一种磁旋流分离器及分离装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液固和气固分离领域，更进一步说，涉及一种磁旋流分离器及分离装 置和方法。
【背景技术】
[0002] 在石油化工行业中采用液固和气固分离的工艺技术应用是非常广泛的，如催化裂 化装置中的反应器和再生器中采用旋风分离器回收油气和烟气中携带的催化剂的气固分 离工艺过程，以及在催化裂化油浆净化工艺中采用的液固分离的方式，以下我们主要就后 者的技术应用情况、技术难点和拟采用的磁旋流分离工艺方法及专用设备做进一步的阐 述。
[0003] 催化裂化油浆的主要成分是稠环芳烃，如果进一步加工可生产优质的石油焦、碳 黑以及橡胶软化油等，也可以调配重质燃料油。但是，由于油浆中有较高的催化剂粉尘(一 般为3000-6000ppm)，给油浆的综合利用带来困难。固含量过高的油浆用作工业重燃料油 时，易造成火嘴磨损和炉膛结焦。用高固含量的油浆作焦化原料生产的石油焦灰分不合格。 因此，油浆进一步综合利用的关键是要分离掉其中的催化剂颗粒及焦粉等杂质。
[0004] 目前，国内外对于催化油浆净化的技术方法主要包括重力沉降法、过滤法、静电分 离法、离心分离法以及旋流分离法等，但都在不同程度上存在设备投资大、操作复杂、运行 成本高、运转周期短以及分离效率低的问题。
[0005] 目前国内外油浆净化技术主要采用过滤法，即通过金属烧结过滤芯去除油浆中的 催化剂粉尘，需要定时用轻质油反冲洗，但还是容易堵塞难于长周期稳定运行，设备投资 大，维护费用也比较高。
[0006] 与过滤法相比，如专利申请号为200410016965. 6 (发明名称为"一种催化裂化装 置外甩油浆净化处理方法及其专用装置"）的专利申请采用旋流分离法具有相当大的优点， 如旋流器结构简单，不需要外来轻质油反冲洗，克服了过滤法容易堵塞难于保证长周期运 行的问题，但从工业试验应用情况来看，催化剂粉尘的回收率仅为55-73. 3%，油浆净化效率 仍有较大的提升空间。其技术核心设备为微型旋流管，结构示意如图1所示。
[0007] 中国专利CN102389667A公开了 "一种液固分离再选装置"，该发明专利采用在水 平转鼓内设有高效强磁铁，主要用于选矿行业尾矿脱水干排或者铁矿脱水干排并分离出粒 度不同的两种产品的液固分离再选装置。
[0008] 中国专利CN203155404U公开了"磁旋流分离器"，该发明是在旋分器筒体内腔中 央设置有电极棒作为电极，而筒体作为对应的另一电极而成的磁旋流分离器，主要涉及水、 废水或污水的处理过程。但是该专利存在液固和气固分离过程中固体颗粒对电极棒的磨蚀 失效的隐患。
【发明内容】
[0009] 为解决现有技术中存在旋流分离法油浆净化效率有限的问题，本发明提供了一种 磁旋流分离器及分离装置和方法，通过采用磁旋流分离器的方法进行油浆净化，可以大幅 度提高油浆中催化剂粉尘的回收效率即油浆的净化效率。
[0010] 本发明的目的之一是提供一种磁旋流分离器。
[0011] 所述磁旋流分离器由旋流分离器和分布于其外部的附加磁场组成；
[0012] 所述旋流分离器包括入口管、出口管、旋流筒体和富固体相出口管；旋流筒体设置 在旋流分离器的中部，旋流筒体下部接富固相出口管，入口管设置在旋流分离器上部，出口 管设置在旋流分离器顶部中间；
[0013] 所述附加磁场是由电能或者永磁体所产生的对有磁感性的固体颗粒有吸附作用 的磁场。如自然界中的磁铁即是一种永磁体，而由通电后的铜线圈产生的磁场则是电磁场， 他们对一些有磁感性的物质如铁等都会产生吸附作用。
[0014] 本发明的目的之二是提供一种液固分离装置。
[0015] 所述液固分离装置包括：磁旋流分离器、液体沉降澄清罐、净化液体罐、净化前液 体泵和净化后液体泵；
[0016] 液体沉降澄清罐连接净化前液体泵后连接磁旋流分离器入口管，磁旋流分离器出 口管连接净化液体罐，净化液体罐连接净化后液体泵，净化后液体泵出口管路分成两支，一 支连接磁旋流分离器入口管，另一支送出界外；磁旋流分离器的富固相出口管连接液体沉 降澄清罐。
[0017] 本发明的目的之三是提供一种气固分离装置。
[0018] 所述气固分离装置包括：磁旋流分离器、固体颗粒收集罐、净化气体罐和气体压缩 机；
[0019] 磁旋流分离器出口管连接净化气体罐，净化气体罐连接气体压缩机，气体压缩机 出口管路分成两支，一支连接磁旋流分离器入口管，另一支送出界外；磁旋流分离器的富固 相出口管连接固体颗粒收集罐。
[0020] 以上所述的液固分离装置和气固分离装置中，磁旋流分离器可以为多台并联或串 联。
[0021] 本发明的目的之四是提供一种液固分离方法。
[0022] 包括：
[0023] (1)含固体颗粒的液体进入液体沉降澄清罐，经过初步澄清的含固体颗粒的液体 从液体沉降澄清罐抽出经净化前液体泵升压后进入旋流分离器，在与附加磁场的共同作用 下通过吸附和液固离心分离过程，将净化前液体分离为富固体相和净化液体相；
[0024] (2)富固体相从磁旋流分离器底部排出进入液体沉降澄清罐，沉淀后从液体沉降 澄清罐罐底排出固体粉浆进行回收处理；
[0025] (3)净化液体相从磁旋流分离器顶部溢出后进入净化液体罐，净化后液体从净化 液体罐抽出经净化后液体泵升压后，一部分进入磁旋流分离器，另一部分则送至下游设施。
[0026] 其中，可优选：
[0027] 步骤（1)中，含固体颗粒的液体和聚集剂一起进入液体沉降澄清罐；
[0028] 所述聚集剂是对所需要净化的液体中部分需要脱除的组分具有反应或结合效果， 从而产生固体颗粒物的一种或多种物质，如在烟气脱硫系统塔底浆液中存在硫酸根离子， 可以通过添加氢氧化钙作为聚集剂与其反应生成硫酸钙结晶物，从而容易通过磁旋流分离 器分离出来；或者是对液体中的固体颗粒物具有沉降或聚结作用的一种或多种物质。如月旨 肪族季铵盐、水溶性聚胺；聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、磺化聚苯乙烯、部分氢化的聚丙烯酰 胺等；烷基酚醛树脂等。具体对于催化裂化油浆净化方法来说，所述的油浆聚集剂为对油 浆中的催化剂粉尘和焦粉具有沉降或聚结作用的一种或多种物质。从对液体净化效率和节 省处理成本的角度综合考虑，聚集剂可以根据具体情况在液固分离工艺流程中可以进行添 加，也可以不添加。
[0029] 本发明的目的之五是提供一种气固分离方法。
[0030] 包括：
[0031] (1)含固体颗粒的气体进入旋流分离器，在与附加磁场的共同作用下通过吸附和 气固离心分离过程，将含固体颗粒分离为富固体相和净化气体相；
[0032] (2)富固体相从磁旋流分离器底部排出进入固体颗粒收集罐进行回收处理；
[0033] (3)净化气体相从磁旋流分离器顶部出来后进入净化气体罐，净化后气体从净化 气体罐抽出经气体压缩机升压后，一部分进入磁旋流分离器，另一部分送至下游设施。
[0034] 以上所述的液固分离方法和气固分离方法中，含固体颗粒的液体或气体的进料温 度范围为20-400°C。
[0035] 本发明其基本原理如下：在催化裂化加工过程中，催化裂化装置进料中的重金属 (主要是镍、钒、钙和铁）大部分沉积在催化剂上，使平衡催化剂产生磁感性。沾染重金属 越多的催化剂颗粒，其磁感性就越强，因此在旋流分离器的基础上通过外加磁场的作用， 就可以强化旋流分