劑粉末提供了可能，該文主要考察了通過糠醛萃取—過濾實(shí)現(xiàn)油漿分離和催化劑粉末脫除的工藝條件。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑

該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原料是由某石化公司催化裂化裝置生產(chǎn)出的催化裂化油漿。主要性質(zhì)見表1。

表1 油漿的主要性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)試劑：糠醛（分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠）；石油醚（沸點(diǎn)60～90°C，分析純，沈陽市東興試劑廠）；甲苯（分析純，沈陽市新化試劑廠）；95%乙醇（分析純，沈陽市新化試劑廠）；氧化鋁（分析純，沈陽市國藥店試劑廠）。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

催化裂化油漿萃取—過濾方法首先將定量的原料油漿和定量的萃取溶劑在抽提器中混合均勻，加熱達(dá)到預(yù)定溫度后進(jìn)行抽提分離，待萃取一定時(shí)間后便可出現(xiàn)明顯分層，分離得到上層抽余液，抽余液中主要為抽余相飽和烴，下層為抽出液，是抽出相重芳烴。分離后將抽余液加熱至60～100℃后便可以通過過濾得到抽余液中的催化劑粉末，過濾后的抽余液通過蒸餾回收溶劑糠醛后便可以直接作為原料，返回催化裂化裝置。抽出液在回收溶劑糠醛前進(jìn)行真空抽濾，考察不同抽提條件(溫度、劑油比)下抽出油中的催化劑粉末含量，并對(duì)抽出油性質(zhì)進(jìn)行分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 萃取溫度對(duì)抽出、抽余油質(zhì)量及催化劑粉末含量影響

萃取溫度能夠明顯的影響抽提效果，該試驗(yàn)首先考察在劑油質(zhì)量比為4∶1，萃取溫度分別為50℃、60℃、70℃、80℃和90℃的條件下萃取油漿后得到的抽出油和抽余油的收率及質(zhì)量變化，結(jié)果見表2。

表2 不同溫度萃取抽出、抽余油性質(zhì)

由表2可知，隨著萃取溫度的升高，抽余油收率降低，密度、粘度增大，相反，抽出油的收率增加，密度粘度減小。在較低溫度下糠醛溶解對(duì)非理想組分的溶解能力較小，抽余油中部分芳香烴得不到充分分離，當(dāng)溫度超過60℃后，隨著溫度的升高糠醛對(duì)非理想組分的溶解能力增大，同時(shí)對(duì)理想組分的溶解性也增大，抽余油的飽和烴逐漸溶解到抽出油中，溶劑的選擇性下降。因此選擇60℃為最佳抽提溫度。

除了抽出油和抽余油質(zhì)量的考察外，還需考察萃取溫度對(duì)抽出油、抽余油中催化劑粉末的含量的分配的影響，抽出油和抽余油中催化劑粉末含量見圖1。

圖1 不同溫度下萃取后抽余油、抽出油催化劑粉末含量

由圖1可知，催化裂化油漿經(jīng)糠醛萃取分離后，大部分的催化劑粉末集中于抽余油中，抽出油只有很小部分的催化劑粉末。萃取溫度對(duì)抽出油、抽余油中催化劑粉末含量的有一定的影響，抽余油中的粉末含量隨溫度的增加而降低，而抽出油中的粉末含量則隨溫度的升高從0增加到0.03%，這是由于油品組分在溶劑中溶解度是溫度的函數(shù)，所以當(dāng)抽提溫度升高時(shí)，糠醛選擇性降低，便會(huì)在抽出液中發(fā)現(xiàn)部分少量的催化劑粉末。

綜合考慮萃取溫度對(duì)催化裂化油漿的的分離效果及對(duì)抽出油和抽余油中催化劑粉末含量的影響，確定萃取溫度為60℃為最佳的萃取溫度。

3.2 劑油比對(duì)抽出、抽余油質(zhì)量及催化劑粉末含量影響

在萃取溫度為60℃條件，考察劑油質(zhì)量比對(duì)抽出、抽余油性質(zhì)的影響，結(jié)果見表3。

表3 不同劑油比萃取抽出、抽余油性質(zhì)

在萃取分離溫度60℃條件下，考察不同劑油比條件下，糠醛精制抽出油、抽余油中催化劑粉末含量的變化，結(jié)果見圖2。

圖2 不同劑油比下萃取后抽余油、抽出油催化劑粉末含量

由圖2可知，在臨界溫度下，改變劑油比后，抽余油中仍含有大部分的固體粉末，只有很小部分的催化劑粉末存在于抽出油中。抽余油中的粉末含量隨劑油比的增加而降低，而抽出油中的粉末含量測(cè)隨劑油比的增加從0增加到0.03%，

綜合考慮劑油比對(duì)催化裂化油漿的的分離效果及對(duì)抽出油和抽余油中催化劑粉末含量的影響，確定劑油比為4∶1為最佳的萃取溫度。

3.3 過濾溫度對(duì)抽出油催化劑粉末含量的影響

將60℃條件下，不同劑油比條件下萃取分離的抽出液進(jìn)行加熱過濾試驗(yàn)，分別加熱至60℃，80℃和100℃進(jìn)行過濾，過濾后抽出油中催化劑粉末含量的變化規(guī)律，見表4。

表4 不同溫度過濾抽出油催化劑粉末結(jié)果

由表4可見，無論在抽出油中的催化劑粉末在60～100℃條件下均可以被過濾，因?yàn)?，油漿經(jīng)糠醛萃取，糠醛溶劑幾乎均與抽出油混合在下層，抽出液的粘度即使是較低溫度下也非常小，因此抽出液的過濾無需再進(jìn)行加熱，萃取后直接過濾就可以將催化劑粉末全部過濾干凈。

3.4 過濾溫度對(duì)抽余油催化劑粉末含量的影響

將萃取溫度為60℃，不同劑油比條件下萃取分離的抽余液進(jìn)行加熱過濾試驗(yàn)，分別加熱至60℃，80℃和100℃進(jìn)行過濾，過濾后抽余油中催化劑粉末含量的變化規(guī)律，見表5。

表5 不同溫度過濾抽余油催化劑粉末結(jié)果

由表5可見，只有在100℃條件下過濾，且其萃取劑油比大于1∶1時(shí)，才能將抽余油中的催化劑粉末全部過濾干凈。

3.5 萃取—過濾后抽出油、抽余油性質(zhì)

以糠醛為溶劑，劑油比4∶1，萃取溫度60℃，抽出油過濾溫度60℃，抽余油過濾溫度為100℃，某石化公司的催化裂化油漿經(jīng)萃取—過濾后得到凈化抽出油和抽余油，其性質(zhì)見表6。

表6 催化裂化油漿萃取—過濾后的性質(zhì)

由表6可見，催化裂化油漿經(jīng)過萃取—過濾后，抽出油和抽余油中均不含催化劑粉末，通過萃取分離出的抽出油芳香烴含量達(dá)到83.40%，可做為橡膠填充油的原料，也可以進(jìn)一步加工生產(chǎn)針狀焦，抽余油中飽和烴含量65.15%，堿氮含量降低至0.114%可作為催化裂化原料，經(jīng)過萃取—過濾后，催化劑粉末脫除，油漿的經(jīng)濟(jì)價(jià)值也得到了提升。

4 結(jié)論

（1）以糠醛為溶劑，通過萃取可以將某石化公司的催化裂化油漿分離為富飽和烴組分的抽余油和富芳烴組分的抽出油，最佳的萃取條件為：萃取溫度60℃，劑油比為4∶1，油漿中大部分催化劑細(xì)粉末轉(zhuǎn)移到抽余油中。

（2）抽出液中的催化劑粉末可直接過濾，抽余液中的催化劑粉末過濾的最佳過濾溫度為100℃。萃取—過濾分離出油漿中的催化劑粉末，把油漿分離為富飽和烴組分和富芳烴組分，提高了其經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。

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Research on separation of catalyst Fines in FCC slurry oil by using extraction-filtration method

Shang Dajun
（Oil Refinery of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163711，China）

The influence of extraction temperature and solvent/oil ratio on properties of extract oil,raffinate oil and the content of catalyst fines were investigated.The result showed that the optimum extraction conditions are extraction temperature of 60℃and solvent/oil ratio of 4:1.Most of the catalyst fines exist in raffinate oil and the best filtration temperature is 100℃.Catalyst fines in FCC slurry oil were separated by extraction-filtration method,and the economic value of slurry oil was improved for the separation of aromatics-rich components and saturated hydrocarbon-rich components.

FCC slurry oil；extraction；filtration；catalyst fines；extract oil；raffinate oil

TE624.5

A

1671-4962（2017）04-0005-04

2017-05-22

尚大軍，男，工程師，1990年畢業(yè)于大慶石油化工總廠職工大學(xué)石油加工專業(yè)，現(xiàn)從事煉油科技管理工作。