高粘度物料固液分离技术研究进展

2011Vo1．21No．2过滤与分离JournalofFiltration&Separation·43·高粘度物料固液分离技术研究进展袁惠新，姚宇婷，付双成(常州大学分离工程研究所，江苏常州213016)摘要：在各种高粘度物料分离方法中旋流分离法具有设备低成本、低能耗、结构简单、工艺流程简单和操控容易等优点，因而成为最为简单可行的技术路线。介绍旋流分离方法的优缺点以及旋流分离应用于高粘度液固体系分离技术的研究状况。关键词：旋流器；高粘度；固液分离中图分类号：TQ028．5文献标识码：A文章编号：1005—8265(2011)02—0043—04O引言对于液相为煤沥青、油浆、矿浆，固相为催化剂颗粒或其它微米级球状颗粒的高粘度物料，固液分离设备的开发是需要解决的问题之一。高粘度物料固液分离设备可用于外甩油浆除催化剂、井下控砂、原油除砂、废高分子材料回炼除砂等领域。随着世界经济的快速增长，炼油技术朝着重油轻质化和清洁汽油燃料生产及多产低碳烯烃的方向发展。催化裂化已成为／jn-r重油(常压渣油、减压渣油、焦化蜡油)的重要手段。为解决催化裂化操作条件恶化，热负荷加大、易生焦，处理能力反而下降的问题，许多炼油厂采用外甩油浆技术[1]。由于外甩油浆中通常含有一定量的固体催化剂粉末，而灰分含量较高，必须采取措施脱除，以满足油浆进一步利用的要求。油井出砂会造成砂子在集输管道及集输设备(沉降罐、分离器、电脱水器和计量装置等)中沉积．这将减小管道的流通面积使井口回压上升，分离器和电脱水器有效容积和工作效率下降，也会增加设备的磨损，使仪表的计量精度降低闭。固液分离设备根据物料的分离特征可分为两种类型：一种是分离物料中的液相受到限制、固体颗粒处于运动状态的浮选、重力沉降和离心沉降；另一种是固相受到限制、液相则处于流动状态的滤饼过滤、深层过滤、离心分离和筛滤。前者取决于固体颗粒和液体间的密度差，而后者则以具有过滤介质为前提，深层过滤只适用于固体颗粒相当小的场合；筛滤则是借重力使液体得以分离的设备13]。对于高粘度液体中的固体的分离，收稿日期：2011-05一o3作者简介：袁惠新，男，教授，E—mail：yuanhuixin2000@126．com．由于常温下物料的粘度很大，过滤分离阻力大、沉降分离效率低，普通的沉降或过滤很难将微颗粒去除，所以通常需要将油浆加热以降低粘度。1过滤分离1．1高温过滤法过滤分离法具有操作简单、分离效率稳定，催化裂化装置操作条件或原料性质变化，对分离效果影响不大；设备简单，且宜于高温条件下分离等优点。但一般说来，过滤阻力大，特别是油浆中胶状物含量过大时，会加剧过滤阻力，采用高温过滤面临介质难以选择的问题，而普通过滤则很难将微米级的颗粒去除。高温过滤法是将高粘度固液混合物换热至300～350。C，使物料的粘度随温度的升高而降低后，再进入过滤系统进行过滤分离。1．2筛滤法IS]筛滤法主要采用多孔金属筛分反洗系统。多孔金属筛分反洗系统一般由多个体积相当的压力容器组成，每个容器内都装有面积相当的复合不锈钢丝网筛，以圆筒形排布，各个容器之问并排。处理油浆温度可为204~C～371~(3，催化剂浓度可达6000xl0~S(6000PPm)。2静电分离法【4】静电分离法是近年来发展起来的一种新型液固体系分离技术通用于固体颗粒直径很小(1O10m)、颗粒浓度相对较低且液相电阻率又较大的液固体系。静电分离法是当含微颗粒的液流流经电场作用下的填料·44。过滤与分离JournalofFiltration&Separation2011Vo1．21No．2床层时，微颗粒在高压电场中被极化，并被吸附在填料上(如玻璃球)，从而使液流得以净化，当填料床层因吸附微颗粒达饱和后，采用反冲洗液流经床层使填料得以再生，然后再进行下一轮的吸附操作。3沉降分离3．1重力沉降重力沉降法包括自然沉降和化学沉降法。3．1．1自然沉降法自然沉降法具有设备简单、运行成本低、操作容易等特点，被很多炼油厂采用，但其净化效率不高'／J、于2OIxm的颗粒去除十分困难，不仅分离时间长，而且设备也很庞大。如当温度为250C时，沉降深度为60cm，催化剂微粒去除率达85％时，所需的沉降时间为20000多小时，显然沉降时间太长，无法工业化。3．1．2沉降剂沉降法在油浆中加入一种添加剂，使催化剂能够快速沉降。国外于20世纪80年代初期完成开发，目前已有5O多家炼油厂使用。用化学沉降助剂改善油浆催化剂粉末分离技术的突出优点是工艺和设备简单旧。3．2离心分离离心沉降法的主要设备是高温试管沉降离心机。离心沉降法的主要设备是GC高温试管沉降离心机。GC高温试管沉降离心机是利用油浆在高温时流动性明显增大的粘温特性研制的，该离心机的离心腔周围配置有加热和保温设备，同时为便于操作还配有控温、控时和控制转速的装