金 燕黄全晶任世科

（1.兰州石化公司环境监测与管理部 甘肃 兰州 730060；2.兰州石化公司研究院 甘肃 兰州 730060）

0 前言

兰州石化公司催化剂全白土装置改造复工后，全白土型催化剂成胶、晶化的能力都大幅提高，质量控制能力也明显增强，员工的劳动强度大大下降。但由于新上设备的“容积效应”，改造后的装置也暴露出一些新问题，其中产生大量白粉的问题就比较突出。

白粉的大量产生，不仅浪费了原材料降低了全白土催化剂产品的收率和质量，还增大了污水排放的负荷和成本。因此，必须查找产生白粉的原因和控制手段，根据其特点制定相应建议或对策，达到降低白粉含量的目的。

1 全白土型催化剂白粉含量增加的原因分析

结合白粉产生的机理和全白土催化剂生产工艺流程的特点，对白粉的产生进行多方面的影响因素分析，可能有以下几个原因导致了白粉含量的增多：（1）物料（高土、偏土）的影响；（2）成胶罐胶-1的影响；（3）转料泵的影响；（4）晶化工序的影响。我们依次从这四个方面对全白土型催化剂白粉含量增加的原因进行分析。

1.1 物料（高土、偏土比例）的影响

喷雾土球在炉-7、炉-2中分别焙烧为富含二氧化硅的高土和富含铝的偏土，喷雾土球在炉中焙烧由于高温和炉子转动引起的相互磨擦会导致部分土球破碎产生白粉；另外由于高土、偏土活性的不同，它们在混合后也可能会生成细小的白粉颗粒[1]。

为此，高土、偏土各采2份样品，按照重量比例为：高土：偏土为4：1.2（质量比）的比例混合，加水调兑，进行白粉分析来确定成胶过程原始物料中＜25μm的土球含量。

从试验结果来看：高土、偏土混合后细颗粒（白粉）的含量很少，仅有2.30%，因此，高土、偏土的“贡献”甚微，不是导致白粉增加的主要因素。同时，由此也可以基本认定白粉增加是装置改造以后产生的一个问题，为下一步查明原因指明了方向。

1.2 成胶罐胶-1的影响

由于成胶罐-1是新增晶化罐，水玻璃、氢氧化钠、导向剂、高土、偏土先后加入此罐进行成胶，各物料混合反应，加上搅拌不停运转，使物料相互碰撞，可能会产生大量白粉。在一次正常生产成胶结束后，进行采样分析，采样结果表明：物料中白粉含量不大，只有大约4.03%，相比原物料白粉只增加1.73%。因此，胶-1罐也不是影响白粉含量增加的主要因素[2]。

1.3 转料泵的影响

此次装置改造，对输送物料的机泵也进行了相应的更新。考虑到物料在输送过程中，不可避免的要和高速运转的叶轮碰撞，锋利的叶轮可能会剪切下一部分完好的微球，从而增加白粉的含量。为此，在正常生产转料中安排在泵前、泵后进行采样，分别分析各自的白粉含量，对比泵前、泵后的分析数据来得出结论。

从试验结果来看：（1）从胶-1和转料泵前后白粉含量的分析数据上看，白粉含量变化不大；（2）从转料泵前后白粉含量的分析的数据上看，白粉含量的变化也不大，为0.12%；（3）转料泵的影响应该不是白粉含量增加的主要原因。

1.4 晶化工序的影响

此次装置改造，对晶化罐的搅拌桨也进行了相应的更新，采用北京化工大学设计的搅拌桨。从试验结果来看：

（1）胶-1物料刚转入晶化罐时，白粉含量大约在10%左右，而晶化恒温结束后白粉含量却迅速增加到40%左右，增加了30%之多。因此，白粉产生的主要因素应该是在原位晶化过程中。

（2）根据以往的经验分析及改造前对白粉的认识，初步判断更新的北京化工大学的叶片式搅拌桨及搅拌转速对白粉的产生有一定影响。

2 全白土型催化剂晶化罐搅拌的改进

2.1 晶化罐搅拌桨叶型式的改进

根据相关的理论研究，晶化罐底副桨叶对晶化过程中白粉生成的“贡献”比上层桨叶更大晶化，所以可以取消。但根据底桨的实际安装位置，如果取消底桨副叶，有大约500mm高度的罐底物料将会沉积，这会对晶化效果产生很大影响，所以应对底桨副叶进行改造而不宜取消。现将副叶的外侧拉杆取消，使副叶由原来的“U”型变为“L”型，以减小宽度，从而减小对物料的冲击。这样底部物料既不会沉积，又可降低副叶对物料的磨损，尽可能的少生成白粉。此外，对底桨副叶进行了适当调整，以降低搅拌桨叶对土球颗粒结构的磨损和破坏。

晶化罐搅拌桨叶型式的改进试验结论：对晶化罐的搅拌做了拆除上两层桨叶的改造，白粉含量由43.72%下降为34.83%，降低了8.89%。

2.2 晶化罐搅拌转速的改进

经试验室试验发现，当搅拌线速度69.21m/min时，在晶化6h时，白粉总量较低（≯14%）；当线速度达到83.78m/min，在晶化6h时，晶化浆液中已有较多白粉出现，晶化浆液中白粉的含量已达到30%以上；当实验室搅拌转速达到线速度115m/min时，白粉含量出现成倍增长，所以线速度不益超过115m/min。

针对实际搅拌线速度过高的问题，车间在晶-4搅拌安装了调频装置，将晶-4搅拌转速由设计值30r/min，分别降低到25r/min、20r/min、18r/min进行了实际生产试验，然后对不同转速下晶化过程中白粉生成量进行了采样分析，晶化罐搅拌转速的改进试验表明：白粉含量得到有效控制，由34.83%降为27.75%，下降了大约7%。

2.3 对晶化罐搅拌的设备改造

（1）对晶化罐的搅拌做了拆除上两层桨叶的改造，白粉含量得到有效控制。

（2）对底桨副叶进行了适当调整，以降低搅拌桨叶对土球颗粒结构的磨损和破坏。

（3）搅拌转速通过加调频降为20r/min（线速度113.1m/ min），白粉含量得到进一步降低。

3 结论

3.1 通过对全白土型催化剂晶化罐搅拌的改进，晶化罐白粉含量总共降低了15%左右，有效解决了兰州石化公司催化剂全白土装置改造后白粉大量产生的问题。

3.2 改造后，白粉的降低按15%，晶化每日投料量按30吨计，每日白粉可减少：30×15%=4.5吨，每吨晶化料成本按

0.15 万元计，每月增效：0.15×4.5×30=20.25万元。

［1］王陆军，刘钦甫.高岭土在FCC催化剂中的应用[J].中国非金属矿工业导刊，2009，75(3)：19－22.

［2］郑淑琴，蒋文庆.高岭土型FCC催化剂的特性研究[J].工业催化，2003，11(5)：49－52.