陳 卓

（湖南石油化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 岳陽(yáng) 414012）

FCC 油漿中催化劑顆粒的超聲輔助脫除研究

陳 卓

（湖南石油化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 岳陽(yáng) 414012）

煉廠FCC油漿中含有一定量的固體催化劑顆粒，固體催化劑顆粒的存在對(duì)油漿的深加工和綜合利用均有不利影響。本文以某公司1#催化裝置FCC油漿試樣為例，考察了超聲波對(duì)FCC油漿脫除固體催化劑顆粒的影響。在超聲波頻率40kHz下處理20min，采用離心法測(cè)得固體催化劑含量為6.4g·L-1。結(jié)果表明，超聲波輔助手段能有效促進(jìn)FCC油漿中催化劑顆 粒的脫除。

催化油漿；超聲波 ；離心法

催化裂化（FCC）是現(xiàn)階段重油輕質(zhì)化的重要加工方法之一。近年來(lái)，隨著世界石油資源逐年變重，煉廠摻煉渣油比重增加，催化裂化裝置副產(chǎn)的外甩油漿產(chǎn)量逐年增加，外甩油漿量通常占催化裂化裝置加工量的 6%～8%。FCC 外甩油漿或低價(jià)賣掉造成了資源浪費(fèi)，或用作燃料油調(diào)和組分。但因油漿中含有一定量的催化劑顆粒，易造成爐嘴磨損及加熱爐管表面積灰，熱效率下降，能耗增加。因此如何實(shí)現(xiàn)油漿的凈化和綜合利用是煉油企業(yè)面臨的一大難題[1-3]。

目前分離 FCC 油漿中催化劑顆粒的主要方法有自然沉降法、過(guò)濾分離法、離心分離法、靜電分離法、化學(xué)助劑沉降法、高溫陶瓷膜錯(cuò)流過(guò)濾法等[4-6]。本文以中石化長(zhǎng)嶺分公司 1#催化裂化裝置外甩油漿為原料，利用離心分離法，配合超聲波輔助手段，考察了超聲作用、超聲頻率、超聲處理時(shí)間等因素對(duì)脫除油漿中固體催化劑顆粒的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

FCC 油漿（2016 年 12 月 1 日-10 日取自中石化長(zhǎng)嶺分公司 1# 催化裝置油漿餾出口，5 組樣品），催化輕柴油（取自中石化長(zhǎng)嶺分公司 1# 催化裝置），混合二甲苯（異構(gòu)級(jí)，99.9%）。

TD5A-WS 型離心機(jī)（最高轉(zhuǎn)速 5000r·min-1），JP-020T 型超聲波清洗機(jī)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

取一定量的 FCC 油漿，將其加熱至 70℃，用力搖動(dòng) 2min，使其混合均勻。將混合均勻的試樣放入超聲波清洗儀中進(jìn)行超聲波處理。取 10mL 超聲處理后的試樣，倒入盛有 40mL 約 70℃溶劑（催化輕柴油或混合二甲苯）的離心試管中，將試管浸入(70±3)℃的恒溫水浴中，保持 5min 后，塞緊塞子用力搖動(dòng) 1min，保證試樣和溶劑混合均勻。再次將試樣放入水浴中，松開(kāi)塞子，保持 3min 后，從水浴中取出離心試管，蓋上塞子，立即放入離心機(jī)中的離心杯中，保持轉(zhuǎn)速為 1000r·min-1，離心處理 5min。停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，從離心機(jī)中取出離心試管，讀取試管底部的沉淀物的體積（mL）。重復(fù)試驗(yàn)直至連續(xù)兩次讀取的沉淀物體積保持不變。根據(jù)試樣中沉淀物體積數(shù)值計(jì)算試樣中固體催化劑含量[7]。

2 結(jié)果與討論

2.1 超聲波對(duì)脫除催化劑顆粒的影響

通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)考察了超聲波輔助手段對(duì) FCC油漿脫除催化劑顆粒的影響。超聲處理頻率為40kHz，處理時(shí)間為 20min，采用離心分離法對(duì) 5 組試樣中的固體催化劑含量進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果如表1所示。

表1 超聲波對(duì)脫除催化劑顆粒的影響

從表 1 可以看出，在 5 組對(duì)比試驗(yàn)中，采用超聲波處理的試樣，其經(jīng)離心分離法測(cè)定的固含量均高于未經(jīng)超聲波處理試樣的固含量。這是由于在超聲波的作用下，油漿中的細(xì)小催化劑顆粒得以快速沉降下來(lái)，最終在離心分離中被脫除。所以，超聲波的加入能有效促進(jìn)催化劑顆粒的脫除[8-9]。

2.2 超聲頻率對(duì)脫除催化劑顆粒的影響

選取 1～5 號(hào)試樣，考察了超聲波頻率對(duì) FCC 油漿脫除催化劑顆粒的影響。超聲處理頻率分別為28kHz 和 40kHz，處理時(shí)間為 20min，采用離心分離法對(duì)試樣中固體催化劑的含量進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果如圖1所示。

圖1 超聲波頻率對(duì)脫除催化劑顆粒的影響

從圖 1 可以看出，除 4 號(hào)試樣外，其他試樣經(jīng)40kHz超聲波處理后測(cè)得的固含量均高于經(jīng) 28kHz超聲波處理后的固含量。由此可見(jiàn)，超聲頻率對(duì)油漿中催化劑顆粒的脫除有一定的影響，且經(jīng) 40kHz超聲頻率處理后，試樣的固體催化劑顆粒脫除效果相對(duì)較好。但由于本次試驗(yàn)采用的超聲波清洗儀的頻率有限，未能得出更寬頻率范圍內(nèi)的影響結(jié)論。

2.3 超聲時(shí)間對(duì)脫除催化劑顆粒的影響

以 1 號(hào)試樣為研究對(duì)象，進(jìn)行超聲波處理，頻率 為 40kHz，分 別 處 理 5min、10min、15min、20min、25min，采用離心分離法對(duì)試樣的固體催化劑的含量進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果如圖 2所示。

圖2 超聲時(shí)間對(duì)脫除催化劑顆粒的影響

從圖 2可以看出，隨著超聲波處理時(shí)間的延長(zhǎng)，試樣經(jīng)離心分離法測(cè)得的固含量增加，在處理時(shí)間為 20min 時(shí)達(dá)到最大值，時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)測(cè)得的固含量逐漸下降。由此可見(jiàn)，超聲波處理時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)油漿中催化劑顆粒的脫除亦有一定的影響，在超聲頻率為 40kHz 時(shí)，經(jīng)過(guò) 20min 的超聲波處理，用離心法測(cè)得的固含量達(dá)到 6.4g·L-1，有效促進(jìn)了油漿中固體催化劑顆粒的脫除。

3 結(jié)論

在超聲波輔助脫除 FCC 油漿中固體催化劑顆粒的試驗(yàn)中，采用單因素實(shí)驗(yàn)法研究了超聲波作用、超聲波頻率和超聲處理時(shí)間對(duì)固體催化劑顆粒脫除的影響。結(jié)果表明，試樣經(jīng)頻率為 40kHz的超聲波處理 20min 后，采用離心分離法測(cè)得的油漿含量從6.0g·L-1提高到 6.4g·L-1，能有效促進(jìn)油漿中固體催化劑顆粒的脫除。

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Research on Ultrasonic Assisted Removal of Catalyst Particles in FCC Slurry

CHEN Zhuo
(Hunan Petrol Chemical Vocational Technology College, Yueyang 414012, China)

Ref i nery FCC slurry contained a certa in amount of solid catalyst particles, the presence of solid catalyst particles had a detrimental effect on the deep processing and comprehensive utilization of the slurry. This paper investigated the effects of ultrasonic on the removal of solid catalyst particles from FCC slurry. Under the condition of ultrasonic frequency 40kHz for 20min, the solid catalyst content was 6.4 g/L by centrifugation. The results showed that the ultrasonic assisted method could effectively promote the removal of catalyst particles in FCC slurry.

catalytic slurry; ultrasonic; centrifugal method

TE 624.4+1

：A

：1671-9905(2017)06-0013-02

湖南省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目（14C0738）

陳卓（1986-），男，碩士，現(xiàn)從事石油化工催化劑、化工分離過(guò)程研究。電話：0730-8477929，E-mail:54271110@qq.com

2017-03-24