FCC废催化剂有价金属提取及无害化处置工艺研究

流体催化裂化(Fluid Catalytic Cracking,FCC)是石油精炼厂的核心工艺,可以将原油中高沸点、高分子量的烃类组分转化为更有价值的汽油、烯烃气体和其他产品。但是,在使用过程中,FCC催化剂容易受到镍污染而失去活性。FCC废催化剂属于危险废物,我国FCC废催化剂产生量大,环境污染风险高,无害化处置压力大。为了提取FCC废催化剂中有价金属,分别开展酸浸试验、还原焙烧-氨浸试验、氯化焙烧试验和还原熔炼试验。结果发现,还原熔炼工艺脱镍效果最好。还原熔炼温度大于1 450 ℃,保温时间为1 h,氧化铁添加量为11%,煤粉添加量为5%时,熔炼渣镍含量小于0.1%,满足相关要求,镍的脱除率大于90%。还原熔炼工艺能够有效提取FCC废催化剂中的有价金属,实现废催化剂的资源化利用,显著降低废催化剂的排放量。

FCC废催化剂磁分离技术的工业应用

利用电磁分离设备和永磁分离设备,对4种典型的FCC废催化剂进行分离,考察废催化剂中金属含量对磁分离效果的影响,同时对比分析两种类型磁分离设备的使用效果。结果表明,磁分离对满足特定条件的FCC废催化剂中低金属颗粒的回收有明显效果。在工业应用中,应有选择性地采用磁分离设备对FCC废催化剂进行回收。

炼油FCC废催化剂硅掺杂拟薄水铝石原位构筑改性复活研究

改性复活是一种理想的FCC废催化剂后处理方式,其中“酸抽提”是最为常用的改性复活方法。针对“酸抽提”改性复活方法存在的复活效果不理想和环境污染问题,通过在“酸抽提”改性复活基础上结合原位酸、碱中和的构筑方法,在FCC废催化剂结构当中原位构筑硅掺杂拟薄水铝石次级结构单元,实现了FCC废催化剂的高效改性复活,同时避免了环境污染问题。评价结果表明,与常规“酸抽提”改性复活方法制备的复活剂相比,硅掺杂拟薄水铝石原位构筑改性复活制备的复活剂的催化裂化性能得到了显著改善,转化率和轻质油品汽油收率较前者分别提高了4.54%和2.36%。

FCC废催化剂对水中铜(Ⅱ)的吸附

利用ＦＣＣ废催化剂吸附去除废水中的Ｃｕ＾２＋，考察了振荡时间，温度和ｐＨ值对Ｃｕ６３＋在ＦＣＣ废催化上吸收的影响，探讨了吸附机理，并对吸附及吸附剂可再生性作了考察。结果表明，振荡时间，温度及ｐＨ值对Ｃｕ＾２＋的吸附效果影响较大。Ｃｕ＾２＋在ＦＣＣ废催化上的吸附符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ和Ｌａｎｇｍｕｉｒ模式，吸附呈单分子层形式且易进行，吸附机理是靠静电引力发生交换吸附及化学键力形成羟基络合物而吸附。

FCC废催化剂的改性及其对重金属离子的吸附性能

采用酸洗的方法改性FCC废催化剂。采用XRD、BET手段表征改性前后FCC废催化剂的结构和比表面积,并测试了改性FCC废催化剂对重金属离子的吸附性能。结果表明,改性的FCC废催化剂比表面积和孔体积都有增加,中、大孔孔体积增加更多;对重金属离子均具有较强的吸附作用,对Cu2+、Zn2+、Ni2+吸附作用的强弱依次为Cu2+、Zn2+、Ni2+。当温度25℃、固/液质量比1/500、pH值为5.0、吸附时间6 h时,改性的FCC废催化剂对Cu2+、Zn2+、Ni2+的吸附量分别为26.36、24.43和17.24 mg/g。

FCC废催化剂精制润滑油研究

对 3种FCC废催化剂和白土精制润滑油进行试验 ,结果表明 ,废催化剂有一定的吸附作用 ,能替代部分白土 ,所得基础油能满足质量指标 ,且未发现造成金属污染 。

木质素-FCC废催化剂复合物在丁腈橡胶中的应用研究

以木质素(Lignin)和FCC(Fluid Catalytic Cracking)废催化剂(WFCC)为原料,混合球磨制备了木质素-WFCC复合物(LWF),并将其作为填料制备了木质素-WFCC/丁腈橡胶(LWF/NBR)复合材料。探讨了在填料份数为50时,复合填料组成对NBR复合物的硫化特性、交联密度、力学性能、老化性能和玻璃化转变温度(Tg)的影响。在确定了复合填料中WFCC与木质素配比为100∶40后,研究了不同填料份数对NBR复合材料力学性能的影响。结果表明:在填料份数为50时,当m(WFCC)∶m(木质素)=100∶40时,其综合性能较好,其拉伸强度、断裂伸长率、300%定伸应力和老化后拉伸强度保持率分别为14.7 MPa、724%、3.0 MPa和74%;CLF/NBR复合材料的玻璃化转变温度显示填料与丁腈橡胶存在显著相互作用。在WFCC与木质素比例为100∶40时,填料份数为60时,复合材料拉伸强度、断裂伸长率和300%定伸应力分别达到17.1 MPa、743%和3.5 MPa。对拉伸断面的扫描电镜分析(SEM)结果表明木质素有效提高了WFCC在丁腈橡胶中的分散。

FCC废催化剂对硫化物的吸附热力学及动力学

通过测定吸附等温线和吸附速率试验，研究了ＦＣＣ废催化剂对水中硫化物的等温吸附规律和动力学规律。结果表明，等温吸附规律可用Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ模式和Ｌａｎｇｍｕｉｒ模式较好地模拟，吸附呈单分子层形式且吸附较易进行。吸附动力学规律可用Ｂａｎｇｈａｍ动力学模式和Ｌａｎｇｍｕｉｒ动力学模式较好地描述，吸附传质速度由颗粒内扩散过程控制。

FCC废催化剂负载镍催化松节油加氢性能研究

以提升管催化裂化(FCC)废催化剂为载体,采用等体积浸渍法制备负载型镍催化剂,并对其进行催化加氢性能的研究。利用FYX-2G型永磁旋转搅拌反应釜在温度383 K、压力2 MPa和搅拌转速260 r/min条件下,考察了催化剂对松节油加氢反应活性及选择性的影响,应用GC-MS和GC技术对反应产物进行分析鉴定。结果表明,加氢反应1.5 h的反应产物主要组分有顺、反-蒎烷、对伞花烃和未反应完全的蒎烯,产物中蒎烷顺反比为19.2∶1;以焙烧前后的FCC废催化剂为载体负载镍催化松节油加氢反应的蒎烯转化率分别为95.9%和98.2%,蒎烷顺反比分别为21.4∶1和21.1∶1;而以新鲜FCC催化剂为载体负载镍催化松节油加氢的蒎烯转化率为60.3%,蒎烷顺反比为24.7∶1;催化剂适宜制备条件:FCC废催化剂经723 K焙烧后负载镍,负载量为20%,焙烧及氢气还原温度为723 K,时间为3 h。

等离子发射光谱法测定FCC废催化剂中的金属元素含量

应用等离子发射光谱法测定了FCC废催化剂中的金属元素含量。考察了微波消解条件,确定了发射光谱的操作条件,选定了所测元素合适的谱线作分析线,同时测定了5种元素的含量。对所测元素的准确度和精密度进行了考察,该方法快速、准确、适合应用于日常分析工作。

FCC废催化剂综合利用研究

对目前国内外FCC废催化剂再生利用及化学方法回收稀土La、Ce进行了比较研究,认为FCC废催化剂磁分离技术和化学分离技术并没有完全解决催化剂二次利用,建议加强FCC废催化剂直接用作水泥填料和制作稀土陶器的填料的研究,直接解决FCC废催化剂对环境的污染。

FCC废催化剂用于含胺污水臭氧催化氧化处理及其反应动力学研究

以FCC废催化剂作为臭氧催化氧化催化剂对含胺污水进行处理,考察臭氧浓度、FCC废催化剂添加量、污水pH、反应温度等因素对含胺污水化学需氧量(COD)降低效果的影响,并与工业常用臭氧催化氧化催化剂进行对比,分析采用FCC废催化剂时臭氧催化氧化有机胺反应动力学的影响因素,测定不同条件下的表观速率常数。结果显示:增大臭氧浓度和废催化剂添加量能快速降低污水COD;碱性条件会促进臭氧分解产生羟基自由基(·OH),提高氧化反应速率;适当升高反应温度有利于氧化反应的进行,但温度过高会降低臭氧溶解度;FCC废催化剂协同臭氧的催化氧化效果明显优于工业常用臭氧催化氧化催化剂。动力学分析表明,在不同pH、温度和废催化剂添加量下臭氧催化氧化含有机胺污水过程均符合表观一级反应动力学。

FCC废催化剂与沥青混合体系的相态变化研究

为研究FCC废催化剂加入沥青后,整个混合体系的相态变化情况,选择2种FCC废催化剂与沥青形成混合体系,并从热学角度和动态力学角度分析其相态变化行为。试验结果表明,随着FCC废催化剂掺量的提高,沥青混合料的低温性能先提高后降低;材料的储能模量和损耗模量随温度的升高而降低,且相比于储能模量,损耗模量对相分离表现更不敏感。温度<55℃时,混合体系的黏性成分随温度升高而增加,此时混合体系属于均相聚合物,无相态分离现象发生。

FCC废催化剂-沥青混合料施工工艺研究

为了研究FCC废催化剂-沥青混合料的施工工艺,设计试验确定FCC废催化剂-沥青胶浆体系的离析情况,发现FCC废催化剂-沥青胶浆在160~170℃时会产生一定沉降;对5%掺量的FCC废催化剂-沥青混合体系频率扫描试验,发现温度>65℃时,FCC废催化剂与基质沥青间会产生离析,因此应采用干法施工;通过比较不同用量的FCC废催化剂对混合料基本性能的影响,确定FCC废催化剂的用量为替代20%的矿粉;通过铺筑试验段,验证了前期室内试验结论正确。

FCC废催化剂的综合回收利用

探讨了FCC废催化剂产生的原因,介绍了FCC废催化剂作为平衡剂回用、填埋、磁分离、合成分子筛、精制油品、复活以及从废剂中回收有价金属等处理方法。从长远来看,填埋必将会被取缔。平衡剂再使用只能回用部分废催化剂。磁分离只是减少了FCC废催化剂的产量,未对废剂进行回收利用。以FCC废催化剂为原料合成高附加值产品、废催化剂复活或从废剂中回收有价金属等将是未来的发展趋势,不仅可以提高资源的利用率,还可以保护环境,并带来一定的经济效益。

FCC废催化剂金属形态特征及其生态风险评价

旨在评价不同炼化装置FCC废催化剂的金属含量、赋存形态特征及生态风险。本文采集了5种不同炼化厂的FCC废催化剂,分别测定了每种废催化剂Fe、Al、Ni、V、Sb和Co等6种金属的总含量和4种赋存形态含量,采用风险评价编码指数(RAC)、原生相与次生相比值(RSP)及结合强度系数(IR)评价了5种FCC废催化剂各类金属的潜在生态风险。结果表明,不同废催化剂样品间的金属总含量差别较大,受试样品中金属总含量均未达到《危险废物鉴别标准》的限值,且除部分废催化剂的金属V和Sb外,其他金属含量指标均可达到二类建设用地的土壤环境质量标准;5种FCC废催化剂中各类金属的4种赋存形态中,可还原态在金属V中的占比最高,其他金属均以残渣态为主要成分;5种FCC废催化剂中金属V的RSP值较高,IR值较低,具有较高的潜在生态风险,其他5种金属的潜在生态风险低。

氧化亚铁硫杆菌对FCC废催化剂金属的生物淋滤

该文旨在研究氧化亚铁硫杆菌对FCC废催化剂重金属的生物淋滤性能和淋滤动力学。评价了不同废催化剂浓度下氧化亚铁硫杆菌对FCC废催化剂中镍和钒的去除效果,分别采用化学反应模型和产物层扩散模型拟合了镍和钒的浸出动力学过程。结果表明,FCC废催化剂浓度为1%时,镍和钒的浸出效率达到为43.2%和49.3%,高于2.5%浓度下的37.4%和36.9%,较高的FCC废催化剂加入量抑制了细菌的生物淋滤过程;动力学拟合结果表明,产物层扩散模型更适用于废催化剂金属的生物淋滤浸出过程,重金属的扩散过程是生物淋滤的限速步骤。

FCC废催化剂的处理与综合利用

论述国内外催化裂化废催化剂的主要处理方法和利用技术,其主要包括磁选法部分回用、有机无机耦合法全部回用、精制润滑油、作火焰阻滞剂、微生物生长抑制剂以及吸附剂等,为其处置提供参考。

FCC废催化剂用于臭氧催化氧化工艺处理含胺废水实验研究

以FCC废催化剂为臭氧催化剂进行了臭氧催化氧化处理含胺废水实验,考察了废水化学需氧量(COD),FCC废催化剂添加量、pH值、臭氧浓度对COD去除率的影响,并与工业臭氧催化剂进行了对比。实验结果表明:FCC废催化剂臭氧催化氧化效果明显优于工业臭氧催化剂,含胺废水COD在200 mg/L时,经1 h处理后COD可降至50 mg/L以下。同时对FCC废催化剂催化机理进行了分析,拓宽了FCC废催化剂的资源化利用领域。

FCC废催化剂制备泡沫陶瓷

以流化床催化裂化(FCC)废催化剂为主料、氧化铝微粉为辅料、棕榈酸甘油酯为发泡剂、氧化铝纤维为增强剂,直接发泡制备泡沫陶瓷;通过正交试验,考察了发泡剂、助凝剂、粉料配比和纤维用量对泡沫陶瓷孔径和真气孔率的影响;研究了烧成温度对试样隔热性能和重烧线变化的影响;采用体视显微镜、X射线衍射仪、万能材料试验机等对试样的结构性能进行表征。结果表明,当原料质量比为FCC废催化剂∶氧化铝微粉∶淀粉∶发泡剂∶氧化铝纤维=70∶35∶14∶4∶12,烧结温度为1500℃时,可制得密度较低、孔径较小、隔热和耐温性能较好的泡沫陶瓷。