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。

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。

FCC金属的织构对力学性能的影响

为了研究FCC金属的织构对材料力学性能的影响,利用织构分析结果和Schmid定律,提出了FCC金属材料轧制时等效滑移系数和Schmid因子的计算方法.利用该方法分别计算了立方织构、黄铜织构和铜织构材料轧制时在法向、轧向和横向的等效滑移系数和Schmid因子的理论值.结果表明,立方织构材料轧制时在法向、轧向和横向的等效滑移系数和Schmid因子都相同,分别是8和0.41;黄铜织构材料轧制时在法向、轧向和横向的等效滑移系数和Schmid因子分别是4和0.41、2和0.27、2和0.82;铜织构材料轧制时在法向、轧向和横向的等效滑移系数和Schmid因子分别是2和0.27、2和0.82、4和0.41.并对FCC金属的变形机理与力学性能的各向异性进行了深入的讨论.

面心立方金属纳米材料变形机制研究进展

与传统块体金属材料相比,纳米金属材料具有更加优异的力学性能.而材料外在的力学性能与材料在外力作用下的原子尺度显微结构变化直接相关.研究金属材料在应力下结构演化的原子机制,建立一个清晰的原子尺度下微观结构演变的物理图像,是高性能材料设计和优化的重要基础.主要介绍近年来面心立方纳米金属变形机理研究上取得的主要进展.首先,对各种研究金属纳米材料变形机制的实验方法进行一个简单的介绍;然后,对多晶和单晶金属纳米材料的尺寸效应以及变形机制的研究进行总结;最后,归纳纳米金属材料与块体金属材料塑性变形模式的不同,并对未来面临的挑战做简要的展望.

流化催化裂化催化剂的无机酸脱金属复活研究

用不同浓度的HCl,HNO3,H2SO4和HClO4对齐鲁RMS-8流化催化裂化(FCC)平衡剂的脱金属效果进行了考察。结果表明,这4种酸都能有效脱除催化剂表面上的污染金属钒,也能脱除少量的铁,但基本没有脱镍效果。不同的酸在含量较低时的脱钒率差别较为明显,随着酸含量的增加,脱钒率都逐渐增加,不同酸的脱钒率达到30%左右以后基本不再变化。这表明催化剂上的钒一部分存在于体相内,另一部分存在于体相外,体相外的钒约占总钒量的30%左右。脱钒后催化剂的活性得到明显恢复,以10%左右的酸处理后的催化剂的活性最高,进一步提高酸含量,催化剂会因表面铝被脱除,使得催化剂酸性下降,活性降低。

含碱土金属分子筛对FCC催化剂催化性能的影响

通过在FCC催化剂中引入含碱土金属的分子筛 ,提高了FCC催化剂的重油转化能力和氢转移反应活性 ,同时催化剂还保持良好的焦炭选择性 ;着重考察了含碱土金属分子筛中不同碱土金属离子和分子筛类型对FCC催化剂性能的影响 ;从催化剂酸性质的变化对含碱土金属分子筛的作用原因进行了初步的探讨。结果表明 ,含Mg、Ca分子筛的FCC催化剂具有重油转化能力强、氢转移反应活性高及焦炭选择性好等特点。含Mg、Ca分子筛的引入 ,改进了FCC催化剂的性能 ,这与催化剂酸性发生变化 ,即总酸量以及B酸对L酸的比例增加 ,特别是强酸量减少、中强酸比例提高有关。

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。

用有限元多晶体弹塑性模型预测FCC金属冲压变形后的织构和塑性各向异性

开发出一套适于ＦＣＣ（面心立方）金属的三维弹塑性有限元程序ＦＥＰＭ－３ＤＦＣＣ，该程序将与应变速率无关的多晶体弹塑性模型引入到立方体单元晶粒塑性应变增量的计算中文中．以Ａｌ板为例用ＦＥＰＭ－３ＤＦＣＣ程序计算出常温下单向拉伸和压缩、双向压缩、平面应变、面内剪切和厚向剪切等六种典型受力状态下的织构演变和各向异性变化，并对Ａｌ圆管扭曲与拉伸复合加载和Ａｌ圆管冷径缩挤拔加工进行了数值模拟．

FCC金属板成形率无关晶体塑性模拟

金属板材的织构特性及其演化是板材各向异性的主要原因.采用'连续迭代法'确定开动滑移系并计算塑性应变率,以潜在硬化模型描述应变硬化,根据取向分布函数在取向空间中的分布规律将晶体取向分配给各个单元的积分点,建立了弹塑性大变形条件下的率无关多晶体塑性模型,并将其引入动力显式有限元法.对退火铝板筒形件拉深成形过程进行了模拟,并与实验结果进行了对比分析.结果表明,模拟结果与试验结果具有较好的一致性.铝板经过退火处理后,晶体取向主要为两种织构组分共存.在两种织构组分的相互制衡下,冲杯不具有明显的制耳现象.

FCC催化剂上金属污染及其钝化机理

以有害金属对裂化催化剂的污染为基础,分析了镍、钒、铁、钠、钙对分子筛孔结构、酸性的作用以及对催化剂活性、选择性的影响,探讨了金属钝化剂与有害金属的作用、钝化机理和在优化催化剂使用环境、改善产品分布等方面的积极作用,提出了无毒、高效、多功能的金属钝化剂发展方向。

冷轧高纯铝板深冲过程的率无关多晶体有限元分析

金属材料的各向异性对板材成形性能具有很大影响。本文建立了率无关多晶体有限元模型 ,并将取向空间中的晶体取向分配给各个单元的积分点。从而对面心立方金属轧制板材冲压过程中制耳的大小和分布 ,采用晶体塑性有限元分析 ,并通过试验结果进行验证。高纯铝板在轧制过程主要形成高强的旋转立方织构 ,织构组分比较单一 ,因此具有明显的制耳现象 ,并且制耳呈 4 5°方位。

fcc过渡族金属晶格动力学的改进分析型EAM模型计算

应用本研究组发展的改进分析型EAM多体势 ,由准谐和近似计算方法具体计算了 8种fcc过渡族金属 (Ag ,Au ,Cu ,Ir ,Ni,Pd ,Pt,Rh)和Al的 [10 0 ],[110 ]和 [111]3个方向的声子谱和晶格摩尔热容 ,并将计算结果与实验结果进行了比较。结果表明 :声子谱在低频率处与实验结果符合得很好 ,在高频率处有偏差 ;计算的晶格摩尔热容与实验结果符合良好。所采用的EAM多体势能较好的反映fcc金属原子间的相互作用。

活性炭基脱硫剂吸附脱除汽油中含硫化合物的研究

以活性炭为载体，采用等体积浸渍负载非贵金属制备了汽油吸附脱硫剂，利用固定床动态吸附法对脱硫剂的吸附性能进行了评价。分别考察了脱硫剂制备条件及固定床动态实验条件对活性炭基脱硫剂吸附脱硫性能的影响。结果表明，活性金属含量为3．0％，焙烧温度为350℃，焙烧时间为1．0～2．0h，吸附温度为120℃，吸附空速为3．0h^-1时，脱硫剂的脱硫率最高，可达55．60％。活性炭载体经硝酸处理后，负载活性组分脱硫剂的脱硫性能得到了较大改善，该脱硫剂更有利于FCC汽油中苯并噻吩类化合物的脱除。

面心立方金属Cu,Ag,Au和Al的自扩散能量计算

为了解面心立方金属(FCC)Cu,Ag,Au和Al中原子的自扩散机制,用改进分析型嵌入原子法(MAEAM)分别计算了这四种金属的第一最近邻(FNN),第二最近邻(SNN)和第三最近邻(TNN)的自扩散过程中的能量.这四种金属的三种扩散机制中的计算结果表明:每一种扩散机制能量曲线图对称,并且在扩散路径中点位置能量最大;每种金属的三种扩散机制中,第一最近邻自扩散最容易发生.

FCC汽油选择加氢脱硫催化剂的研制及其性能评价

以模拟汽油为原料油,在传统的CoMo/γ-Al_2O_3催化剂上添加Fe,K,Mg金属助剂,制备了相应的改性催化剂;研究了金属助剂种类及其负载量对催化剂物化性质及其加氢脱硫选择性的影响;并用XRD,BET,H_2-TPR等技术对催化剂的物化性质进行了表征。实验结果表明,负载0.5%(基于Fe的氧化物质量)Fe的CoMo/γ-Al_2O_3催化剂对FCC汽油具有较好的加氢脱硫选择性,并用于处理大港FCC汽油时可将汽油中的硫含量降至50μg/g以下,辛烷值只损失1～2个单位,达到了欧Ⅳ汽油标准,且Fe改性的CoMo/γ～Al_2O_3催化剂具有较好的稳定性。

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。

酸改性高岭土基质FCC催化剂的反应性能

利用N2吸附法、IR酸性表征、微型和小型反应器等手段研究了改性高岭土基质催化剂的性能特点。结果表明,高岭土经过热和化学改性后形成了一定活性的中孔结构,添加这种新材料制成的FCC催化剂具有较强的抗重金属污染和重质油转化能力。

Ag表面性质的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法,计算了Fcc-Ag晶体及其Ag(111)、Ag(110)与Ag(100)自由表面的能量、几何与电子结构。根据表面能的计算,预测了Ag表面的结构稳定性,结果表明密排Ag(111)面结构稳定性最好,低指数奇异面Ag(100)面次之,Ag(110)面的结构稳定性最差。通过对不同表面几何与电子结构的比较,初步分析了其结构稳定性差异的产生原因。表面原子驰豫不仅引起表面几何结构的变化,而且使表面层的电子结构与键合特性发生改变。驰豫后表面层原子的部分价电子跑到了表面层以上的真空区,使表面层原子的电子态密度峰形发生变化,还新形成了表面态,这是表面能产生的主要原因,而Ag(110)表面相对于Ag(111)与Ag(110)表面具有高表面活性的主要原因则源于其表面层原子显著的结构驰豫。

石嘴山高岭土制备裂化催化剂应用研究

对石嘴山高岭土细粉进行了高温焙烧和碱改性处理 ,并利用XRD、N2 吸附法、IR酸性表征、微型和小型反应器等进行研究 ,结果表明 :高岭土经过热和化学改性形成了一定活性中孔结构 。