全白土型催化劑降低白粉含量的改進研究

金 燕黃全晶任世科

（1.蘭州石化公司環(huán)境監(jiān)測與管理部 甘肅 蘭州 730060；2.蘭州石化公司研究院 甘肅 蘭州 730060）

0 前言

蘭州石化公司催化劑全白土裝置改造復工后，全白土型催化劑成膠、晶化的能力都大幅提高，質量控制能力也明顯增強，員工的勞動強度大大下降。但由于新上設備的“容積效應”，改造后的裝置也暴露出一些新問題，其中產生大量白粉的問題就比較突出。

白粉的大量產生，不僅浪費了原材料降低了全白土催化劑產品的收率和質量，還增大了污水排放的負荷和成本。因此，必須查找產生白粉的原因和控制手段，根據(jù)其特點制定相應建議或對策，達到降低白粉含量的目的。

1 全白土型催化劑白粉含量增加的原因分析

結合白粉產生的機理和全白土催化劑生產工藝流程的特點，對白粉的產生進行多方面的影響因素分析，可能有以下幾個原因導致了白粉含量的增多：（1）物料（高土、偏土）的影響；（2）成膠罐膠-1的影響；（3）轉料泵的影響；（4）晶化工序的影響。我們依次從這四個方面對全白土型催化劑白粉含量增加的原因進行分析。

1.1 物料（高土、偏土比例）的影響

噴霧土球在爐-7、爐-2中分別焙燒為富含二氧化硅的高土和富含鋁的偏土，噴霧土球在爐中焙燒由于高溫和爐子轉動引起的相互磨擦會導致部分土球破碎產生白粉；另外由于高土、偏土活性的不同，它們在混合后也可能會生成細小的白粉顆粒[1]。

為此，高土、偏土各采2份樣品，按照重量比例為：高土：偏土為4：1.2（質量比）的比例混合，加水調兌，進行白粉分析來確定成膠過程原始物料中＜25μm的土球含量。

從試驗結果來看：高土、偏土混合后細顆粒（白粉）的含量很少，僅有2.30%，因此，高土、偏土的“貢獻”甚微，不是導致白粉增加的主要因素。同時，由此也可以基本認定白粉增加是裝置改造以后產生的一個問題，為下一步查明原因指明了方向。

1.2 成膠罐膠-1的影響

由于成膠罐-1是新增晶化罐，水玻璃、氫氧化鈉、導向劑、高土、偏土先后加入此罐進行成膠，各物料混合反應，加上攪拌不停運轉，使物料相互碰撞，可能會產生大量白粉。在一次正常生產成膠結束后，進行采樣分析，采樣結果表明：物料中白粉含量不大，只有大約4.03%，相比原物料白粉只增加1.73%。因此，膠-1罐也不是影響白粉含量增加的主要因素[2]。

1.3 轉料泵的影響

此次裝置改造，對輸送物料的機泵也進行了相應的更新。考慮到物料在輸送過程中，不可避免的要和高速運轉的葉輪碰撞，鋒利的葉輪可能會剪切下一部分完好的微球，從而增加白粉的含量。為此，在正常生產轉料中安排在泵前、泵后進行采樣，分別分析各自的白粉含量，對比泵前、泵后的分析數(shù)據(jù)來得出結論。

從試驗結果來看：（1）從膠-1和轉料泵前后白粉含量的分析數(shù)據(jù)上看，白粉含量變化不大；（2）從轉料泵前后白粉含量的分析的數(shù)據(jù)上看，白粉含量的變化也不大，為0.12%；（3）轉料泵的影響應該不是白粉含量增加的主要原因。

1.4 晶化工序的影響

此次裝置改造，對晶化罐的攪拌槳也進行了相應的更新，采用北京化工大學設計的攪拌槳。從試驗結果來看：

（1）膠-1物料剛轉入晶化罐時，白粉含量大約在10%左右，而晶化恒溫結束后白粉含量卻迅速增加到40%左右，增加了30%之多。因此，白粉產生的主要因素應該是在原位晶化過程中。

（2）根據(jù)以往的經驗分析及改造前對白粉的認識，初步判斷更新的北京化工大學的葉片式攪拌槳及攪拌轉速對白粉的產生有一定影響。

2 全白土型催化劑晶化罐攪拌的改進

2.1 晶化罐攪拌槳葉型式的改進

根據(jù)相關的理論研究，晶化罐底副槳葉對晶化過程中白粉生成的“貢獻”比上層槳葉更大晶化，所以可以取消。但根據(jù)底槳的實際安裝位置，如果取消底槳副葉，有大約500mm高度的罐底物料將會沉積，這會對晶化效果產生很大影響，所以應對底槳副葉進行改造而不宜取消。現(xiàn)將副葉的外側拉桿取消，使副葉由原來的“U”型變?yōu)椤癓”型，以減小寬度，從而減小對物料的沖擊。這樣底部物料既不會沉積，又可降低副葉對物料的磨損，盡可能的少生成白粉。此外，對底槳副葉進行了適當調整，以降低攪拌槳葉對土球顆粒結構的磨損和破壞。

晶化罐攪拌槳葉型式的改進試驗結論：對晶化罐的攪拌做了拆除上兩層槳葉的改造，白粉含量由43.72%下降為34.83%，降低了8.89%。

2.2 晶化罐攪拌轉速的改進

經試驗室試驗發(fā)現(xiàn)，當攪拌線速度69.21m/min時，在晶化6h時，白粉總量較低（≯14%）；當線速度達到83.78m/min，在晶化6h時，晶化漿液中已有較多白粉出現(xiàn)，晶化漿液中白粉的含量已達到30%以上；當實驗室攪拌轉速達到線速度115m/min時，白粉含量出現(xiàn)成倍增長，所以線速度不益超過115m/min。

針對實際攪拌線速度過高的問題，車間在晶-4攪拌安裝了調頻裝置，將晶-4攪拌轉速由設計值30r/min，分別降低到25r/min、20r/min、18r/min進行了實際生產試驗，然后對不同轉速下晶化過程中白粉生成量進行了采樣分析，晶化罐攪拌轉速的改進試驗表明：白粉含量得到有效控制，由34.83%降為27.75%，下降了大約7%。

2.3 對晶化罐攪拌的設備改造

（1）對晶化罐的攪拌做了拆除上兩層槳葉的改造，白粉含量得到有效控制。

（2）對底槳副葉進行了適當調整，以降低攪拌槳葉對土球顆粒結構的磨損和破壞。

（3）攪拌轉速通過加調頻降為20r/min（線速度113.1m/ min），白粉含量得到進一步降低。

3 結論

3.1 通過對全白土型催化劑晶化罐攪拌的改進，晶化罐白粉含量總共降低了15%左右，有效解決了蘭州石化公司催化劑全白土裝置改造后白粉大量產生的問題。

3.2 改造后，白粉的降低按15%，晶化每日投料量按30噸計，每日白粉可減少：30×15%=4.5噸，每噸晶化料成本按

0.15 萬元計，每月增效：0.15×4.5×30=20.25萬元。

［1］王陸軍，劉欽甫.高嶺土在FCC催化劑中的應用[J].中國非金屬礦工業(yè)導刊，2009，75(3)：19－22.

［2］鄭淑琴，蔣文慶.高嶺土型FCC催化劑的特性研究[J].工業(yè)催化，2003，11(5)：49－52.