离心法测定催化裂解油浆固含量的方法探讨

(陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，靖边 718500)

油浆主要成分为稠环芳烃，是很好的重质燃料，也是生产橡胶、沥青的主要原料。催化油浆中不可避免地存在不同浓度的以催化剂颗粒为主的固体杂质，探究如何快捷准确地测定油浆固含量，一方面对评价催化裂解装置催化剂流失速率并据之指导工艺操作意义重大，另一方面，也能从一定程度上评估因不同水平固含量的存在对催化油浆后续加工处理所带来的不同程度的潜在影响。

油浆中固体杂质的主要来自于催化剂，催化剂的主要成分为诸如硅酸铝之类的金属盐，一般情况下其粒径范围大约为0.5～40μm[1]。离心法测定固含量时，催化剂颗粒携带油浆中胶质和沥青质沉积至离心管底部[2，3]，使测定结果偏高。本文所采用的实验选择催化裂解装置副产品重石脑油、轻柴油及市售分析纯甲苯作为溶剂进行对比实验。根据相似相溶原理，以重石脑油和轻柴油为溶剂时能够很好地溶解油浆中胶质和沥青质，并从离心温度、转速、时间、溶剂加入量等方面探讨影响固含量测定准确性的因素，确定最佳离心参数。为正确评估优化后离心法测定固含量的应用效果，选用过滤法作为对照实验，该方法也是一种用于测定油浆固含量且测定结果最为准确的方法之一[4，5]。

1 仪器

Agilent 7890B气相色谱仪，FID检测器、中心切割气路系统、石科院SONA专用分析柱、16位自动进样器、分流/不分流进样口；岛津GC-MS，岛津GC-MS-QP2010(PLUS)、DB-1色谱柱(30m*0.25mm*0.25μm)、FID检测器、自动进样器、分流/不分流进样口、六通切换阀；海安亭LDJ-5C-C离心机，最高转速:4000r/min,水平式容量：100mL×16 ,温度范围：室温～80℃,控温精度：±2℃。

2 离心法试验步骤

将油浆和溶剂预先加热至60℃～65℃，趁热将油浆激烈摇荡，立刻用注射器抽取25mL油浆于已加入25mL溶剂的量程为100mL的离心管中，再用50mL热的溶剂清洗注射器并将清洗液全部注入离心管，放入已预热至一定温度的离心机中保持3min后取出离心管，塞上离心管塞，快速上下震荡30秒后立即放入离心机给电，离心3min。取出离心管，倾倒固体上部液体，再次加入预热的上述溶剂，塞上离心管，上下激烈震荡，使离心管底部固体全部溶解，放入离心机，进行第二次离心，离心3min后倾倒上部液体，在离心管水平放置条件下，读取固体沉淀体积。

3 实验过程

取陕西延长中煤榆林能源化工有限公司DCC装置的油浆样品和该装置副产品重石脑油和轻柴油进行实验，使用过滤法测定固含量为6.5g/L，以此结果为对照，进行离心法实验探讨。

3.1 溶剂的选择

取预热至60℃油浆样品25mL，设置离心温度为55℃，离心时间3min，转速1700r/min，溶剂量 175mL(分两次加入，75mL+100mL)，进行离心实验，测得固含量如表1所示，重石脑油或轻柴油替代甲苯作为溶剂时，测得的固含量与过滤法结果对比，满足实验要求。

表1 不同溶剂测得油浆固含量 g/L

3.2 溶剂组分测定

使用多维气相色谱，采用石科院SONA方法测定重石脑油中的族组成[6]，使用岛津GC-MS质谱仪测定轻柴油中烃类组成。如表2、3所示，重石脑油和轻柴油都含有大量芳烃，高芳烃含量的溶剂对油浆有很好的溶解效果[5]，用催化裂解副产品重石脑油或轻柴油替代传统方法所用的甲苯等芳烃溶剂进行固含量测定，满足实验要求。

表2 重石脑油烃类组分

表3 轻柴油烃类组分

3.3 离心温度、时间、转速、溶剂量(离心次数)

离心溶剂选重石脑油，从离心温度、时间、转速、溶剂量(离心次数)进行正交实验，实验结果如图1～图4。

图1 不同离心温度下测得的油浆固含量

图2 不同离心时间测得的油浆固含量

图3 不同离心转速测得的油浆固含量

图4 离心溶剂量(离心次数)对结果的影响

直观图1～图4就可得出最佳实验参数，即离心温度55℃、时间3min、转速1700r/min、溶剂量175mL(离心管规格100mL,分两次加入，75mL+100mL)，考虑到重石脑油初馏点为60℃～70℃，温度过高，会导致样品大量挥发，所以选择离心温度55℃为宜。

离心法测定固含量偏大的主要原因是离心时催化剂颗粒携带胶质和沥青质等重组分至离心管底部，导致结果偏大。如图4，第一次离心(溶剂量75mL)结束后，离心管底部往往会含有大量油相组分，倾倒上部液体，再次向离心管中加入100mL溶剂，进行二次离心分离，离心管底部物质明显减少，进行第三、第四次离心分离，离心管底部物质含量不再明显变化，从分析效率方面综合考虑，进行第二次离心分离即可满足实验要求。

4 结果与讨论

4.1 离心法分析参数确认(表4)

表4 分析条件

4.2 最终结果对比

选用已经确定好的实验条件对不同油浆样品进行实验，如表5，使用过滤法测定固含量进行对比实验，结果如表5所示，离心法测定结果与过滤法分析结果基本吻合。

表5 离心法与过滤法测定固含量结果对比 g/L

5 结论

(1)催化裂解副产品重石脑油和轻柴油的主要组分为混合芳烃，高芳烃含量重石脑油或轻柴油能够有效地溶解催化裂解油浆中胶质和沥青质，使催化剂颗粒和油浆很好的分离，可以优先选用上述溶剂替代市售芳烃类溶剂进行实验；

(2)选催化裂解副产品重石脑油或轻柴油做溶剂时，设置离心温度55℃、时间3min、转速1700r/min，至少分两次置换加入离心溶剂175mL；

(3)两次置换加入离心溶剂能有效溶解稀释离心管底部胶质和沥青质等重质组分，提高测定结果的准确性；

(4)采用催化裂解副产品重石脑油或轻柴油做溶剂时，分析数据准确，提高分析效率，为装置的平稳运行提供及时可靠的数据信息。