1、 年 月第 卷 第 期工 业 催 化 环境保护与催化收稿日期:修回日期:作者简介:林 瀚 年生男山东省青岛市人研究方向主要为固废资源化处理通讯联系人:刘甜甜 年生女山东省青岛市人硕士工程师研究方向为固废资源化处理及烟气脱硝 :废催化剂磁分离技术的工业应用林 瀚刘甜甜廉 政祝汉国张新功吕灵灵(青岛惠城环保科技集团股份有限公司山东 青岛)摘 要:利用电磁分离设备和永磁分离设备对 种典型的 废催化剂进行分离考察废催化剂中金属含量对磁分离效果的影响同时对比分析两种类型磁分离设备的使用效果 结果表明磁分离对满足特定条件的 废催化剂中低金属颗粒的回收有明显效果 在工业应用中应有选择性地采用磁分离设备对 废
2、催化剂进行回收关键词:三废处理与综合利用催化裂化 废催化剂磁分离工业应用:/中图分类号:文献标识码:文章编号:()():/:()流化催化裂化()是由重质油改质生产高附加值产品的一种主要炼制工艺 原料油中的铁、镍、钒等重金属会沉积在催化剂上污染催化剂严重影响催化剂的活性与选择性 为了维持催化裂化催化剂的活性和选择性需定期卸出大量被污染的催化剂(即平衡剂)并补入新鲜催化剂卸出的平衡剂中不同颗粒上重金属含量随其在系统中运转时间长短不同而有较大差异 金属沉积量不同的颗粒在磁场下显示的磁性大小也不相同国内外的实验研究和工业实践证明采用磁分离技术可以将 废催化剂中重金属含量较低的颗粒分离出来磁分离技术是一
3、种利用物料间磁性的差异实现有效分离的物理分离技术在矿物分离和物料提纯等方面应用广泛 废催化剂属于弱磁性物质电磁高梯度磁选技术与永磁强磁选技术的发 年第 期林 瀚等:废催化剂磁分离技术的工业应用 展为 废催化剂的有效分离提供了技术上的有力支撑 本文分析几种金属含量不同的 废催化剂的磁分离效果并对电磁设备及永磁设备的分离效果进行对比为 废催化剂磁分离技术的工业应用提供参考 磁分离技术回收 废催化剂机理磁选的主要对象是磁性物质因此磁选效率与物质的磁性、磁选机的磁系及磁介质的磁场特性有重要关系 物质的磁性取决于构成物质的原子中电子的自旋磁矩和轨道磁矩的叠加 不同的物质磁性不同可分为抗磁性物质、顺磁性物
4、质和铁磁性物质铁、钴、镍及其合金、铁氧体都是铁磁质研究者对废催化剂中金属的分布规律进行过研究铁一般呈环状分布在催化剂的表面深度()随使用周期的延长不断累积的铁仅在催化剂表面迁移并未渗透至催化剂内部主要以 形式存在 镍在催化剂表面均匀分布主要以和 的形式存在也有少量 从磁学原理分析 废催化剂中的铁具有亚铁磁性以 和 形式存在的镍具有反铁磁性以形式存在的镍没有磁性 因此 废催化剂的磁性受所含金属的含量及存在形式的影响 试验原料及分析方法 试验原料对 种 废催化剂进行分离物料性质见表 表 废催化剂的物化性质 催化剂金属含量/微反活性/比表面/中值粒径/废剂 废剂 废剂 废剂 分析方法铁、镍、钒金属含
5、量的测定采用 射线荧光光谱仪选取本公司自己建立的平衡剂标准曲线进行分析微反活性的测定采用固定床微反装置将 催化剂与 标准柴油在 下进行裂化反应收集到的液相混合物通过气相色谱进行分析比表面积采用低温吸附仪进行分析先将催化剂在 脱气 再放入分析站中在液氮温度下测定不同压力时催化剂表面 的吸附体积根据吸附曲线用 公式计算比表面粒径分布是将 样品在蒸馏水中分散均匀后采用马尔文激光粒度仪测标准筛分 试验部分 利用电磁分离技术进行 废催化剂分离 装置及试验过程采用三级电磁磁选设备设计最高磁场强度分别为 、电磁磁选设备工作原理:线圈通电产生磁场磁场通过导磁回路在磁腔中形成高密度磁场磁腔中的导磁网被磁化产生强
6、磁场颗粒经过导磁网组的过程中高磁性颗粒被吸附在导磁网上低磁性颗粒通过后进入下一级设备清铁时线圈断电失去磁性导磁网也失去磁性在重力和振动力作用下高磁性颗粒进入高磁物料罐 图 为电磁分离设备的结构简图图 电磁分离设备结构简图 工 业 催 化 年第 期 试验结果与讨论()原料特性及处理量对电磁分离结果的影响表、表 及表 分别为废剂、废剂、废剂 不同处理量下的分离结果均为设备开启后约 的试验数据从 种原料与低磁剂的中值粒径对比可知低磁料的中值粒径大于原料的中值粒径表明较细的颗粒大部分进入高磁料中表 废剂 电磁分离设备试验结果 性质金属含量/微反活性/比表面积/中值粒径/回收率/处理量/低磁料 低磁料
7、低磁料 表 废剂 电磁分离设备试验结果 性质金属含量/微反活性/比表面积/中值粒径/回收率/处理量/低磁料 低磁料 表 废剂 电磁分离设备试验结果 性质金属含量/微反活性/比表面积/中值粒径/回收率/处理量/低磁料 低磁料 低磁料 从表 数据可知废剂 经过三级电磁分离后微反活性分别提高了 、(随着处理量降低)同时铁含量分别降低了 、镍含量分别降低了 、比表面分别提高了 、只有微反活性提高 以上时回收剂返回至催化裂化装置才能维持装置内催化剂的微反活性对于低磁剂的直接回用才有意义这 组数据的微反活性提高比例表明废剂 电磁分离效果较好 钒含量与原料相比变化甚微 另外对比 组分离数据可知随处理量降低分
8、离效果变好低磁料的回收率降低从表 数据可知废剂(镍含量约为铁含量的 倍)经过三级电磁分离后微反活性和比表面积变化甚微铁含量略有降低镍含量只在低回收率时略有降低钒含量略有升高钒含量的升高可能是分析误差造成 可见三级电磁分离对废剂 基本无效从表 数据可知废剂 经过三级电磁分离后微反活性分别提高了 、(随着处理量降低)同时铁含量分别降低了 、镍 含 量 分 别 降 低 了 、比 表 面 积 分 别 提 高 了 、微反活性的提高比例表明分离效果较好 与其他两种原料的分离结果相同钒含量变化甚微()电磁分离设备的运行特点图 为废剂 在进料量为 条件下连续运行时分离结果随时间的变化情况 年第 期林 瀚等:废
9、催化剂磁分离技术的工业应用 图 废剂 分离结果随时间的变化 由图 可以看出得随运行时间延长分离结果并不平稳且运行时间越长分离效果越差 所以电磁分离设备不能长期连续运转需定期清理导磁网片 废剂 铁镍含量较高清理周期较短一般 清理一次对于铁镍含量低的原料清理周期可延长至 ()分离级数的影响图 为废剂 每一级低磁料金属含量降低比例的对比结果 由图 可以看出第二级分离相比第一级金属降低比例显著提高第三级分离相比第二级有一定提高但幅度有所降低由此可知进行三级分离的必要性图 废剂 低磁料金属含量降低比例对比 利用永磁分离技术进行 废催化剂分离 装置及试验过程永磁分离技术是利用一种特殊构造的永磁磁辊产生高强
10、度、高梯度的磁场磁辊表面的最大磁场强度可达 金属含量不同的废催化剂颗粒先经过筛网除去大颗粒杂质再由布料器进行均匀布料后分布到一个较薄且耐磨的传送带上以一定速度进入磁场中 由于不同金属含量的催化剂颗粒对磁场的敏感程度不同它们在磁场的作用下轨迹不同 低磁料落在下一级设备的传送带上高磁料被吸引至磁辊下方在重力及刮辊的作用下脱离皮带经收集进入高磁物料罐第三级低磁物料进入低磁物料罐 永磁分离装置示意图如图 所示图 永磁分离装置示意图 试验结果与讨论()原料特性及处理量对永磁分离结果的影响对废剂、废剂、废剂 进行永磁设备三级分离结果见表 分析中值粒径的数据可知低磁料的中值粒径大于原料的中值粒径与高磁料的中
11、值粒径表明较细的颗粒大部分进入高磁料中与电磁分离技术得出的结论相同 工 业 催 化 年第 期表 废剂 永磁分离设备试验结果 性质金属含量/微反活性/比表面积/中值粒径/回收率/处理量/低磁料 低磁料 低磁料 低磁料 表 废剂 永磁分离设备试验结果 性质金属含量/微反活性/比表面积/中值粒径/回收率/处理量/低磁料 低磁料 低磁料 表 废剂 永磁分离设备试验结果 性质金属含量/微反活性/比表面积/中值粒径/回收率/低磁料 高磁料 低磁料 高磁料 从表 数据可知废剂 经过三级永磁分离后微反活性分别提高了 、(随处理量降低)同时铁含量分别降低了 、镍含量分别降低了 、比表面积分别提高了 、微反活性的
12、提高比例表明处理量不能高于 否则分离效果较差从表 数据可知废剂 经过三级永磁分离后微反活性分别提高了 、(随处理量降低)同时铁含量分别降低了 、镍含量分别降低了 、比表面积分别提高了 、永磁分离结果与电磁分离结果接近表明废剂 不适合采用磁分离方法进行分离回收从表 数据可知对于废剂 这种原料经过三级永磁分离后微反活性分别提高了 、(随处理量降低)同时铁含量分别降低了 、镍含量分别降低了 、比表面积分别提高了 、分离效果十分显著()分离级数的影响图 将每一级低磁料的金属含量与原料相比的降低比例进行对比以此表明进行三级分离的必要性图 废剂 低磁料金属含量降低比例对比 年第 期林 瀚等:废催化剂磁分离
13、技术的工业应用 运行参数对分离结果的影响利用原料废剂 研究传送带转速、挡板角度对永磁设备分离效果的影响()传送带转速在进料量 、挡板角度一定的情况下不同传送带转速与回收率、微反活性的关系见图 由图 可知随着传送带转速的增大低磁料回收率提高但是低磁料的微反活性提高比例降低分离效果变差图 传送带转速的影响 ()挡板角度在进料量 、磁辊转速一定的情况下不同挡板角度与回收率、微反活性的关系如图 所示 由图 可知随着挡板角度的增大低磁料回收率提高同时低磁料的微反活性提高比例降低分离效果变差图 挡板角度的影响 结 论()采用磁分离技术对不同金属含量的原料进行分离效果差异较大 试验结果表明铁镍含量相近及铁含
14、量高于镍含量的 废催化剂磁分离效果较好控制合理的进料量可使低磁剂的微反活性提高 以上 对于镍含量较高铁含量较低的废催化剂磁分离效果较差且磁分离无法实现对钒的分离()磁分离级数越多得到的低磁剂金属含量越低但并非级数越多越好经验证三级分离较合适随进料量提高分离效果变差低磁料回收率提高通过优化进料量、传送带转速和挡板角度可以优化永磁设备的分离效果()对于磁场强度相同的电磁设备和永磁设备两者的分离效果无明显差别但是电磁设备需定期清理导磁网片无法实现连续平稳运行且能耗较高永磁设备以其能耗低、易于连续操作等优势具有良好的应用前景参考文献:李维彬 郭立艳 张淑艳等.平衡催化剂磁分离工业级回收和应用研究.第一
15、届全国工业催化技术及应用年会论文集.西安:工业催化杂志社.李维彬 郭立艳 张淑艳等.平衡催化剂磁分离回收技术.石化技术():.():.郝代军王志杰卫全华等.磁分离技术用于回收被重金属污染的 催化剂.石油炼制与化工():.():.范雨润盖金祥刘焕章.催化裂化催化剂磁分离技术的工业应用.石油炼制与化工():.():.张远欣.催化裂化废催化剂的分离再生回用技术.辽宁化工():.():.孙生波刘丽莹马丽娜等.催化裂化废催化剂磁分离回收技术研究.当代化工研究():.工 业 催 化 年第 期.():.向发柱陈荩.高梯度磁分离 平衡催化剂研究.国外金属矿选矿():.():.于秀娟张国静马丽娜.催化裂化废催化
16、剂回收磁分离技术的研究进展.炼油与化工 ():.():.史文权韩洪流.催化裂化平衡催化剂磁分离回收研究.兰州石化职业技术学院学报():.():.孙仲元.磁选理论.长沙:中南工业大学出版社.杜泉盛朱玉霞林伟.污染铁在 催化剂上的分布研究.石油炼制与化工():.():.黄风林辛星.催化剂上金属污染及其钝化机理.现代化工():.():.:.():.信息与动态关于工业催化网上投稿的特别声明 工业催化自 年 月开始实行网上投稿以来得到了广大作者的大力支持和配合本刊编辑部表示衷心地感谢!近期发现互联网上有不法分子盗用工业催化的名义通过设立假冒的网站和邮箱进行非法征稿和收费等活动 这种行为已经触犯了我国法律扰乱了编辑部的正常工作并严重损害了本刊的声誉对此本刊编辑部郑重声明:.根据国家新闻出版广电总局的有关规定一种期刊只能在其出版地设立一个编辑部工业催化编辑部设在陕西省西安市西北化工研究院内.本刊从未委托任何代理机构和个人开展征稿和广告活动其他任何冒用本刊名义在网上进行征稿及广告等的活动均属非法行为对此我们将采取必要的法律手段追究侵权人的法律责任维护刊物的合法权益.本刊惟一网站是:/.作者来稿请直接通
