【摘 要】
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催化裂化油浆（FCCS）是催化裂化工艺的一种副产物,其含有大量的多环芳烃,是制造炭黑、碳纤维和针状焦等高附加值产品的优质原料,但由于其中催化剂颗粒的存在,限制了其高附加值利用。目前常用的脱固方法有沉降法、过滤法、离心法和静电法等。其中,静电法对小于10μm的催化剂颗粒的分离效率较高;当油浆中固相及液相的密度接近,并且固相浓度较低、液相电阻率较高时,该法尤为适用。针对催化油浆静电脱固问题,本文自行设
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催化裂化油浆（FCCS）是催化裂化工艺的一种副产物,其含有大量的多环芳烃,是制造炭黑、碳纤维和针状焦等高附加值产品的优质原料,但由于其中催化剂颗粒的存在,限制了其高附加值利用。目前常用的脱固方法有沉降法、过滤法、离心法和静电法等。其中,静电法对小于10μm的催化剂颗粒的分离效率较高;当油浆中固相及液相的密度接近,并且固相浓度较低、液相电阻率较高时,该法尤为适用。针对催化油浆静电脱固问题,本文自行设计并搭建了静电分离装置,针对结构参数、物性参数及操作参数等因素对催化油浆静电脱固效果的影响进行了实验研究,并利用数值仿真软件COMSOL对静电分离装置内电场强度分布及催化剂颗粒受力情况进行了仿真分析。首先,实验研究了结构参数、物性参数和操作参数对催化油浆静电脱固效率的影响规律,结果表明:极板间填料的添加可以显著提高静电脱固效率,但不同填料材料吸附效果不同,如玻璃球填料的吸附效果要好于陶瓷球填料,且分离效率随填料粒径的减小而增大;静电脱固效率随着烷基苯粘度的降低而提高,随着催化剂颗粒粒径的增大而增大;分离时间、分离级数的增加均可提高静电脱固效率;而随着外加电场强度的提高,静电脱固效率先增大后减小,电场频率在0.9～4.0k Hz之间时,脱固效率随交流电源频率的增大而减小。其次,在对静电分离装置内催化剂颗粒进行受力分析的基础上,对实验数据进行了回归分析,建立了用于预测油浆静电分离装置脱固效率的数学模型。实验对比分析表明,所建立的数学模型的具有较高的预测精度,能够满足工程设计需要。最后,利用COMSOL软件对静电分离装置中电场强度分布及催化剂颗粒受力情况进行了仿真分析,结果表明:静电分离装置内填料颗粒的接触点附近电场强度较大,且增大外加电压,主要对中心电极附近的填料颗粒起作用;催化剂颗粒受到的介电泳力和粘滞阻力在数值上为同一数量级,且两种力变化趋势一致。本文研究成果对于催化油浆静电脱固技术的后续热模研究的开展及其工业化应用具有一定借鉴意义。
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