水泥窑协同处置废FCC催化剂的生产实践

研究了水泥窑协同处置废FCC催化剂对窑运行工况及水泥熟料质量的影响,开展了废FCC催化剂特性分析、重金属浸出率及配伍方案分析试验,介绍了生产实践中协同处置废FCC催化剂的不足以及废FCC催化剂对窑尾烟气排放、生产区域水质、熟料质量等方面的影响。研究结果表明,利用水泥窑协同处置废FCC催化剂时,需提前做好配伍计算、强化过程质量控制;废FCC催化剂应与水泥原料配比充分融合。对于氧化铝含量约35%、氧化硅含量约33%的废FCC催化剂,处置量宜<1.6t/h。

废FCC催化剂提钒及制备无危害地聚合物工艺研究

采用草酸作为浸出剂提取废FCC催化剂中的钒,主要考察了浸出条件对钒、硅和铝浸出率的影响,在浸出时间240 min,浸出温度95℃,草酸浓度2 mol/L条件下,钒浸出率大于70%。将浸出后的废FCC催化剂渣和钢渣混合作为原料制备地聚合物,并测试其钒毒性浸出浓度。结果表明,将废FCC催化剂渣制备为地聚合物后,钒毒性浸出浓度升高,且固定率下降。通过XPS对废FCC催化剂中钒的存在形式和反应过程的变化进行分析,在制备地聚合物过程中废FCC催化剂中的V_(2)O_(5)转变为NaVO_(3),使地聚合物中的钒主要以VO_(3)^(-)-阴离子形式存在。因此,废FCC催化剂中的钒只能通过物理封装被地聚合物固定,且固定率与地聚合物的抗压强度呈正相关。在浸出过程中应同时控制减少硅、铝的浸出,使制备的地聚合物产品具有较好的机械性能,从而提高地聚合物对钒的物理封装效果,使毒性浸出达标。

有机酸在超声作用下对废FCC催化剂中有害金属脱除的影响

有害金属Fe、V、Ni是石油流化催化裂化(FCC)催化剂中毒的根源,导致FCC催化剂的活性降低。针对现有废FCC催化剂再生工艺存在有害金属脱除率低、废剂颗粒的微观形貌和分子筛骨架易被破坏、废剂无法回用等问题,以有机酸为浸出剂,提出超声协同有机酸脱除废催化剂中有害金属的强化处理工艺。本研究以保留废FCC催化剂的球状颗粒结构和Y型分子筛骨架结构为前提,研究在超声作用下氧化预处理、有机酸种类、反应温度、时间以及超声功率对废FCC催化剂中有害金属脱除的影响。实验结果表明,在超声作用下,不同有机酸对有害金属的脱除效果从弱到强的顺序为乙酸、EDTA、草酸+乙酸、草酸,而废剂微观结构被破坏的程度也增加。在草酸和乙酸的混合液为浸出剂、超声功率为250 W、浸出温度为70℃、浸出时间为30 min的条件下,V、Fe、Ni脱除率分别高达40.7%、27.5%和17.2%,且浸出后的FCC催化剂球状结构和分子筛骨架结构完整。与常规浸出相比,超声浸出对有害金属的脱除起到强化作用,V、Fe、Ni的浸出率分别提高了19.9%、13.1%和7.7%。

废FCC催化剂中稀土元素的浸出及动力学分析

针对FCC废催化剂中所含的稀土元素,本研究以废FCC催化剂为原料,与无水碳酸钠混合焙烧活化,以盐酸为浸出剂,探究了盐酸浓度、浸出温度、浸出时间、浸出固液比以及焙烧时间等因素对FCC废催化剂中稀土元素镧(La)、铈(Ce)的浸出率的影响,并进行了浸出过程动力学分析和表观活化能计算。实验结果表明:废FCC催化剂在750℃条件下和碳酸钠以质量比为1:1混合焙烧300 min后,在70℃的条件下,用6 mol/L的盐酸溶液且固液比为1:25浸出120 min时,La、Ce最佳浸出率可达到88.06%、90.07%;FCC废催化剂浸出前后SEM和XRD测试分析表明废FCC在酸浸后衍射特征峰基本消失,晶格结构被破坏,浸出渣主要为SiO_(2);缩芯模型浸出过程动力学分析和Avrami表观活化能计算结果均表明:La和Ce的浸出活化能的测定值分别为27.1、21.2 KJ/mol,该浸出过程受扩散控制。该研究对固废资源中稀土元素的高效回收具有一定的指导意义。

从废FCC催化剂中回收稀土的研究

废FCC催化剂(催化裂化催化剂)中含有2%以上的富La或富ce稀土,用盐酸浸取后可得到含有稀土元素和非稀土杂质的氯化稀土溶液,然后通过溶剂萃取的方法可回收稀土元素。本课题研究了浸取过程中酸的浓度、浸取温度和浸取时间等因素对稀土浸出的影响;考察了用P507(2-乙基己基膦酸单-2-乙基己基酯,HEH/EHP)萃取剂从盐酸介质中萃取回收稀土的方法及影响稀土萃取的主要因素。结果表明,增加浸取酸浓度、升高浸取温度和延长浸取时间均有利于稀土的浸取;采用P507-煤油-盐酸体系可有效地萃取回收浸出液中的稀土元素,较好地实现稀土元素和非稀土杂质的分离。

废FCC催化剂的形态、成分分析及环境风险评价

为了解中国废FCC催化剂的形态、成分以及其中重金属的潜在危害,以2个炼油厂的3种废FCC催化剂为研究对象,分析了其形态特征和元素组成,并对其做了环境风险评价。结果表明,较新鲜催化剂,废FCC催化剂形态特征以及元素组成均发生了变化,XRD谱图呈无定型态,比表面积明显减小,组分中新增了Ni、Cu、Zn、Pb、V、Ba、As等重金属,其中Ni含量达到10^(-3)级。环境风险评价表明,废FCC催化剂试样不属于危险固体废弃物,但是若对其进行直接填埋,其中的Ni、Zn、Ba、As等重金属会对环境造成一定的风险。

废FCC催化剂吸附苯酚废水

将炼油厂排放的废FCC（fluid catalytic cracking,流化催化裂化）催化剂粉末（含稀土元素2%）进行酸浸处理,其中的稀土及有价金属进入浸出液后得以回收,粉末残渣经过水洗、干燥后,分析其结构,并进行吸附苯酚废水的实验,考察吸附时间、苯酚的初始浓度、吸附温度及吸附方式等对苯酚吸附量的影响,分析废FCC催化剂残渣对苯酚的等温吸附特性。结果表明,吸附达到平衡需要60 min;pH在7.0~8.0时,苯酚的吸附量较大;苯酚的初始浓度越高,吸附量越大;温度对苯酚吸附量的影响较显著;Freundlich方程和Langmuir方程都可用于描述废FCC催化剂残渣对苯酚的等温吸附特征,Langmuir方程更为准确,通过计算,理论饱和吸附量为36.751 mg/g,实验测得饱和吸附容量为35.540 mg/g。

采用P507(HEH/EHP)从废FCC催化剂中回收稀土

废FCC催化剂(废石油催化炼化催化剂)中含有2%以上的富La或富Ce稀土,用盐酸浸取后可得到含有稀土元素和非稀土杂质的氯化稀土溶液。研究用P507(2-乙基己基膦酸单-2-乙基己基酯,HEH/EHP)从盐酸介质中萃取稀土的工艺方法,考察萃取分离稀土的主要影响因素。试验结果表明:可以从P507-煤油-盐酸体系中有效地萃取出稀土元素,较好地实现稀土元素和非稀土杂质的分离,其较优工艺条件为:萃取剂浓度(P507体积分数)为60%,浸取液pH为2.5,萃取相比为2:1,萃取平衡时间为30 min;负载有机相直接用盐酸进行反萃得到氯化稀土溶液,反萃盐酸浓度为2.0 mol/L,反萃平衡时间为60 min。该方法工艺简单,解决了废FCC催化剂的处理问题,减少对环境的污染,同时也回收稀土金属。

废FCC催化剂再生利用的研究现状及进展

介绍了废FCC催化剂的两种再生技术(化学再生法和磁分离技术),综述了废FCC催化剂主要应用领域的研究及进展。

活化废FCC催化剂用于模拟烟气中汞的脱除

采用有机溶剂内部瞬间沸腾法活化废流体催化裂化(SFCC)催化剂,通过固定床反应器考察了吸附温度、烟气成分及活化条件等多种变量对SFCC催化剂脱汞性能的影响。结果表明,SFCC催化剂经甲醇和乙醇活化后脱汞(Hg0)效果良好,焙烧温度也会影响催化剂活性。烟气中O2的存在有利于汞的脱除。含O2气氛下,NO在FCC-E催化剂表面形成含N活性位点,促进汞的脱除。SO2因浓度差异对Hg0的脱除表现出吸附催化和竞争吸附。在6%O2、12%CO2、0.06%NO烟气组分,120℃吸附温度,120℃活化温度,乙醇活化条件下,SFCC催化剂的脱汞效率接近100%。采用X射线荧光光谱(XRF)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重(TG)和X射线光电子能谱(XPS)表征活化和未活化SFCC催化剂,探究与其脱汞性能关联。

用还原—酸浸—沉淀工艺从废FCC催化剂中回收稀土

研究了采用H_2O_2还原—盐酸浸出—沉淀工艺从废FCC催化剂中回收稀土,考察了温度、盐酸浓度、双氧水用量、浸出时间对稀土浸出率的影响。结果表明:控制温度为70℃,盐酸浓度为5mol/L、双氧水浓度为1.65mol/L、浸出时间1.5h,稀土浸出率为94.5%;酸浸液用NaOH调pH沉淀稀土,在溶液pH≥13条件下,氢氧化铝全部转化成偏铝酸钠,稀土以La(OH)3和Ce(OH)3混合物形式沉淀分离;适宜条件下,混合稀土回收率为92.8%,产品质量满足氧化镧铈原料的要求。

废FCC催化剂对水中铅离子的连续吸附及脱附

通过测定吸附等温线，考察了Ｐｂ２＋在废ＦＣＣ（流化催化裂化）催化剂上的吸附性能及规律，结果表明，Ｐｂ２＋在废ＦＣＣ催化剂上的吸附规律可用Ｌａｎｇｍｕｉｒ和Ｆｒｕｎｄｌｉｃｈ模式描述，吸附呈单分子层形式且容易进行。又通过填充床吸附试验，对Ｐｂ２＋的连续吸附及脱附情形作了考察。结果表明，在温度为１５℃、ｐＨ为５．１３、过柱速率为３．０ｍＬ／ｍｉｎ、径高比为２．２５．０条件下，吸附柱具备适宜的生产周期，连续吸附操作可行，柱效率可达７５．９％；在温度为１５℃、采用２ｍｏｌ／Ｌ稀盐酸作脱附剂，过柱速率为５．０ｍＬ／ｍｉｎ的条件下，吸附剂易于脱附再生，脱附效率可达７８．１％

废FCC催化剂与高炉灰催化木屑热解特性研究

将炼油废FCC催化剂(sFCCc)和炼钢高炉灰(BFA)两种典型工业废弃物作为催化剂应用于木屑快速热解过程中,探究了400−700℃木屑的催化热解反应特性。结果表明,两种催化剂均促进了液相产物向气相产物的转化,700℃、BFA催化条件下的气相产率最高为52.60%。sFCCc在500−600℃时具有更强的脱氧活性,气体产物中CO和CO_(2)产量更高。BFA在600−700℃时具有更高的缩聚脱氢活性,催化生成了更大量的多环芳香类化合物和H_(2)。热解油主要由酚类物质组成,sFCCc促进了甲氧基酚向苯二酚类物质转化。热解油FT-IR解析结果表明,sFCCc促进了C−O和C=O的脱除,导致酸类和酯类化合物减少,CO_(2)产率增加。

钢渣-废FCC催化剂耦合制备地质聚合物及其性能表征

以钢渣和废催化裂化(FCC)催化剂为原料以及硅灰为硅铝调节剂,通过碱激发方式制备新型地质聚合物材料,利用XRD、SEM、FTIR、抗压强度测试等手段,对所制地聚合物材料的形貌、物相组成和强度性能进行表征,分析了利用钢渣耦合废FCC催化剂制备地质聚合物的可行性以及相应的反应机理。结果表明,在碱激发作用下,以钢渣和废FCC催化剂为原料制备具有一定抗压强度的地质聚合物材料是可行的,钢渣中大量活性物质参与到地质聚合反应中,通过地质聚合反应形成了大量非晶相凝胶组织,其结构为富Ca的N(C)-ASH凝胶。CaO等化学纯物质在碱激发作用下未表现出明显的活化反应性,因而无法替代钢渣中的复合含钙组分。

废FCC催化剂合成柱形13X沸石分子筛及其吸附性能研究

废FCC催化剂研磨后与高岭土进行混合、成型,制得柱形前驱体,在3.5 mol/L氢氧化钠溶液中室温陈化24 h,在80℃水热条件下晶化24 h,制备柱形13X沸石分子筛。考察了晶化时间、温度、碱度和陈化时间对合成13X沸石分子筛的影响,同时发现添加晶种可以加快晶化速率。对合成的柱形13X沸石分子筛进行BET、SEM、静态吸水率测试、气体吸附测试等表征,结果表明其具有较高的结晶度,较大的比表面积,晶体外形规则,静态吸水率能达到25.8%,对CO_(2)/N 2、CO_(2)/CH 4有较好的吸附分离能力,能够达到柱形13X沸石的国家标准。

废FCC催化剂吸附双酚A水溶液的研究

利用酸处理后的废FCC催化剂吸附水溶液中的双酚A(BPA),考察了不同条件下废FCC催化剂对BPA的吸附效果。结果表明,废FCC催化剂具有较大的比表面积和孔结构,298 K时0. 2 g废FCC催化剂吸附40 mg/L的BPA,吸附率可达97%,平衡吸附量9. 7 mg/g。废FCC催化剂对BPA的吸附符合Langmuir等温吸附模型,且吸附过程可以用准二级动力学方程描述。多次的解吸与再生实验表明,废FCC催化剂具有良好的再生性能,可以重复使用。

废FCC催化剂及烟气脱硫废渣的处理研究进展及应用

2016年新颁布《国家危险废物名录》将废FCC催化剂定性为危险废物,另外烟气脱硫废渣主要成分为废FCC催化剂,所以对废FCC催化剂及烟气脱硫废渣资源化利用的问题亟待解决。本文介绍了废FCC催化剂及烟气脱硫废渣的失活原因与危害,论述了现阶段国内外废FCC催化剂的主要处理技术和利用情况,主要包括物理分离法、化学再生技术、废水吸附剂、精制润滑油和石蜡、水泥辅料等,为未来废FCC催化剂的减量化、无害化、再生与资源化提供工业应用参考。

废FCC催化剂协同臭氧催化氧化处理石化污水

随着石油化工行业的发展,石化企业每年都要排放大量石化污水,这些污水含有大量难降解有机物及其他有害物质,不仅污染环境,还会危及人类的健康。臭氧催化氧化技术能有效地降解污水中的难降解有机物,但存在催化剂制备成本高、活性组分易流失等缺陷。同时,炼厂固废的产生量也在逐年增加,如何科学有效的对这些固废进行综合利用成为了石化行业的"老大难"课题。因此,以炼厂固废处理石化污水的"以废治废"的技术应运而生,其中,废FCC催化剂(sFCCc)中含有高价态的V(V4+、V5+)、Ni(Ni2+)、Fe(Fe2+、Fe3+)等金属氧化物,以废FCC催化剂协同臭氧催化氧化(sFCCc-O)处理污水有巨大的潜力。

废FCC催化剂对再生基础油吸附性能的研究

废油和废催化裂化(FCC)催化剂是两类难处理的危险废弃物。为了循环利用这两种废物,本文使用废催化裂化催化剂吸附再生基础油中的碱性氮,从而提高其品质。当吸附温度为150℃,剂油比为10%,废FCC催化剂为400目时,吸附条件最佳;结果显示该条件下,再生基础油色号为7,碱性氮含量为0.62 ppm,碱性氮含量降低百分比高达94%,满足重复使用的标准。

二次利用废FCC催化剂用于CO催化氧化的研究

催化裂化(FCC)过程中会产生大量失活的废催化剂。为了循环利用此种废弃物,本文将高温活化过的废FCC催化剂作为载体,制备负载型非贵金属铁基催化剂,并进行CO催化氧化性能的考察。结果表明,当催化剂用量为3g,反应空速为2000mL·h^(-1)·g^(-1),负载量为50%时,经O_(2)预处理后的铁基催化剂,在350℃下,CO能够完全转化。