一種fcc平衡催化劑的再生復活回收系統及方法
2023-05-05 17:13:56 2
專利名稱：一種fcc平衡催化劑的再生復活回收系統及方法
技術領域：
本發明屬於石油化工技術領域，特別指一種流化催化裂化裝置(FCC)中平衡 催化劑的再生回收系統及方法。
背景技術：
FCC裝置(尤其是RFCC裝置，即所謂重油催化裂化裝置)是當前我國煉化油 企業中最重要的二次加工裝置之一。我國的FCC裝置目前已達到150套以上，它 是生產汽油、柴油和液化氣的主要煉油裝置之一。在FCC裝置生產過程中需要補 充新鮮催化劑，同時卸出廢催化劑(一般稱為"平衡催化劑")。在催化裂化過程 中，原料油中的金屬如Ni、 V、 Fe、 Cu等逐漸沉積在催化劑上，隨著催化劑上金 屬量的增加，催化劑活性下降，選擇性變差。產品分布中，氫氣、幹氣、焦炭產 率增加，液化氣和汽油等目的產品產率下降。
工業催化裂化生產中，解決金屬汙染問題主要有兩種方法， 一是通過大量補 充新鮮催化劑和卸出部分平衡劑來防止汙染金屬達到較壞的水平；二是使用抗金 屬催化劑和金屬鈍化劑。隨著原油變重，催化裂化向重油催化裂化迅速發展，原 料中金屬含量也大幅度增加，從而使平衡催化劑的汙染金屬含量大幅度增加，既 使使用新型催化劑或鈍化劑也不能完全解決問題。為維持裝置平衡劑活性和選擇 性，需要大量補充新鮮催化劑，卸出廢催化劑。這一方面增加了催化裂化操作費 用，另一方面卸出的廢劑很容易造成環境汙染。
目前，國內每年卸出的廢劑(包括從旋風分離器中回收的廢催化劑)高達3 萬噸。這些廢催化劑一般含有微量放射性元素，不能隨意處置。
國內外主要採用以下幾種方法處理廢催化劑
(1) 建池地埋，用半地下水泥池全封閉填埋。
(2) 用廢催化劑做吸附劑，除去汙水中氨離子和金屬離子。
(3) 脫金屬回收利用。
(4) 採用磁分離的方法，將平衡劑中的高活性催化劑分離出來再次使用。
(5) 其他，如作水泥混合材料或作為新建裝置的開工劑。
上述方法中，建池地埋不是長遠之計；做吸附劑用量和用途有限；磁分離雖可 將平衡劑中的部分高活性催化劑顆粒回收再用，但由於金屬遷移的原因導致分離效 率不高，實際應用效果參差不齊，而且磁分離並未從根本上解決工業廢劑的出路問 題。因此，只有採用綜合採用物理及化學方法進行脫金屬回收利用是最終的發展方 向。丌發催化裂化廢催化劑再生復活技術既可保護環境，降低平衡劑的金屬含量， 提高催化劑的活性和選擇性；又可節約新鮮催化劑用量，減少煉廠操作成本，提高 經濟效益。
中國專利文獻CN1245482C (ZLCN03109843. 2)公開了 "一種用於催化裂化裝 置的催化劑在線回收方法和裝置"。本發明是在該專利的基礎上進行了更深入的 研究開發。上述發明所包括的關鍵技術是一個通過調節粒子在慣性力場和磁力場 中受力過程而進行分離處理的純物理過程。本發明則在純物理處理方法中首次引 入了化學方法，明顯地提高了處理效果和回收效率(即單位處理量下物料品位改 善的程度)；此外，本發明首次在催化劑輸送過程中採用了粉料密相輸送裝置，並. 在工程實施中取得了良好的效果。本技術主要針對高金屬含量的平衡催化劑進行 處理，使該技術具有更大的實用價值和推廣意義。
發明內容
本發明的目的在於提供一種流化催化裂化裝置(FCC)中平衡催化劑的再生回 收系統及方法，它結合了化學法工藝和物理法工藝的技術優勢，克服了兩者的缺 點；它可以在相當高的再生收率下大大降低其上重金屬的汙染水平並改善其微反 活性和選擇性，降低FCC裝置催化劑消耗，提高輕油收率。此外，本發明的運行 能耗極低，不對環境造成損害。
本發明是一個結合磁場處理方法和化學處理方法的綜合系統，是針對我國FCC 裝置中大量存在的重金屬汙染的平衡催化劑的再生回收而設計的。在常溫狀態下 採用特殊設計的高梯度高強度磁場對高重金屬含量的平衡催化劑物料進行處理， 然後向依次採用酸化脫除金屬成分、清洗顆粒孔道、注入活性組分及焙燒、烘乾 後處理，保證金屬含量高的平衡催化劑再生回復到相當好的水平，而且，可以保 證很高的回收率，從而提高FCC裝置中催化劑藏量活性和選擇性，以使FCC裝置達到更好的操作水平。
本發明的技術方案是
一種FCC平衡催化劑的再生復活回收系統，它是一種幹法物理分選方法與溼法化 學處理方法相結合的技術，它主要包括磁分離裝置、酸化脫金屬裝置、活化處理裝 置、過濾脫水裝置、烘乾裝置、旋轉焙燒裝置和自動控制裝置。待處理的平衡劑通 過物料輸送裝置提升到高位催化劑儲罐；從儲罐底部通過星形閥控制流量，連續通 過多級磁分離機出來的低磁劑進入通過物料輸送裝置加入到反應釜中，磁分離出來 的高磁劑卸出；在反應釜中低磁劑、酸化劑和水混合後靜置沉降，去掉上層酸洗液， 酸性液進入沉澱中和池；向酸反應沉降後的漿液中加入水和活化劑；反應後的漿液 經過真空式帶濾機過濾；濾餅進入下一道工序，濾液進入沉澱中和池；濾餅在旋轉 焙燒窯中焙燒；焙燒後得到的催化劑從轉爐中連續流出，過篩包裝後即可。
其中，本發明FCC裝置平衡催化劑再生復活回收系統，採用了處理高金屬含 量平衡催化劑的磁分離工藝，它可根據粒子的比磁化係數不同選擇性地對不同金 屬含量的平衡催化劑進行分選，得到不同品質的低磁催化劑，並可實現回收率及 品質的線性調節。
本發明FCC裝置平衡催化劑再生復活回收技術，採用了酸處理脫金屬工藝。在 此過程中所用的酸是潛在酸，它可慢慢生成釋放出強酸，這些初生態的強酸對催化 劑的危害不大，且具有很好的與金屬或金屬氧化物反應的性能，從而部分脫除催化 劑中的汙染金屬。酸處理脫金屬過程金屬脫除率控制在30 — 40%，催化劑回收率控 制在90 — 95% ，脫金屬後的催化劑微反活性提高3個單位，比表面積提高6個單位。
本發明FCC平衡催化劑再生復活回收技術，採用了脫金屬平衡催化劑的活化技 術。前面的磁分離、脫金屬兩個處理過程，主要是降低催化劑中金屬含量，同時對 提高催化劑活性有一定效果，但提高活性的幅度通常不超過5個單位。活化過程主 要是提高催化劑的活性。經過酸處理的催化劑，孔道發達，加入特殊的活化劑後， 活化劑沉積到孔道內；活化劑在後焙燒過程中，產生大量活性中心，大幅度提高催 化劑的活性。活化過程降金屬率5—10%，催化劑回收率達到99%以上，催化劑的 微反活性提高10個單位，比表面提高15個單位。
本發明FCC裝置平衡催化劑再生復活回收技術，採用了催化劑粉體的密相輸送 工藝，它使用了壓力不超過0.6MPa的淨化空氣對管線中的催化劑物料進行柱塞式 輸送，可保證輸送裝置中催化劑流量實現線性調節，滿足催化劑的存儲與輸送的工
藝要求，在工程實施中取得了良好的效果。
本發明涉及了一種FCC平衡催化劑的再生復活回收技術，它結合了化學法工
藝和物理法工藝的優勢，克服了兩者的缺點，大大降低其上重金屬的汙染水平並
改善其微反活性和選擇性。使用該技術後可降低FCC裝置催化劑消耗，提高輕油
收率。該套裝置運行能耗極低，不對環境造成損害。
經對處理後的平衡劑進行理化分析和催化裂化評價試驗，汙染金屬Ni、 V、 Fe、
Na等的含量大幅度降低，比表面和孔體積增加，微反活性大幅度提高；處理後的催
化劑裂化性能明顯改善，轉化率提高，汽油產率提高，產品選擇性改善。
本發明的優點是
(1) 在國內外同類技術領域中處於領先地位，可有效地脫出FCC催化劑上的重 金屬，並進行活化處理，達到相當高的技術指標。FCC平衡催化劑再生復活技 術採用磁分離處理、化學法脫金屬處理和活化處理三個單元對催化劑進行回收 處理，可達到以下技術要求金屬平均降低率不低於30%，微反活性提高不低
於15個單位，比表面提高不低於20%;
(2) 該系統工藝流程簡單，投資少且回收期短，具有較高的經濟效益和社會效益；
(3) 在其生產過程中產生的酸性廢水可經沉澱和中和等處理後達標排放，從根本 上解決了工業廢催化劑的出路，減輕了大量固體廢料的環境汙染；
(4) 對金屬含量高的處理廢液可進行進一步深加工，提取Ni、 V等金屬。 本發明所採用的技術用於工業催化裂化廢催化劑再生復活回收給石油加工業
的環保處理和節約增效提供了新的發展機會。該項技術推廣應用後還可帶動相關產 業的發展，在國內而言可產生近兩億元的市場價值，無論從經濟效益和社會效益上 都有較高的推廣意義。
圖1為本發明的工藝流程示意圖。 圖2為本發明的系統裝置示意圖。
具體實施例方式
下面結合說明書附圖及實施例，對本發明作進一步的說明。
本發明FCC平衡劑再生復活回收工藝流程示意圖，如圖1所示待處理的廢
棄平衡催化劑通過物料輸送系統進入多級磁分離裝置A中；分選出來的低磁劑進 入酸化脫金屬裝置B中；將高磁劑卸出裝袋；經過酸化脫金屬裝置B處理的漿液 進入活化裝置C中，並向酸化反應後的漿液中加入水和活化劑；反應一定時間後 的槳液經過過濾脫水裝置D處理形成濾餅；再進入烘乾裝置E;濾餅在旋轉焙燒 裝置F中焙燒後得到的成品再生催化劑，從轉爐中連續流出，過篩包裝後即可。
整個工藝流程由自動控制裝置G進行控制和顯示。
本發明是一種幹法物理分選方法與化學溼法方法相結合的技術，是對石油煉化
企業FCC裝置中使用的平衡催化劑進行再生復活回收處理的工藝方法。 本發明FCC平衡催化劑的再生回收的具體實施方法，如圖2所示
該套裝置的工藝流程為間歇/連續操作，即需要處理的平衡劑由物料輸送系統
壓送到催化劑上儲罐l中；然後通過星形閥ZV1控制下料速度，流到一臺三級磁分離 機2;從磁分離機2出來的低磁劑通過物料輸送裝置進入低磁劑罐3中後進行裝袋，
高磁劑則直接裝袋存放；低磁劑經轉料桶15由人工加料到反應釜6中；水罐4中的去
離子水由泵P1加壓經閥DV2和閥DV4控制流到反應釜6中；酸化液罐5中的酸化液由閥 DV3和閥DV4控制流入反應釜6中；開動攪拌，交換反應約6小時，沉降約l小時後， 閥DV6自動打開，漿液中上層酸液流到集液池10中；酸液流完後(大約5-20分鐘)，
關閉閥DV6;人土加入定量活化劑到反應釜6;攪拌約l小時後，打開閥DV8;漿液通
過泵P2打到分配器8中；經二級水洗和真空帶過濾機9;濾餅通過轉料盤14和絞籠丄2 自動輸送到旋轉窯13中；焙燒後的催化劑，連續出料，人工定時稱重包裝。集液池
10中的廢漿液由泵P3輸送到二級中各沉澱池中。反應釜6的漿液在過濾處理期間， 反應釜7處在反應期間，低磁劑人工加到反應釜7中，由人工和計算機共同控制交換 反應、去酸洗液、加活化劑、真空過濾等。
兩臺反應釜交替進行反應，保證真空帶過濾機9和旋轉窯13連續工作，處 理量大，自動化程度高。整個過程由計算機控制或顯示，在控制室完成連續控制 操作，人工在現場完成間歇操作。控制先進，自動化水平較高。
權利要求
1、一種FCC平衡催化劑的再生復活回收系統，其特徵在於它包括待處理的廢棄平衡催化劑通過物料輸送系統進入多級磁分離裝置(A)中；分選出來的低磁劑進入酸化脫金屬裝置(B)中；將高磁劑卸出裝袋；經過酸化脫金屬裝置(B)處理的漿液進入活化裝置(C)中，並向酸化反應後的漿液中加入水和活化劑；反應一定時間後的漿液經過過濾脫水裝置(D)處理形成濾餅；再進入烘乾裝置(E)；濾餅在旋轉焙燒裝置(F)中焙燒後得到的成品再生催化劑，從轉爐中連續流出，過篩包裝後即可；整個工藝流程由自動控制裝置(G)進行控制和顯示。
2、 根據權利要求1所述的FCC裝置平衡催化劑再生復活回收系統，其特徵在於採用為處理高金屬含量平衡催化劑而設計的磁分離工藝，它可根據粒子的比 磁化係數不同選擇性地對不同金屬含量的平衡催化劑進行分選，得到不同品質的 低磁催化劑，並可實現回收率及品質的線性調節。
3、 一種FCC平衡催化劑的再生復活回收方法，其特徵在於它包括A) 、將需要處理的平衡劑由物料輸送系統壓送到催化劑上儲罐(1)中；然後 通過星形閥(ZV1)控制下料速度，流到一臺三級磁分離機(2);從磁分離機(2)出 來的低磁劑通過物料輸送裝置進入低磁劑罐(3)中後進行裝袋，高磁劑則直接裝 袋存放；低磁劑經轉料桶(15)由人工加料到反應釜(6)中；B) 、水罐(4)中的去離子水由泵(Pl)加壓經閥(DV2)和閥(DV4)控制流 到反應釜(6)中；酸化液罐(5)中的酸化液由閥(DV3)和閥(DV4)控制流入反 應釜(6)中；開動攪拌，充分反應和沉降後閥(DV6)自動打開，漿液中上層酸液 流到集液池(10)中；酸液流完後，關閉閥(DV6);人工加入定量活化劑到反應釜(6)，充分攪拌後，打開閥(DV8);漿液通過泵(P2)打到分配器(8)中；C) 、經二級水洗和真空帶過濾機(9);濾餅通過轉料盤(14)和絞籠(12)自動 輸送到旋轉窯(13)中；焙燒後的催化劑，連續出料，人工定時稱重包裝；D) 、集液池(10)中的廢漿液由泵(P3)輸送到二級中各沉澱池中；E)、反應釜(6)的漿液在過濾處理期間，反應釜(7)處在反應期間，低磁劑人工加到反應釜(7)中，由人工和計算機共同控制交換反應、去酸洗液、加活化劑、真* 、、廟 工"脅。
4、 根據權利要求3所述的FCC裝置平衡催化劑再生復活回收方法，其特徵在於 所述的酸是潛在酸，慢慢生成釋放出強酸，它具有很好的與金屬或金屬氧化物反應 的性能，可部分脫除催化劑中的汙染金屬。在酸處理脫金屬過程中金屬脫除率控制 在30 — 40%;催化劑回收率控制在90 — 95%;脫金屬後的催化劑微反活性提高3 個單位，比表面積提高6個單位。
5、 根據權利要求3所述的FCC裝置平衡催化劑再生復活回收方法，其特徵在於 採用脫金屬平衡催化劑的活化技術，在幹法磁分離和溼法化學脫金屬兩個處理過程 主要是降低催化劑中金屬含量，對提高催化劑活性有一定效果，但提高活性的幅度 通常不超過5個單位；活化過程主要是進一歩提高催化劑的活性，經過酸處理的催 化劑，孔道發達，加入特殊的活化劑後，活化劑沉積到孔道內，活化劑在後焙燒過程中，產生大量活性中心，大幅度提高催化劑的活性。活化過程降金屬率5—10%;催化劑回收率99%以上；催化劑微反活性至少提高IO個單位，比表面提高15個單位。 '
6、 根據權利要求3所述的FCC裝置平衡催化劑再生復活回收方法，其特徵在於 採用密相輸送工藝，其壓力不超過0.6MPa的淨化空氣，對管線中的催化劑物料進 行柱塞式輸送，可保證輸送裝置中催化劑流量實現線性調節，以滿足催化劑的存儲 與輸送的工藝要求。
全文摘要
本發明屬於石油化工技術領域，特別指一種流化催化裂化裝置(FCC)中平衡催化劑的再生回收系統及方法。本發明FCC平衡催化劑的再生復活回收系統，它包括待處理的廢棄平衡催化劑通過物料輸送系統進入多級磁分離裝置(A)中；分選出來的低磁劑進入酸化脫金屬裝置(B)中；將高磁劑卸出裝袋；經過酸化脫金屬裝置(B)處理的漿液進入活化裝置(C)中，並向酸化反應後的漿液中加入水和活化劑；反應一定時間後的漿液經過過濾脫水裝置(D)處理形成濾餅；再進入烘乾裝置(E)；濾餅在旋轉焙燒裝置(F)中焙燒後得到的成品再生催化劑，從轉爐中連續流出，過篩包裝後即可；整個工藝流程由自動控制裝置(G)進行控制和顯示。
文檔編號B01J38/00GK101168137SQ20071017905
公開日2008年4月30日 申請日期2007年12月10日 優先權日2007年12月10日
發明者張瑞馳, 顧春來 申請人:北京立誠石化技術有限公司