JP5934838B2 - 沸騰床残渣油水素化の排出触媒を処理する方法および装置 - Google Patents
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Description
そのため、本分野では、沸騰床残渣油水素化の排出触媒の処理問題をうまく解決し、排出触媒から油を回収する目的を実現することができる、沸騰床残渣油水素化の排出触媒を処理する方法および装置の開発が切望されている。
本発明が解決しようとする技術問題は、既存の排出触媒を処理する過程に存在する処理コストが高く、プロセスが複雑で、油回収率低く、二次汚染源が発生しやすいなどの問題を有効に解決するために、工程が簡潔で、実行しやすい沸騰床残渣油水素化の排出触媒を処理する方法を提供し、沸騰床残渣油水素化技術の大規模の応用の障碍を解決することである。
(1)粘度を低下させる調節と制御:沸騰床残渣油水素化反応器で間断的に排出する触媒を調節して保存した後、継続的に放出し、水を入れて温度を調整することで、排出触媒顆粒の表面と内部の空孔に吸着した油の粘度を低下させ、吸着した油の排出触媒顆粒の表面と内部の空孔における流動性を改善する工程。
(2)旋回流による脱着分離:旋回流場における流動剪断力を利用し、吸着した油を排出触媒顆粒の表面と内部の空孔から脱着分離する工程。
(3)油-水-触媒の三相分離および資源化利用:旋回流による脱着分離の過程で発生した油/水/触媒の混合物を三相分離し、油の回収、分離した水の循環使用、および分離した固形顆粒の全部回収を実現する工程。
もう一つの好適な実施様態において、前述沸騰床残渣油水素化の排出触媒の油含有率が触媒の重量で計算すると20〜60重量%であり、新鮮な担体のBJH(比表面積の測定方法)法で測定された比表面積が183.071〜416.308m2/gで、空孔容積が0.22〜0.71ml/gである。
もう一つは、本発明は、
排出触媒の処理を継続的に行えるように、間断的に排出された沸騰床残渣油水素化触媒を調節して保存し、かつ継続的な放出を制御する、撹拌調節タンクと、
排出触媒に水を入れて温度を調整することで、排出触媒顆粒の表面と内部の空孔に吸着した油の粘度を低下させ、吸着した油の排出触媒顆粒の表面と内部の空孔における流動性を改善する、前述撹拌調節タンクの放出口と連結した攪拌分散タンクと、
排出触媒/水の混合物によって中で旋回流場を形成し、旋回流場における流動剪断力に よって排出触媒顆粒の表面と内部の空孔に吸着した油の脱着分離を実現する、前述攪拌分散タンクの放出口と連結した旋回流脱着分離器と、
油水分離を完成する、前述旋回流脱着分離器の油/水の混合物の放出口と連結した循環熱湯貯蔵タンクと、
循環熱湯を攪拌分散タンクに輸送して循環使用する、前述循環熱湯貯蔵タンクの排水口と連結した循環熱湯ポンプと、
旋回流脱着分離後の触媒/水の混合物の濃縮脱水による減量を完成する、前述旋回流脱 着分離器の触媒顆粒の濃縮相の出口と連結した旋回流濃縮器と、
触媒/水の混合物の最終の加熱乾燥脱水を完成し、触媒固形顆粒の回収を実現する、前述旋回流濃縮器の触媒顆粒の濃縮相の出口と連結した乾燥機と、
を含む沸騰床残渣油水素化の排出触媒を処理する装置を提供する。
本発明の第一は、粘度を低下させる調節と制御、旋回流による脱着分離、油-水-触媒の三相分離および資源化利用を含む沸騰床残渣油水素化の排出触媒を処理する方法を提供する。具体的に、以下の工程を含む。
継続的な放出を制御可能な排出触媒が攪拌分散タンクに入り、循環熱湯を入れてシステムの温度を調節し、排出触媒顆粒の表面と内部の空孔に吸着した油の粘度を低下させ、吸着した油の流動性を改善する。
排出触媒の処理を継続的に行えるように、間断的に排出された沸騰床残渣油水素化触媒を調節して保存し、かつ継続的な放出を制御する、撹拌調節タンクと、
水を入れて排出触媒を適切な温度に調節し、排出触媒顆粒の表面と内部の空孔に吸着した油の粘度を低下させ、吸着した油の流動性を改善する、前述撹拌調節タンクの放出口と連結した攪拌分散タンクと、
排出触媒と熱湯の混合物によって旋回流脱着分離器で安定した旋回流場を形成し、旋回流場における流動剪断力によって排出触媒顆粒の表面と内部の空孔に吸着した油の脱着分離を実現する、前述攪拌分散タンクの放出口と連結した旋回流脱着分離器と、
油水分離を完成する、前述旋回流脱着分離器の油/水の混合物の放出口と連結した循環熱湯貯蔵タンクと、循環熱湯を攪拌分散タンクに輸送して循環使用する、前述循環熱湯貯蔵タンクの排水口と連結した熱湯循環ポンプと、旋回流脱着分離後の触媒/水の混合物の濃縮脱水を完成する、前述旋回流脱着分離器の触媒顆粒の濃縮相の出口と連結した旋回流濃縮器と、触媒/水の混合物の最終の加熱乾燥脱水を完成し、触媒固形顆粒を回収する、旋回流濃縮器の触媒顆粒の濃縮相の出口と連結した乾燥機と、
を含む沸騰床残渣油水素化の排出触媒を処理する装置を提供する。
本発明において、前述旋回流脱着分離器は、排出触媒/水の混合物がその中で形成した安定した旋回流場における流動剪断力によって排出触媒顆粒の表面と内部の空孔に吸着した油の脱着分離を完成する。
(1)間断的に排出された沸騰床残渣油水素化触媒を調節して保存した後、継続的に放出するため、排出触媒の処理を継続的に行えるようになる。
(2)排出触媒に水を入れて適切な温度に調節し、排出触媒顆粒の表面と内部の空孔に吸着した油の粘度を低下させ、吸着した油の流動性を改善する。その後、旋回流場における流動剪断力によって吸着した油を固形触媒顆粒の表面と内部の空孔から脱着分離させる。全部の処理過程で機械的作用によって実現するため、工程が簡潔で、脱油効率が高く、運転コストが低く、操作性が良い利点がある。そして、試薬は一切使用しないため、二次汚染を引き起こさず、別途の試薬の使用費用が出ない。
(3)本発明における熱湯は、回収して循環使用することができ、固形触媒顆粒も減量して回収することができる。
5万トン/年の沸騰床残渣油水素化装置において、本発明の方法によって沸騰床残渣油水素化の排出触媒を処理したが、その具体的な運転過程および効果は以下のように説明する。
排出触媒のオンライン排出の過程において、毎週排出された合計量が4トンで、そのうち、油を2.4トン含有した。
触媒の新鮮な担体は、丸形の微細顆粒で、粒径が0.4〜0.5mmで、BJH比表面積が416.308m2/gで、空孔容積が0.71ml/gで、50%空孔径分布が7nm以下であった。
排出触媒顆粒の表面と内部の空孔に石油類汚染物質が吸着しており、主に軽油画分で、少量のパラフィンオイル成分を含有することもある。
本発明の方法を参照して実施した。具体的に、以下の通りである。
・ 排出触媒の処理を継続的に行えるように、間断的に排出された沸騰床残渣油水素化触媒を撹拌調節タンク1で保存して緩衝し(毎週合計4トン)、かつ継続の放出量を0.024トン/時間と制御した。
・ 継続的に放出された排出触媒が攪拌分散タンク2に入り、1:40(排出触媒:水)の比率で水を入れ、システムの温度を95℃に調節した。ここで、温度を均一に調節できるように、排出触媒/熱湯の混合物を攪拌分散タンク2で攪拌し、60分間留まった。
・ 95℃の排出触媒/熱湯の混合物が12m/sの接線速度で旋回流脱着分離器3に入り、旋回流場における流動剪断力によって排出触媒顆粒の表面と内部の空孔に吸着した油の脱着分離を実現した。
(D)旋回流脱着分離の過程で得られた油を含有する熱湯が循環熱湯貯蔵タンク5に入り、油水分離を完成し、油の回収を実現した。熱湯は熱湯循環ポンプ6で輸送して循環使用した。旋回流脱着分離の過程で発生した触媒顆粒/水の混合物が旋回流濃縮器4による濃縮、乾燥機7による加熱乾燥の二段の減量脱水を経って、触媒顆粒の回収を実現し、その減量で脱離した水も循環熱湯貯蔵タンク5に戻して循環使用できた。
3.結果分析
現在の沸騰床残渣油水素化の排出触媒は毎週合計量が4トン(そのうち、油を2.4トン含有する)で、それに対して本発明の方法で処理した後、その油含有率が13.5%以下に低下し、毎週油を2.12トン回収することができ、油に対する回収効率が88%に達した。特に注目すべきのは、沸騰床残渣油水素化の排出触媒の担体の空孔容積が0.71ml/gで、排出の過程で触媒1トン(骨格質量)ごとに空孔に吸着した油が0.52トンで、処理後、空孔に吸着した油の75%が回収できることである。
Claims (10)
- 以下の工程を含む沸騰床残渣油水素化の排出触媒を処理する方法。
(1)粘度を低下させる調節と制御:沸騰床残渣油水素化反応器で間断的に排出触媒を調節して保存した後、継続的に放出し、水を入れて温度を調整することで、排出触媒顆粒の表面と内部の空孔に吸着した油の粘度を低下させ、吸着した油の排出触媒顆粒の表面と内部の空孔における流動性を改善する工程、
(2)旋回流による脱着分離:旋回流場における流動剪断力を利用し、吸着した油を排出触媒顆粒の表面と内部の空孔から脱着分離する工程、及び
(3)油-水-触媒の三相分離および資源化利用:旋回流による脱着分離の過程で発生した油/水/触媒の混合物を三相分離し、油の回収、分離した水の循環使用、および分離した固形顆粒の全部回収を実現する工程。 - 前述工程(3)で、旋回流による脱着分離の過程で発生した油/水の混合物を油水分離し、油の回収を実現し、分離した水を循環使用し、旋回流による脱着分離の過程で発生した触媒顆粒/水の混合物に対して濃縮、乾燥による二段の減量脱水を行い、触媒顆粒の回収を実現し、その減量で脱離した水も循環使用することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前述沸騰床残渣油水素化の排出触媒の油含有率が触媒の重量で計算すると20〜60重量%で、新鮮な担体のBJH法で測定された比表面積が183.071〜416.308m2/gで、空孔容積が0.22〜0.71ml/gであることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 排出触媒の処理を継続的に行えるように、間断的に排出された沸騰床残渣油水素化触媒を調節して保存し、かつ継続的な放出を制御する、撹拌調節タンク(1)と、
排出触媒に水を入れて温度を調整することで、排出触媒顆粒の表面と内部の空孔に吸着した油の粘度を低下させ、吸着した油の排出触媒顆粒の表面と内部の空孔における流動性を改善する、撹拌調節タンク(1)の放出口と連結した攪拌分散タンク(2)と、
排出触媒/水の混合物によって中で旋回流場を形成し、旋回流場における流動剪断力によって排出触媒顆粒の表面と内部の空孔に吸着した油の脱着分離を実現する、攪拌分散タンク(2)の放出口と連結した旋回流脱着分離器(3)と、
油水分離を完成する、旋回流脱着分離器(3)の油/水の混合物の放出口と連結した循環熱湯貯蔵タンク(5)と、
循環熱湯を攪拌分散タンク(2)に輸送して循環使用する、循環熱湯貯蔵タンク(5)の排水口と連結した循環熱湯ポンプ(6)と、
旋回流脱着分離後の触媒/水の混合物の濃縮脱水による減量を完成する、旋回流脱着分離器(3)の触媒顆粒の濃縮相の出口と連結した旋回流濃縮器(4)と、
触媒/水の混合物の最終の加熱乾燥脱水を完成し、触媒固形顆粒の回収を実現する、旋回流濃縮器(4)の触媒顆粒の濃縮相の出口と連結した乾燥機(7)と、
を含む沸騰床残渣油水素化で排出された触媒を処理する装置。 - 攪拌分散タンク(2)における排出触媒と循環水の比率が重量で1:5〜1:100で、攪拌分散タンク(2)の操作温度が50〜190℃で、操作圧力がゲージ圧で0〜1.3MPaで、分散時間が1〜120分間であることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前述旋回流脱着分離器(3)における剪断速度が3000-10000s-1で、操作圧力降下が0.15MPa未満で、触媒顆粒の分離効率が98%以上で、触媒顆粒の濃縮相の出口の流量は入口の流量の5-25%で、旋回流脱着分離後の排出触媒の乾燥後の油含有率が前述排出触媒の重量で計算すると13.5重量%以下に低下することを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前述旋回流濃縮器(4)の触媒顆粒の分離効率が98%以上で、操作圧力降下が0.15MPa未満であることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前述旋回流濃縮器(4)は液体サイクロンから、前述循環熱湯貯蔵タンク(5)は油水分離設備から、前述熱湯循環ポンプ(6)は化学工業プロセスポンプから、前述乾燥機(7)は内部回送乾燥機から選ばれることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前述攪拌調節タンク(1)は、攪拌機構を用いることで、排出触媒の長時間貯蔵による沈降と結塊を防止し、前述攪拌分散タンク(2)は、攪拌分散設備から選ばれ、攪拌分散によってシステム温度を均一に調節・制御することが保証されることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 油含有固形廃棄物の処理における請求項4-9のいずれかに記載の装置の使用。
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