废FCC催化剂稀土回收报告
废催化剂中稀土元素回收技术的研究进展
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废催化剂中稀土元素回收技术的研究进展摘要:从稀土行业的发展现状出发,分析当前的形势及发展趋势,在应用数量、稀土含量、所含稀土价格兼顾回收难易程度等方面探讨含稀土废料中稀土元素的回收价值,重点介绍了国内、外稀土废料的回收现状及废催化剂中稀土元素的回收技术进展,加快废催化剂稀土元素回收技术的研发。
关键词:废催化剂稀土元素回收技术1前言稀土元素(REEs)是由化学周期表中的镧(La)和铈(Ce)等15个镧系元素与钇(Y)和钪(Sc)元素共17种元素组成,在自然界中具有独特的物理化学性质和电子层结构,在航天航空等军事领域以及农业、医疗、石油化工、玻璃制造、陶瓷和催化剂等生活领域得到了广泛应用[1]。
随着对稀土的研究深入,稀土逐渐应用于高新技术产业中,被用作显示器的发光材料、磁性材料、储氢材料、激光材料、高温超导材料、精密陶瓷及催化剂等。
随着稀土被广泛应用于各个领域,稀土消费量在逐年增加,中国消费稀土已排在了世界第一位,我国正从稀土原材料的开发向稀土推广应用转变,随着稀土新材料应用的不断增加,形成的稀土固体废物也在不断增加[2]。
稀土固体废弃物中含有大量的稀土资源,稀土是不可再生的资源,所以综合利用稀土固体废弃物意义重大。
稀土属于不可再生且可循环利用资源,是重要的化工原料,更是重要的战略资源,我国关注稀土原材料产品生产的同时,却忽略了含稀土废物的回收利用。
在技术经济允许的条件下,稀土是可以被回收利用的;相反,如果含稀土废物处置不当,又可能造成“二次污染”。
因此,对含稀土废物进行辨识,明确其回收利用价值,进而展开回收技术的开发,无论从资源节约还是环境保护的角度而言,都具有重要的现实意义[3]。
2稀土行业发展现状和趋势近年来,稀土行业虽然在资源保护、产业结构调整、应用产业发展、创新能力提升、管理体系建设等方面取得了一些积极进展,但仍存在一些问题影响行业健康发展,主要表现在私挖盗采、违规生产等问题时有发生;冶炼分离产能扩张过快,生态环境破坏和资源浪费严重,高端应用严重滞后,相关法律体系仍不完善等。
废FCC催化剂的综合回收与利用
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废FCC催化剂的综合回收与利用废FCC催化剂是在炼油过程中产生的一种废弃物,它含有大量的贵金属和稀有金属元素,同时还含有少量的铝、硅等非金属成分。
由于其中的贵金属和稀有金属元素具有很高的价值,因此对废FCC催化剂进行综合回收与利用已经成为一个备受关注的话题。
本文将就废FCC催化剂的综合回收与利用进行深入探讨。
一、废FCC催化剂的成分分析废FCC催化剂的主要成分包括贵金属和稀有金属元素、铝、硅等非金属成分以及各种杂质。
贵金属和稀有金属元素主要包括铂、钯、铑、钽、镍等,它们在催化剂中的含量较高,具有较高的价值。
而铝、硅等非金属成分则是催化剂的基体,它们对贵金属和稀有金属的固载起着重要的作用。
二、废FCC催化剂的综合回收技术废FCC催化剂的综合回收技术包括干法回收、湿法回收、热还原回收等多种方法。
干法回收是指将废FCC催化剂进行高温煅烧,将有机物和焦炭热解掉,得到粉碎后的无机物。
湿法回收是指将废FCC催化剂浸出,然后对溶液进行电解、萃取等方法,得到目标金属。
热还原回收是指将废FCC催化剂与还原剂一起在高温下进行还原反应,将贵金属和稀有金属还原成金属物质。
三、废FCC催化剂的利用途径废FCC催化剂的主要利用途径包括贵金属和稀有金属的回收利用、非金属成分的回收利用以及废FCC催化剂的再生利用。
贵金属和稀有金属的回收利用主要是指将废催化剂中的金属元素提取出来,然后用于制备贵金属催化剂、合金材料等。
非金属成分的回收利用主要是指将废催化剂中的铝、硅等非金属元素进行提取、加工,再用于制备电解铝、硅材料等。
废FCC催化剂的再生利用是指将经过回收处理后得到的废催化剂重新加工,再次用于炼油生产中。
四、废FCC催化剂综合回收与利用的优势废FCC催化剂的综合回收与利用具有多方面的优势。
废FCC催化剂中含有大量的贵金属和稀有金属,对环境造成了严重的污染,而综合回收利用可以减少对环境的影响,有利于生态环境的保护。
废FCC催化剂中的贵金属和稀有金属具有较高的价值,通过回收利用可以有效地节约资源,降低生产成本。
废FCC催化剂的综合回收与利用
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废FCC催化剂的综合回收与利用废FCC催化剂是指离子交换成分催化裂化(FCC)工艺中使用后,因其寿命结束或失效而产生的废弃催化剂。
废FCC催化剂的回收与利用是一项具有重要经济和环境意义的工作。
本文将介绍废FCC催化剂的来源、组成、综合回收与利用的方法以及对环境的影响。
废FCC催化剂来源主要有两个方面,一是自身寿命到期,没有再利用价值;二是因质量不合格而被替换。
废FCC催化剂包含的主要组成元素有铝、硅、钠、钙等。
这些元素是宝贵的资源,如果能够从废催化剂中回收利用,将对资源节约和环境保护起到积极的作用。
废FCC催化剂的综合回收与利用可以通过以下几个步骤来实现。
对废催化剂进行预处理,包括破碎、筛分、焙烧等,以便更好地进行后续处理。
采用物理方法进行分离,如磁选法、重液法等,将废催化剂中的铝、硅等有价值元素分离出来。
然后,采用化学方法进行进一步的提取和分离,如酸浸、碱浸等,将废催化剂中的有价值元素提取出来。
对废催化剂进行再生处理,使其再次成为可用的FCC催化剂。
废FCC催化剂的综合回收与利用对环境有着重要的影响。
废催化剂的回收利用可以减少对自然资源的开采,降低人类对环境的破坏。
通过回收废催化剂中的有价值元素,可以减少对矿产资源的消耗,降低生产成本,提高资源利用效率。
废催化剂的回收利用还可以减少废弃物的产生,降低对垃圾处理设施的负荷,减少环境污染。
废FCC催化剂的综合回收与利用是一项具有重要经济和环境意义的工作。
通过对废催化剂的回收利用,可以实现资源的节约和循环利用,减少对环境的破坏,为可持续发展做出贡献。
需要加强相关技术研究和政策的支持,推动废FCC催化剂的综合回收与利用工作的开展。
废弃FCC催化剂中稀土元素的回收工艺及电沉积机理
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废弃FCC催化剂中稀土元素的回收工艺及电沉积机理废弃FCC催化剂中稀土元素的回收工艺及电沉积机理引言:随着石油加工工业的迅猛发展,石化催化剂在炼油生产过程中扮演着至关重要的角色。
然而,废弃催化剂的处理一直是一个全球面临的难题。
废弃催化剂中含有丰富的稀土元素,如钕、镧、镨等,这些稀土元素的回收对于资源的有效利用具有重要意义。
本文将重点讨论废弃FCC催化剂中稀土元素的回收工艺及电沉积机理。
一、废弃FCC催化剂中稀土元素的回收工艺废弃FCC催化剂的回收工艺主要包括废催化剂的前处理、稀土元素的溶解与分离以及稀土元素的回收与再利用。
(一)废催化剂的前处理废催化剂通常经历废碱洗涤、酸洗涤和烘干等步骤。
废碱洗涤主要利用碱性溶液去除催化剂中的硫化物和部分焦炭;酸洗涤则能够除去催化剂表面积碳,减少催化剂中的杂质。
烘干的目的在于去除洗涤过程中残留的水分,为后续的分离与回收工作做好准备。
(二)稀土元素的溶解与分离经过前处理的废催化剂进一步进行稀土元素的溶解与分离。
通常采用酸浸技术,将废催化剂与酸性溶液反应,将催化剂中的稀土元素转化为可溶性化合物。
常用的酸性溶液包括稀硫酸、盐酸等。
溶解后的废液需要经过沉淀、过滤等操作,将稀土元素与杂质进行分离。
沉淀可以利用氢氧化铵等沉淀剂将稀土元素沉淀下来,然后通过过滤将沉淀分离。
这样便得到了含有稀土元素的溶液。
(三)稀土元素的回收与再利用获得稀土元素的溶液后,通过适当的加热和蒸发,可以将其浓缩。
然后,采用离子交换树脂以及其他分离纯化技术,对稀土元素进行提纯和分离。
最终,我们可以得到高纯度的稀土元素溶液。
这种溶液可以进一步应用于制备新的催化剂,或者通过电沉积方法将稀土元素沉积到电极上。
二、稀土元素的电沉积机理稀土元素的电沉积是指将稀土离子从溶液中通过电解沉积到电极表面的过程。
其机理受到多个因素的影响,主要包括电解液的成分、电场强度和电极材料等。
(一)电解液的成分电解液的成分对于稀土元素的电沉积具有重要影响。
废FCC催化剂的综合回收与利用
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废FCC催化剂的综合回收与利用近年来,由于环境问题越来越受到人们的关注和重视,废弃催化剂的综合回收与利用也得到了越来越多的关注。
废弃催化剂是指在工业生产过程中由于达到活性失效、存在毒害、催化剂浓度过低等原因而被淘汰的催化剂。
废弃催化剂通常含有金属或者贵金属等高价值的成分,如果不能有效地回收和利用,不仅会造成资源的浪费,还会对环境造成污染和破坏。
废弃催化剂的综合回收与利用对于资源的节约和环境的保护具有重要的意义。
废弃催化剂的综合回收与利用可以采取多种方式,其中一个重要的方式是通过化学方法对催化剂进行回收。
可以采取酸溶法将催化剂中的金属等高价值成分溶解出来,然后通过沉淀、过滤、洗涤等步骤得到纯净的金属沉淀物。
接着,可采用还原法将金属沉淀物还原成金属颗粒,并通过过滤、洗涤等手段得到纯净的金属颗粒。
经过烧结或其他工艺处理,可以将金属颗粒制成金属材料或催化剂,实现催化剂资源的再利用。
废弃催化剂的综合回收与利用还可以采用物理方法,如磁选法、浮选法等,对催化剂中的贵金属进行回收和提取。
这些物理方法可以通过贵金属的特性,如磁性、密度等来实现对贵金属的分离和回收。
通过这些方法,可以实现对废弃催化剂中贵金属成分的高效回收和利用。
除了化学和物理方法,废弃催化剂的综合回收与利用还可以采用生物技术。
生物技术通过利用微生物对废弃催化剂中的有机物进行降解和分解,可以有效地降低催化剂中有机物的毒性和污染,从而实现对废弃催化剂的资源化利用。
在废弃催化剂的综合回收与利用过程中,还需要注意对环境污染的控制。
废弃催化剂中的某些成分可能对水、土壤和大气造成严重的污染和破坏。
在回收过程中,应该合理利用各种技术手段,控制和减少废弃催化剂对环境的污染。
废弃催化剂的综合回收与利用是一项重要的工作,对于节约资源和保护环境具有重要的意义。
只有通过各种有效的方法对废弃催化剂进行回收和利用,才能实现催化剂资源的再利用,减少资源的浪费和环境的污染,促进可持续发展的目标的实现。
从废FCC催化剂中回收稀土的研究
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废 F C催化 剂 作 为 有 毒 固体 废 弃 物 , 要 进 C 需
稀土得 到较好的 回收, 点考察萃取 剂浓度、 重 浸
出液 p H值 、 比及 反 萃 取 酸 度 等 对 萃 取 稀 土 的 相
影响。
收 稿 日期 :2 1-70 ;修改 稿 收 到 日期 :2 1.71 。 0 00 —7 0 O0 —5
(. 1 中国石油化工股份有限公司催化 剂分 公司, 北京 10 1;2 0 0 1 .中南大学粉末冶金国家重点实验室)
摘 要 废 F C催化 剂( C 催化裂化 催化 剂 ) 中含有 2 以上 的富 L % a或富 c 稀 土, e 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, 后通过 溶剂萃取 的方 法可 回收稀 土元 然 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
学 领 域 中应 用 的 日益 增加 , 土 元 素 的需 求量 也 稀
1 增 加 , 世 界 稀 土 储 量 是 有 限 的I, 效 、 3益 但 l有 】 合 理 地 利 用 稀 土 资 源 是 目前 急需 解 决 的 问题 。在 废 F C催 化 剂 中 , 土 含 量 约 2 废 F C催 化 C 稀 %, C 剂 中 含有 如 此 高 的 稀 土 , 其 存 在状 态 比较 简单 且 ( 以离 子 形式 或 氧 化 物 状 态 ) 因此具 有 较 高 的 回 ,
的 加速 碳 化 实验 , 究 中部 分 采 用 了废 F C催化 研 C
用 P 0 ( - 基 己基 膦 酸 单 一一 基 己基 酯 , E /H 萃 取 剂 从 盐 酸 介 质 中萃 取 回 收 稀 土 的 方 法 57 2乙 2乙 H H E P) 及 影 响 稀 土 萃 取 的 主 要 因素 。结 果 表 明 , 加 浸 取 酸 浓 度 、 高 浸 取 温 度和 延 长 浸 取 时 间均 有 利 增 升
废FCC催化剂的综合回收与利用
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废FCC催化剂的综合回收与利用随着工业化进程的加快,催化剂作为化工领域的重要工具之一,广泛地被应用于石化、化肥、精细化工、医药等领域。
相应地,产生的催化剂废弃物也逐年增多,给环境和资源带来了很大压力。
因此,催化剂废弃物的综合回收与利用具有非常重要的意义。
在众多催化剂中,FCC催化剂是炼油工业中最为重要和广泛使用的一种。
其主要由沸石、贵金属等组成,并且经过反应后会生成一定量的沉积物,从而导致催化剂失活。
因此,FCC催化剂的废弃物主要包括失活的催化剂和产生的沉积物。
针对这两种废弃物,可以通过以下几种方式进行综合回收与利用:1. 催化剂还原再生:失活的FCC催化剂可以通过还原再生技术进行处理。
该技术通过加入还原剂,使贵金属离子还原成原子状态,并使得沸石晶体结构中存在的铝氧化物逆反应进行还原,使催化剂恢复性能。
经过再生后,催化剂可以重新使用。
2. 沉积物焙烧再生:沉积物是FCC催化剂的主要废弃物之一,可以通过焙烧技术进行处理。
该技术可以将沉积物经过高温处理,使其中的杂质去除,同时恢复其中的铝氧化物、玻璃等有用成分,使沉积物得到再利用。
3. 微波处理:微波加热技术是一种新兴的废弃物处理技术。
通过将FCC催化剂废弃物置于微波反应室中进行加热,可以使得催化剂中的沉积物、钙、磷等杂质解离分解,从而实现催化剂的再生和沉积物的分离。
4. 重金属和稀土元素回收:FCC催化剂中包含较多的贵金属、稀土元素等有价值的金属。
通过对废弃催化剂进行浸取和萃取,可以将其中的有价值金属分离提取,从而实现资源的再利用。
5. 催化剂再生纤维:利用沸石等材料可以制备出催化剂再生纤维。
将失活的FCC催化剂经过化学处理后,将得到纤维状的催化剂再生料。
该料具有较高的比表面积、吸附性能和分子筛性质,可以作为吸附、催化剂等多个领域的良好材料。
通过以上几种技术的综合应用,FCC催化剂废弃物可以实现综合回收和利用,最大程度地减少了污染和浪费,实现了资源的可持续利用,促进了环境的保护和经济的发展。
废FCC催化剂稀土回收报告
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废FCC催化剂稀土回收技术报告2011-5-141 项目背景1.1 意义含分子筛的FCC催化剂在催化裂化过程中已得到普遍使用。
该类催化剂具有活性高、选择性好、稳定性高以及抗毒能力强等特点。
在FCC催化剂中,大量应用了含稀土分子筛的催化剂。
稀土型分子筛催化剂的显著特点是具有较高的热稳定性和抗水蒸气性能,并可改善再生性能;稀土型分子筛催化剂在使用长时间以后,由于种种原因,催化活性降低,催化效率下降,因此可能被作为废弃物处理,造成资源的浪费。
现在,稀土元素的应用范围不断扩展,在国民经济各个领域中的应用越来越多,而其资源则越来越少。
基于以上原因,可以对其中的稀土元素等进行回收再利用。
废FCC催化剂中含有较多的有价元素,如稀土,铝、镍、钒、铜、钴等。
这些资源为不可再生的战略物质,国家鼓励对其再生循环利用。
废FCC催化剂中,稀土含量约2~5%,含量作为矿产开采已是一个相当高的含量了。
另外少量的其它有色金属,随稀土一起回收,不仅增加了收入、降低回收成本,而且净化了环境。
1.2 国内外研究现状及发展趋势国外虽然很重视稀土资源的回收利用,但从废FCC催化剂中回收稀土的研究工作尚未见报道。
在其他废催化剂中有回收稀土的例子。
如,美国专利3888793,将废烃转化催化剂煅烧后再用浸出——离子交换分离技术进行稀土的回收,分别制备高纯的稀土氧化物或再加工制成稀土金属。
催化剂中其它金属元素(Ni、Co、Cu)的回收则是先萃取富集后再用电化学方法进行高纯金属的制备。
虽然这种回收分离技术的成本很高,但其产品的附加值也相当高。
日本用萃取分离法从稀土冶炼残渣中回收低含量稀土。
通过文献查阅,目前尚未发现有关从FCC废催化剂中回收稀土及其有价元素的专利报道。
国内针对废FCC催化剂中有价元素的回收工作尚未开展。
但从各种废料中回收稀土的研究工作很多。
如,采用先焙烧再酸浸的工艺从钕铁硼边角废料中回收稀土;包钢采用浮-磁-重联合流程从强磁尾矿中回收少量稀土;上海耀龙有色金属有限公司用湿化冶金的方法从独居石冶炼过程产生的放射性污水沉淀渣中回收稀土;催化剂齐鲁分公司用碳酸钠沉淀法回收分子筛生产污水中氯化稀土;长岭炼油化工总厂催化剂厂用萃取法回收分子筛滤液中稀土。
废FCC催化剂的综合回收与利用
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废FCC催化剂的综合回收与利用废FCC催化剂是炼油行业中一种重要的废弃物。
由于其含有的贵金属和稀土等珍贵成分,特别是钼、镍、钴等催化剂元素,让人们越来越重视其综合回收与利用。
本文介绍了废FCC催化剂的综合回收与利用的现状和发展前景、主要的回收和利用方法,以及存在的问题和应对方法。
废FCC催化剂是指在催化裂化加工过程中,因达到催化剂使用的寿命而被淘汰的催化剂。
一般情况下,废FCC催化剂含有20-30%的残留油和焦炭,30-50%的硅、钠、铝等氧化物,以及20-30%的钼、镍、钴等珍贵金属和稀土元素。
近年来,废FCC催化剂的综合回收与利用已经引起了广泛的关注。
一方面,废FCC催化剂中含有的贵金属和稀土等珍贵元素具有很高的价值,可以提取出来,用于再利用;另一方面,由于废FCC催化剂中含有大量的氧化物和焦炭等有机物,如果随意处理,就会造成环境污染和资源浪费。
因此,废FCC催化剂的综合回收与利用有着巨大的经济效益和环保价值。
1. 预处理废FCC催化剂在进行后续的提取过程之前,需要经过预处理。
一般的预处理方法包括热处理、浸泡法和酸性处理。
(1)热处理:将废FCC催化剂放入高温炉中进行加热,以去除废催化剂中的水分和挥发物,并烧除残留的油脂和有机物。
这种方法可以减少后续的化学反应和提取过程中的干扰,提高了提取精度。
(2)浸泡法:将废FCC催化剂浸泡在等体积的盐酸或硝酸中,以去除表面的硅和铝等金属氧化物。
这种方法既能简化后续的提取过程,又能提高金属回收率。
(3)酸性处理:将废FCC催化剂放入酸性溶液中进行酸性处理,以去除表面的硫和钠等元素。
这种方法可以提高金属回收率和催化剂重复利用次数。
2. 钼的提取废FCC催化剂中含有大量的钼元素,其提取方法一般包括有机相法、离子交换法和浸出法等。
(1)有机相法:将废FCC催化剂放入有机相溶液中,利用有机相与水相之间的分配作用,将钼元素从废催化剂中提取出来。
(3)浸出法:将废FCC催化剂放入具有一定浓度的盐酸或硝酸中进行浸取,提取出废催化剂中的钼元素。
废FCC催化剂的综合回收与利用
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废FCC催化剂的综合回收与利用废FCC催化剂是炼油厂生产过程中产生的一种废弃物,它在经过一定的使用周期后,就会失去催化活性,无法再继续用于催化裂化反应。
废FCC催化剂对于炼油厂来说既是一种负担,又是一种资源。
目前,废FCC催化剂的综合回收与利用已经成为行业的研究热点,通过高效的回收利用技术,可以将废FCC催化剂转化为宝贵的资源,实现资源的再利用,同时减少对环境的污染。
废FCC催化剂的主要组成是什么?废FCC催化剂通常由沸石、铝、钠、镍、钴等元素组成,其中含有的沸石是其主要成分,而铝、钠、镍、钴等元素则是其活性组分。
在废FCC催化剂中,虽然催化活性已经丧失,但其中的沸石和活性组分仍然具有一定的利用价值。
废FCC催化剂的综合回收与利用有哪些技术路径?废FCC催化剂的综合回收利用主要包括以下几个方面的技术路径:热重复再生技术、物理化学处理技术、资源化再利用技术等。
热重复再生技术是目前应用最为广泛的废FCC催化剂回收利用技术之一,通过高温处理、流化床再生等方式,可以将废FCC催化剂中的有机物、水分等挥发性成分去除,恢复其表面活性,延长其使用寿命。
物理化学处理技术可以将废FCC催化剂中的活性组分分离出来,再生为新的催化剂,实现资源的再利用。
而资源化再利用技术则可以将废FCC催化剂中的沸石提取出来,应用于建筑材料、环保材料等方面,实现废弃物的资源化利用。
废FCC催化剂的综合回收与利用有何意义?废FCC催化剂的综合回收与利用,首先可以减少炼油厂的废弃物排放,降低环境污染;其次可以实现资源的再利用,节约能源、减少原材料消耗,降低生产成本;废FCC催化剂中的活性组分和沸石等有机成分都具有很高的商业价值,通过回收再利用可以创造更多的经济价值。
而且应用于建筑材料、环保材料等方面,还可以为社会和环境做出更多的贡献。
废FCC催化剂的综合回收与利用可行性如何?废FCC催化剂的综合回收与利用技术路径已经比较成熟,热重复再生技术、物理化学处理技术、资源化再利用技术等技术方案已经在实际生产中得到了广泛应用,取得了良好的经济和环境效益。
废FCC催化剂的综合回收与利用
![废FCC催化剂的综合回收与利用](https://img.taocdn.com/s3/m/4d9bb7153d1ec5da50e2524de518964bcf84d284.png)
废FCC催化剂的综合回收与利用废FCC催化剂是指在催化裂化装置中用过一次后,因受到焦碳的污染或失活而无法再继续使用的催化剂。
由于FCC催化剂的成本较高,在不良处理或直接丢弃的情况下将产生较大的经济和环境浪费。
综合回收和利用废FCC催化剂是一项重要的环保产业。
废FCC催化剂的综合回收与利用,首先需要对其进行化学分析。
通过对其成分和性质的分析,确定废FCC催化剂的资源化利用途径。
废FCC催化剂通常含有铝、硅、钠、镍、钒等多种元素,这些元素有很高的资源价值,通过科学的技术手段可以实现有效的回收利用。
废FCC催化剂的资源化利用主要包括以下几个方面:1. 重金属的回收利用。
废FCC催化剂中含有一定的重金属元素,如钠、镍、钒等,这些元素可以通过化学提取、离子交换等技术手段进行回收,用于生产金属化工产品或者在其他工业生产中再利用。
2. 脱除焦碳再生。
废FCC催化剂通常是因受到焦碳的污染而失活的,通过热解或氧化等方法,可以将其中的焦碳去除,再生废FCC催化剂的活性,使其可以重新投入催化裂化装置使用。
3. 废FCC催化剂的降解利用。
废FCC催化剂中含有大量的硅铝酸盐等成分,这些成分在经过适当的处理后可以用于制备沸石、分子筛等化工产品,具有很高的经济价值。
综合回收与利用废FCC催化剂对环境和经济都有着重要的意义。
通过有效的回收利用,可以减少催化剂的资源消耗,降低生产成本,同时减少固体废弃物的排放,减轻对环境的污染。
在废FCC催化剂的综合回收与利用过程中也存在一些挑战。
首先是技术难点,包括焦碳脱除技术、重金属回收技术、化学成分分离技术等方面的技术难题;其次是成本问题,废FCC催化剂的回收与再生过程中需要消耗一定的成本,对于一些小型企业而言可能存在一定的经济压力;最后是政策和法律法规的不完善,相关的回收利用政策和法规需要进一步完善,以推动废FCC催化剂的回收利用行业的健康发展。
为了解决上述问题,需要政府、企业和科研机构的共同努力。
FCC废催化剂综合利用研究
![FCC废催化剂综合利用研究](https://img.taocdn.com/s3/m/433266fe376baf1ffd4fadc0.png)
FCC废催化剂综合利用研究摘要:FCC废催化剂低碳循环处理和资源化利用已成为目前环境学科的难点问题。
现阶段,废催化剂最主要的处理方式仍然是掩埋。
根据国际,当固废中镍元素浸出液浓度超过5mg/L时,就被判定成危险废物,会对环境产生极大的危害。
本文主要阐述了FCC废催化剂的无害化、资源化处理。
关键词:FCC废催化剂;无害化;资源化前言:FCC催化剂是目前石油工业中使用量最大的催化剂品种之一,在使用一段时间后,由于重金属的污染、粒度的细化及积碳等作用,使FCC催化剂中毒失活而废弃。
目前,我国每年报废的FCC催化剂在10万吨以上,如果将废FCC催化剂加以综合回收利用,不仅可以节约大量的La,Ce等稀土金属,而且可以避免废催化剂带来的环境问题,同时可获得一定的经济效益,实现可持续发展。
1 FCC催化剂的基本结构FCC催化剂的基本结构主要是以粘结剂将基质和活性组分(分子筛)结合而成,催化剂中基质占大部分,基质分为活性基质和惰性基质,惰性基质最常用的是高岭土,而活性基质常用的是Al2O3,分子筛的含量随催化剂品种不同而变化,最常用的催化裂化催化剂的活性组分为Y型沸石。
2 FCC废催化剂的危害在催化裂化处理过程中,原料油中Ni、Fe、V等重金属不断地沉积在FCC催化剂,造成催化剂的失活。
因为对FCC废催化剂的回收与利用仍处于探索和试验阶段,所以我国的炼油企业处理废催化剂的最主要的方法就是直接丢弃。
废催化剂经过风吹日晒,其中的可溶性重金属会逐渐排放到大自然中,会对土壤、大气以及水资源造成污染。
即使在对废催化剂进行再利用时,如果不进行相应的前处理,其中废重金属也会对环境造成污染。
所以,在将FCC废催化剂排放前先对其中的有害金属进行预先无害化处理,使其中的可溶性有害重金属被固定或者分离,降低其排放到大自然中造成的污染。
3 FCC废催化剂无害化处理技术对FCC废催化剂进行无害化处理主要有两种方式:脱去废催化剂中的大部分重金属,或者将废催化剂中的重金属通过药剂、高温煅烧等各种方法形成稳定固化的惰性基质,减小废物的毒性及可迁移性。
废FCC催化剂的综合回收与利用
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废FCC催化剂的综合回收与利用废FCC催化剂是炼油过程中产生的一种危险废物,含有大量的油污和重金属元素,对环境造成严重污染。
对废FCC催化剂的综合回收与利用具有重要的环境和经济意义。
本文将从废FCC催化剂的特性、回收处理技术以及利用途径等方面进行探讨,以期为相关研究和工程实践提供参考。
一、废FCC催化剂的特性1. 化学成分:废FCC催化剂主要是氧化铝、硅酸盐、稀土氧化物等。
它还含有大量的油类和重金属元素,如镍、钒、镉等。
2. 物理性质:废FCC催化剂的物理性质包括颜色灰黑、粒径较细、比表面积大等。
3. 环境危害:废FCC催化剂中含有的重金属元素对土壤和水体造成严重污染。
废FCC 催化剂中的油类会对空气造成污染。
1. 热解处理:将废FCC催化剂置于高温下,使其中的有机物和少量的油质燃烧殆尽,得到的产物广泛应用于水泥生产等。
2. 碱浸法:将废FCC催化剂经碱浸处理,使其中的重金属元素溶解出来,再通过沉淀、过滤等处理工艺,分离出重金属离子。
3. 微生物降解法:通过微生物的作用,降解废FCC催化剂中的有机物,减少其对环境的危害。
4. 高温还原法:将废FCC催化剂在高温下还原,使得其中的重金属元素得以回收。
5. 离子交换法:利用离子交换树脂对废FCC催化剂中的金属离子进行吸附和回收。
以上几种处理技术可以根据实际情况结合运用,以实现对废FCC催化剂的有效回收和处理。
1. 金属回收:废FCC催化剂中含有大量的重金属元素,通过适当的处理,可以将这些金属元素回收再利用。
2. 油品回收:废FCC催化剂中的油类可以通过适当的热解处理或化学处理,得到可用的油品。
3. 资源化利用:废FCC催化剂中的氧化铝、硅酸盐等物质可以经过适当处理,用于水泥生产、建筑材料等领域。
4. 再生催化剂生产:通过对废FCC催化剂的处理,可以得到一定质量的再生催化剂,用于炼油过程中的再生利用。
5. 环保材料制备:废FCC催化剂中的氧化铝等物质可以被制备成环保材料,用于环保工程。
稀土废料回收行业分析报告
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稀土废料回收行业分析报告一、定义稀土废料回收是一种对稀土废料进行资源化回收利用的技术,可将其中的稀土元素先进行分离,然后再经过精冶等步骤使其达到一定纯度,用于生产新的稀土材料和产品。
稀土废料回用是一种重要的再利用方式,可减轻对稀土矿的依赖,降低对环境的影响,提高资源的利用效率。
二、分类特点稀土废料回收按来源可分为废弃稀土触媒、废旧稀土永磁材料、废弃稀土坩埚炉和稀土冶炼废弃物等,各具特点。
废弃稀土触媒中含有大量的铈、钕、铈和镨等稀土元素,铈的含量高达10%以上,而废旧稀土永磁材料中则以钕铁硼磁体为主,含有大量稀土元素,铈的含量也在10%左右。
废弃稀土坩埚炉中以镨和钕为主,而稀土冶炼废弃物中包括氧化稀土、氟化稀土和硝酸稀土等。
三、产业链稀土废料回收主要分为四个环节,即废料回收与加工、稀土分离、稀土精制和稀土制品加工,其中涉及到的环节较为复杂。
在废料回收与加工环节中,主要包括废料的来源、收集、预处理、综合利用等;在稀土分离环节中,通过浸出、还原、萃取等技术将混合元素分离出稀土单元;在稀土精制环节中,通过纯化、结晶等技术达到纯度较高的程度;最后在稀土制品加工环节中,将已经纯化的稀土材料生产为各种稀土材料和产品。
四、发展历程稀土废料回收起源于20世纪80年代,当时以美、欧、日为代表的稀土发达国家开始进行研究和试验,一些企业也投入了资金进行探索。
随着稀土资源的日益匮乏和环境问题的日益凸显,稀土废料回收得到了更广泛的关注和投资,在技术和政策支持的推动下,稀土废料回收逐渐成为了一个重要的产业。
五、行业政策文件稀土废料回收是国家鼓励和推广的行业之一,政府近年来发布了一系列促进稀土废料回收利用的政策和文件,如《“十三五”国家战略性新兴产业规划》、《稀土产业发展规划》、《稀土产业中长期发展规划(2016-2020)》等。
这些政策和文件的发布,对于稀土废料回收业的发展起到了有力的引导作用。
六、经济环境稀土废料回收业是一种赚取高额利润的行业,随着地球化学稀土矿的储量和产量逐渐下降,稀土废料回收业有着不可替代的作用。
废催化裂化催化剂稀土元素回收方法综述
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第46卷第10期2018年5月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.46No.10May.2018废催化裂化催化剂稀土元素回收方法综述叶阑珊,吕灵灵,杨 驰,高 玮(青岛惠城环保科技股份有限公司,山东 青岛 266500)摘 要:随着炼油工业的发展,催化裂化催化剂消耗量逐年增加,产生的废催化裂化催化剂也不断增多,其中含有部分稀土元素,由于稀土资源储量有限㊁价格昂贵,在各科学领域中的应用日益增加,且近年来对环境保护的要求越来越高,故如何经济㊁高效地从废催化裂化催化剂中回收利用稀土资源受到学者们的关注,本文总结了几种废催化裂化催化剂稀土元素回收的方法,如酸溶-萃取法㊁酸溶-沉淀法等,以供参考㊂关键词:废催化裂化催化剂;稀土回收;资源化;萃取;沉淀 中图分类号:TF111 文献标志码:A 文章编号:1001-9677(2018)10-0015-03第一作者:叶阑珊(1992-),女,主要从事固体废弃物资源化处理㊂Review on Recycling of Rare Earth Resources from Spent FCC CatalystsYE Lan -shan ,LV Ling -ling ,YANG Chi ,GAO Wei(Qingdao Huicheng Environmental Technology Co.,Ltd.,Shandong Qingdao 266500,China)Abstract :The consumption of catalytic cracking catalysts increases year by year with the development of the refining industry,which leads to the increasing of wasted catalytic cracking catalysts.There are rare earth elements contained in spent FCC catalysts.Due to the limited reserves of rare earth resources with high price,the growing applications in various fields of science,and more attention to the environmental protection in recent years,the ways about how to recycle rare earth resources economically and efficiently from wasted FCC catalysts are focused by more and more researchers.Several methods of recycling rare earth elements from spent FCC catalysts were summarized,such as acidic leaching -solvent extraction and acidic leaching-precipitation.Key words :FCC spent catalysts;recycle rare earth resources;resource recovery;extraction;precipitation催化裂化(FCC)是重质石油烃类在催化剂的作用下反应生产轻质油的主要过程,FCC 催化剂在反应过程中,由于积碳㊁重金属污染等原因使催化剂活性下降,需要定期卸出一部分平衡剂以保证装置内催化剂的催化效果,这个过程产生了大量的FCC 废催化剂㊂随着炼油工业的发展,FCC 催化剂消耗量逐年增加,产生的废FCC 催化剂也不断增多㊂废FCC 催化剂一般含有2%~4%左右的稀土(一般为La㊁Ce),其余大部分为Al 和Si,还含有其他杂元素如Ca㊁Fe㊁Ni㊁V 等㊂稀土元素具有独特的光学㊁电学和磁学物理化学性质,使其在各材料领域广泛使用,稀土元素价格昂贵,其储量有限,故有效㊁合理地利用稀土资源是急需解决的问题[1-2]㊂目前对于催化剂回收稀土的方法的研究大多集中在废催化裂化催化剂上[3],废FCC 催化剂中各金属多以氧化物的形式存在,故一般废剂处理的第一步都采用酸溶的方式将金属转化为金属离子进入溶液中,溶液再进行后续分离㊂本文总结了酸浸-萃取法㊁酸浸-沉淀法等几种废催化裂化催化剂稀土提取的方法㊂1 酸浸-萃取法酸浸-萃取法就是先将废FCC 催化剂中的有效金属离子通过加酸浸出到溶液中,再从浸出酸液中用萃取的方法将稀土元素与其他元素分离㊂关于酸浸过程,研究表明[4],比起有机酸如醋酸㊁柠檬酸㊁甲基磺酸等,无机酸更利于稀土的浸出㊂通过比较常见无机酸 硫酸㊁盐酸和硝酸对废FCC 催化剂的稀土浸出效果发现,硫酸和硝酸对稀土的浸出效果接近,在相同条件下,盐酸对稀土的浸出效果明显优于硫酸和硝酸,这可能是因为硫酸体系和硝酸体系易和稀土离子以及体系中的钠离子形成复盐沉淀而存在于浸渣中,故浸出过程多采用盐酸[5]㊂浸出过程根据原料废剂的不同,通过优化浸出温度㊁固液比㊁酸浓度和酸浸时间等因素可得到最大稀土浸出率[6]㊂有文献报道[7]通过正交实验数据分析得出因素影响的主次顺序为酸浓度≥固液比>温度>时间㊂一般随着浸出剂浓度的增大浸出率呈升高趋势,但稀土浸出液酸度不宜过高,会导致杂质浸出增多,为后续分离造成困难,固液比的减小可增大反应物间的接触面积,增加浸出率,但固液比的增大会造成处理能力的下降,浸出温度㊁浸出时间与浸出率的关系一般呈上升-平缓规律,酸溶过程的反应条件都需结合反应效率和实际生产需要选择[8]㊂由于萃取法处理具有生产能力大㊁分离效率高㊁连续操作性强等优点,目前是国内外回收稀土元素的主要方式,梁新河等[9]通过比较氨水沉淀和萃取法回收稀土的效果,认为萃取回收稀土的回收率高,可达95%,而氨水回收稀土质量较差,且后续处理复杂㊂我国稀土行业现行萃取分离工艺所普遍采用的16 广 州 化 工2018年5月萃取剂主要是P507(2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯)和环烷酸,环烷酸多应用于分离提纯氧化钇[10]㊂何捍卫等[11]将废FCC催化剂用盐酸浸取,浸取液中主要含有稀土稀土元素La和Ce,以及非稀土杂质Al㊁Ca㊁Fe和Na等,采用P507和煤油组成的萃取体系有效地萃取出稀土元素,负载有机相直接用盐酸进行反萃取,除去非稀土杂质,回收稀土元素㊂有专利报道[12]采用上述方式萃取分离的方法萃取出含有稀土离子和一定量铝离子的萃取液后,向萃取液中加入过量碱金属氢氧化物,使铝离子形成可溶于水的偏铝酸盐,经过滤与形成沉淀的稀土离子分离㊂利用萃取过程的萃余液与酸浸后的滤渣混合,然后和此偏铝酸盐滤液反应,并补加碱性物质,之后高温老化,过滤干燥可得作为制备催化剂的载体㊁吸附剂㊁干燥脱水剂的介孔-多孔物质,实现了废物资源化和过程的清洁化㊂卢国俭等[13]采用相似方法,用盐酸从粒度小于20μm㊁污染较重的废石油裂解催化剂中浸出稀土镧铈,浸取液中的镧铈用50%P507+50%磺化煤油进行萃取,适宜条件下,稀土萃取率达94.5%,之后用盐酸反萃取,稀土的反萃取率达94.5%,对反萃取液用草酸进行沉淀,沉淀物灼烧,可获得工业级氧化镧铈产品㊂除P507外,文献中也有报道采用P204[二(2-乙基己基)磷酸酯]作为萃取剂进行废催化剂的稀土回收㊂秦玉芳[7]将含稀土废催化剂用盐酸酸溶,得到含稀土离子浓度为6.34g/L的酸浸液,用碳酸氢铵调节浸出液pH至2,在萃取相比为2︓1的条件下,用体积分数为60%的P204-煤油混合有机相对浸出液进行萃取,该条件下稀土的单机萃取率达94.87%,且与铝有较好的分离效果,用盐酸反萃取后用草酸沉淀稀土,得到的稀土总回收率为91.76%㊂2 酸浸-沉淀法酸浸-沉淀法是指先将废FCC催化剂中的有效金属离子通过加酸浸出到溶液中,再向浸出酸液中加入沉淀剂使稀土以沉淀形式析出㊂酸浸过程与酸浸-萃取一致,本节不多赘述㊂萃取法虽然具有诸多优点,但也存在投资大㊁不经济㊁萃取剂消耗量大等缺点,比起萃取法,沉淀法流程一般比较简单,沉淀剂大多较廉价,在经济性上占明显优势㊂2.1 草 酸用草酸来沉淀稀土离子是目前工业上生产各种单一稀土氧化物最普遍采用的工艺,该法主要是利用草酸稀土粒度粗㊁沉淀完全㊁沉淀能与大多数非稀土元素分离㊁有较好的净化作用等特点,一般是在偏酸性浸取液中加入过量的草酸,得到的白色稀土草酸沉淀质地疏松,容易过滤洗涤,利于稀土元素和Ca㊁Al等杂元素的分离[9,14]㊂得到的草酸稀土沉淀可直接进行高温灼烧,一般无水草酸稀土在约400℃开始分解,到800℃可得氧化稀土,其中草酸镧会生成碳酸盐,为了保证得到的氧化物中不含碳酸盐,一般控制分解温度为850~900℃下,灼烧1.5~2.0h[15]㊂郑文芳[16]在废FCC催化剂酸浸料液中直接加2%的草酸溶液沉淀稀土,发现稀土镧铈与非稀土元素分离效果好,酸浸取液中La和Ce分离效率大于90%㊂沉淀的稀土草酸盐经850℃灼烧,几乎完全转化为氧化镧和氧化铈,且氧化物纯度大于95%㊂李晓霞[17]通过研究发现,草酸沉淀回收浸出液中的稀土离子的方法,简单易行,所得沉淀的结晶性好,易过滤洗涤,稀土与共存元素离子的分离选择性好,采用不同的沉淀方法都能达到技术指标,由于废FCC催化剂酸浸液中含有大量Al3+,但相比较而言,先通过调pH的方式将Al除去后再加入草酸沉淀稀土比直接草酸沉淀法更为简单,且得到的沉淀物纯度更高㊂草酸回收稀土过程加入的草酸量要多于理论用量,研究表明[18]沉淀稀土溶液草酸用量,由沉淀稀土㊁维持稀土沉淀完全和杂质离子络合三部分组成,故需要过量的草酸来维持沉淀完全所需要的草酸和杂质离子所消耗的草酸量㊂因此,实验过程中会产生大量的草酸废水,这就需要在稀土回收工艺之后加入草酸回收工艺㊂刘均云等[19]通过对草酸沉淀废液真空蒸发浓缩并回收盐酸,浓酸后的废液趁热过滤回收草酸稀土,回收草酸稀土后的浓缩废液冷却结晶来回收草酸,回收的盐酸草酸质量满足生产要求直接返回使用㊂除冷却回收外,有专利[20]介绍用无机碳酸盐如碳酸氢铵㊁碳酸铵㊁碳酸氢钠和碳酸钠等与稀土草酸盐物质反应,得到含草酸盐物质的溶液以及含稀土碳酸盐和未反应完全的稀土草酸盐的混合沉淀物㊂不仅使得草酸能够得到回收利用,降低成本,还解决了草酸废水处理的难题㊂2.2 复盐转化沉淀剂草酸价格昂贵,且草酸和稀土反应生成的草酸稀土性质稳定,要将草酸稀土转化为可用的稀土氧化物需要高温焙烧,能耗较大,草酸废水处理工艺繁琐,经济性差,因此有研究者考虑向将稀土离子转化为稀土复盐沉淀,含稀土的铝硅物料酸浸液采用复盐沉淀法可分离稀土与铝等,碱金属硫酸盐采用硫酸铵㊁硫酸钠和硫酸钾中至少一种,一般硫酸盐加入量为稀土复盐沉淀所需理论用量的1.0~2.0倍,稀土复盐沉淀结晶和过滤温度控制在20~90℃之间㊂温度越高,复盐沉淀溶解度越小,越容易析出[21]㊂可采用碱溶的方法将稀土复盐转化为氢氧化钠,再进一步后处理得到所需稀土产品㊂Valentina Innocenzi[22]用硫酸溶解FCC废催化剂,得到的酸浸液pH在0.3左右,再加入NaOH,实验中发现,当pH达到0.7左右时即开始产生复盐沉淀,反应终点至pH=2,稀土的沉淀率可达100%,但沉淀中会有部分杂质Al和S㊂除加NaOH 外,还可以采用Na2SO4㊁NaCl等盐类为钠源,更高效率地得到硫酸稀土钠复盐沉淀㊂孙玉龙等[23]将含钒镍的废FCC/ROC 触媒加入硫酸酸溶后,向酸浸液中加入质量浓度为5%~20%的钠盐,得到稀土复盐沉淀,再将沉淀用质量百分浓度为3%~ 20%的NaOH进行苛化,使稀土形成带氢氧基,再用盐酸酸溶,经过滤,可得到酸不溶物和含稀土余液㊂3 其他方法除常规的酸浸-萃取法和酸浸-沉淀法之外,对于废FCC 催化剂的酸浸液,杂离子含量高,可以先除去其他杂离子,再用较为简单的方式回收稀土㊂何捍卫等[24]通过研究发现,对于Ce含量较低的废FCC催化剂,可先用盐酸酸溶得到强酸性浸出液,再加入氢氧化钠调pH在4.8~5.5范围内时,除钠离子和稀土离子以外的金属离子和磷的总沉淀率可达95wt%以上,而稀土元素的沉淀率为30wt%以下,得到的氯化稀土滤液可直接回用于Na型分子筛的合成中去㊂也有研究者[25]先将废FCC 催化剂焙烧除去附着在表面的有机物,盐酸浸取后,向酸浸液中加入氨水调pH至5.7,除去杂离子后,加入Na2CO3将稀土离子转为碳酸稀土㊂除此之外,还可利用离子树脂交换[26]等方式从酸浸液中提取稀土㊂4 结 语近年来国家对环保要求愈加严格,2016年FCC废催化剂第46卷第10期叶阑珊,等:废催化裂化催化剂稀土元素回收方法综述17列入了新发布的‘国家危险废物名录“,按照国家危险废物的管理要求,FCC废催化剂的产生㊁存储㊁运输㊁处置等过程将受到国家管制,处理成本大幅升高[27]㊂高效㊁经济地将废FCC 催化剂中有效成分回收利用才是解决废FCC催化剂处理问题的根本㊂本公司致力于固体废弃物的资源化,目前已完成废FCC催化剂资源化工艺的工业化,从废FCC催化剂浸取液中提纯稀土元素后,浸取液中富集的Al2(SO4)3可再次应用到FCC催化剂生产中去,成功实现了资源的循环利用㊂参考文献[1] 陈建军,杨庆山.稀土功能材料综述[J].湖南有色金属,2007,23(5):30-33.[2] 苑志伟,孟佳,赵世伟.从废FCC催化剂中回收稀土的研究[J].石油炼制与化工,2010,41(10):33-39.[3] 吴晓峰,董海刚,童伟锋,等.从失效汽车催化剂中回收稀土元素新工艺研究[J].稀土,2015,36(1):000101-000104. 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废FCC催化剂的综合回收与利用
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废FCC催化剂的综合回收与利用作者:吕岩来源:《中国化工贸易·上旬刊》2019年第06期摘要:本文研究FCC废剂出现的源头,详细叙述了FCC废剂的各种处理方法。
未来,填埋技术必然会淘汰。
只能通过回用部分废剂使平衡剂再次使用。
而磁分离也只是降低FCC废剂数量,不能彻底回收二次利用。
未来发展趋势是将FCC废剂作原料,新生废剂或者从中回收有用金属,这样不但能保护环境,还可增加能源的利用价值,并带来一定的经济效益。
关键词:FCC废催化剂;新生;回收;利用1 FCC废催化剂来源及性质FCC废剂的来源主要有三方面:[1-2]其中最大的来源,是FCC配置在工程的过程当中,因为温度高、重金属的有毒作用,这导致催化剂活性降低并且不满足催化裂化反应的需要。
为让FCC配置中的催化剂,能够保持稳定的活性,有必要固定时期补给新鲜剂,并且在再生器中,除去已经失去活性的部分催化剂;第二来源,是因为催化剂在配置里和高速物流、容器壁、还有催化剂的颗粒产生撞击,或者出现热崩的原因,而出现的粒径小于20μm的微小颗粒,而这种微小颗粒无法被一级二级的旋风分离器收走,而是直接被三级旋风分离器收到,此类废剂便会形成三旋细粉;最后一个来源,是催化裂化烟气净化方式的使用,其烟气去硫、去硝泥渣中,收到的催化剂超细粉粒。
废剂的特性如表1。
FCC的反应环节里,原料油带有的毒害物会因为反应的进程,在催化剂里逐渐的积累,致使FCC废剂里聚集大量的沉积物质:Ni,V。
此外,为减小毒害物质以及重金属对催化剂的副作用,很多的炼油厂会在配置里加入很多的钒钝化剂,但是钒钝化剂里一般都带有Sb,Bi等金属物质,一并也会进入到催化剂中。
以上所阐述的重金属数量、品种非常多,同样有必要进行科学的处理,以降低其对水质、土质、以及生态动植物的潜在威胁。
2 FCC废催化剂的处理途径2.1 平衡剂再使用专注FCC废剂的再次利用,我国和外国都进行了许许多多相关的探究。
国外炼制渣油的RFCC配置,占FCC配置的总比例很小,一般是经过FCC配置,除去的废剂当成平衡剂,去供给RFCC配置的回收利用。
催化剂的回收利用实验报告
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催化剂的回收利用实验报告引言催化剂是一种通过增加化学反应速率而不参与反应本身的物质。
其在许多领域中都有广泛的应用,例如工业生产、环境保护和能源开发等。
然而,在使用过程中,催化剂常常会失活或受到污染,导致其效能降低甚至失效。
因此,回收利用催化剂成为了重要的课题,不仅可以提高资源利用效率,还能减少环境污染。
实验目的本实验旨在探索催化剂的回收利用方法,通过实验验证催化剂的回收效果,并评估不同回收方法的有效性。
实验材料•催化剂样品(含铂金、钯金等)•污染物模拟液体(含油、有机溶剂等)•酸性溶液(用于去除污染物)•碱性溶液(用于活化催化剂)•过滤器•烘干器•天平•pH计实验步骤1.将催化剂样品加入污染物模拟液体中,使其受到污染。
2.使用过滤器将污染后的催化剂样品分离出来。
3.将分离出的催化剂样品浸入酸性溶液中,以去除污染物。
4.将去除污染物的催化剂样品用水清洗,并在烘干器中干燥。
5.将干燥后的催化剂样品浸入碱性溶液中,以活化催化剂。
6.将活化后的催化剂样品用水清洗,并在烘干器中干燥。
7.使用天平和pH计对不同回收方法得到的催化剂样品进行质量和酸碱度的测量。
实验结果与分析经过上述实验步骤,我们分别得到了通过过滤、酸性溶液处理和碱性溶液处理三种不同回收方法得到的催化剂样品。
我们对这些样品进行了质量和酸碱度的测量,并进行了对比分析。
实验结果显示,经过过滤的催化剂样品质量相对较高,且酸碱度基本保持在中性范围内。
而经过酸性溶液处理和碱性溶液处理的催化剂样品质量有所下降,但酸碱度均明显改变。
经过分析,可以得出以下结论: 1. 过滤是一种简单且有效的催化剂回收方法,可以较好地分离催化剂和污染物,且对催化剂性能影响较小。
2. 酸性溶液处理可以去除催化剂上的污染物,但会对催化剂造成一定的损伤,导致其质量下降。
3. 碱性溶液处理可以活化催化剂,但处理过程中可能出现部分催化剂失效的情况,导致催化剂质量下降。
结论根据实验结果与分析,我们可以得出以下结论: 1. 过滤是最为可靠和有效的催化剂回收方法,可以保持催化剂的质量和性能基本稳定。
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废FCC催化剂稀土回收技术报告2011-5-141 项目背景1.1 意义含分子筛的FCC催化剂在催化裂化过程中已得到普遍使用。
该类催化剂具有活性高、选择性好、稳定性高以及抗毒能力强等特点。
在FCC催化剂中,大量应用了含稀土分子筛的催化剂。
稀土型分子筛催化剂的显著特点是具有较高的热稳定性和抗水蒸气性能,并可改善再生性能;稀土型分子筛催化剂在使用长时间以后,由于种种原因,催化活性降低,催化效率下降,因此可能被作为废弃物处理,造成资源的浪费。
现在,稀土元素的应用范围不断扩展,在国民经济各个领域中的应用越来越多,而其资源则越来越少。
基于以上原因,可以对其中的稀土元素等进行回收再利用。
废FCC催化剂中含有较多的有价元素,如稀土,铝、镍、钒、铜、钴等。
这些资源为不可再生的战略物质,国家鼓励对其再生循环利用。
废FCC催化剂中,稀土含量约2~5%,含量作为矿产开采已是一个相当高的含量了。
另外少量的其它有色金属,随稀土一起回收,不仅增加了收入、降低回收成本,而且净化了环境。
1.2 国内外研究现状及发展趋势国外虽然很重视稀土资源的回收利用,但从废FCC催化剂中回收稀土的研究工作尚未见报道。
在其他废催化剂中有回收稀土的例子。
如,美国专利3888793,将废烃转化催化剂煅烧后再用浸出——离子交换分离技术进行稀土的回收,分别制备高纯的稀土氧化物或再加工制成稀土金属。
催化剂中其它金属元素(Ni、Co、Cu)的回收则是先萃取富集后再用电化学方法进行高纯金属的制备。
虽然这种回收分离技术的成本很高,但其产品的附加值也相当高。
日本用萃取分离法从稀土冶炼残渣中回收低含量稀土。
通过文献查阅,目前尚未发现有关从FCC废催化剂中回收稀土及其有价元素的专利报道。
国内针对废FCC催化剂中有价元素的回收工作尚未开展。
但从各种废料中回收稀土的研究工作很多。
如,采用先焙烧再酸浸的工艺从钕铁硼边角废料中回收稀土;包钢采用浮-磁-重联合流程从强磁尾矿中回收少量稀土;上海耀龙有色金属有限公司用湿化冶金的方法从独居石冶炼过程产生的放射性污水沉淀渣中回收稀土;催化剂齐鲁分公司用碳酸钠沉淀法回收分子筛生产污水中氯化稀土;长岭炼油化工总厂催化剂厂用萃取法回收分子筛滤液中稀土。
总之,由于稀土等资源的不可再生,人们对其回收利用非常重视。
1.3 本项目的主要研究内容及创新性我国炼油工业发展迅速,炼油过程对FCC催化剂的需求量大幅增加,同时也产生了大量的废FCC催化剂。
据统计,目前中国石化股份公司每年产生废FCC 催化剂达50000吨左右。
废FCC催化剂一方面是国家控制的有毒固体废弃物,需要进行无害化处理。
另一方面又是一种含有价金属如稀土、铝、钒、镍的重要二次资源。
近年这些金属价格的不断攀升,加大了FCC催化剂的生产成本。
催化剂分公司是国内专业生产FCC类催化剂的厂家。
目前每年生产销售此类催化剂近10万吨。
按照国际惯例,催化剂分公司产品在出口中用户就提到使用后的废催化剂的处理问题,为了适应未来国家环保法规与国际的接轨和中石化催化剂在开拓国际市场中处于有利地位,中石化股份公司已开始重视废催化剂的回收循环利用的工作。
废FCC催化剂呈微球形,其中含有一定量的待回收元素,包括2~6%的稀土元素及一些有价的有色金属元素。
大部分金属元素是以离子状态存在。
因此,根据废催化剂的特性及其有价元素最后回收成产品的形式,采用以下方法进行实验:1)采用湿法浸出法浸出所有可溶金属元素。
采用酸性溶液在一定条件下将稀土离子及其他有色金属如Ni、V、Al、Fe、Cu、Co等元素一一浸出。
2)碱法回收铝,采用加入强碱的方法使浸出液中铝生成氢氧化铝后,随着碱的继续加入,氢氧化铝溶解生成偏铝酸盐溶液,其它金属离子则生成沉淀,从而达到分离出铝元素的目的。
3)萃取法回收稀土,除去铝后的溶液采用萃取法从溶液中萃取回收了稀土和钒。
4)离子交换法,采用离子交换法分离萃取得到的溶液中的稀土和钒。
将分离出的钒溶液进行沉钒和煅烧工艺后,得到五氧化二钒产品。
5)水解法,将萃取得到萃余液中加入氨水除杂后,得到含镍溶液,从而回收镍元素。
本项目的主要研究内容是针对大量废FCC催化剂,开发出废FCC催化剂回收综合利用的工艺技术流程,优化工艺条件,取得质量合格的目标回收产品和较高的稀土回收率,提出残渣的主要利用途径,为工业化试验提供数据和技术支持。
因此,研究先进合理的废FCC催化剂处理的节能、清洁生产工艺,实现废FCC 催化剂的回收综合利用,对解决废FCC催化剂对环境的污染问题,降低FCC催化剂的生产成本,实现中石化炼油催化剂工业的可持续发展具有非常重要的意义。
1.4 市场前景分析我国炼油工业发展迅速。
石油的催化炼制作为炼油工业中的一个重要环节其规模也不断扩大,因而FCC催化剂消耗量不断增加,产生的废FCC催化剂也不断增多。
据统计,中石化催化剂分公司目前每年生产FCC催化剂100000吨左右,同时中石化各炼油厂产生废FCC催化剂数量相当可观(约30000吨/年),其中相当一部分含有稀土金属。
废FCC催化剂是一种对环境有害的污染物,但同时又是一种提取有价金属如稀土、镍、钒、铝、铜及钴的二次资源,从中回收的稀土又可作为生产FCC催化剂生产的原料,其它金属盐类也是重要的有色金属原料。
同时,还可生产大量含分子筛的残渣,经适当处理后可用做FCC催化剂的基质材料(取代部分高岭土)、润滑油脱色剂、耐火材料原料、防潮吸湿剂及水泥凝固添加料等。
当前,有色金属资源日益紧张,稀土、铜、钴、镍、钒及铝的价格大幅度上涨,同时环境保护要求日益严格,因此该项目的开发具有良好的应用前景。
第二章项目研究成果2.1 产品达到的技术指标经过一系列实验研究,制备出了所需要的样品,样品的具体指标如下:2.2 项目整体工艺流程本项目针对研究内容从废FCC催化剂中回收有用金属稀土、铝、镍、钒等,开发出废FCC催化剂回收综合利用的工艺技术流程,具体如下:3 废FCC催化剂的浸取实验3.1 浸出反应本实验的第一步就是通过浸取过程,先将废FCC催化剂中的金属浸出来,并考察浸出过程中对金属浸出量的主要影响因素。
当废FCC催化剂粉末中加入一定浓度的盐酸后,在不断的加热和搅拌过程中,有下列主要浸出反应发生:RE2(CO3)3 + 6HCl === 2RECl3 + 3H2O + 3CO2↑Al2O3 + 6HCl === 2 AlCl3 + 3H2OFe2O3 + 6HCl === 2 FeCl3 + 3H2O3.2 实验部分3.2.1 化学组成废FCC催化剂粉末,其主要元素组成见表3.1。
表3.1 原料的主要化学成分分析元素稀土钒镍钴铜钛含量(%) 2.24 0.16 0.64 0.023 0.0033 0.18 3.3 结果与讨论3.3.1 单因素实验过程及结果分析废FCC催化剂在浸取过程中,影响浸出率的因素为盐酸浓度、液固比、浸出温度、浸出时间、搅拌速度等。
各单因素具体实验结果如下。
3.3.1.1 盐酸用量对稀土浸出率的影响表3.2分别为不同浓度的盐酸从废FCC催化剂中浸出稀土和非稀土杂质的结果比较。
可以看出,随着酸度的增加可以提高稀土和杂质的含量。
表3.2浸取液酸度对稀土及主要杂质的浸出量比较浸出量浸出稀土时所加盐酸体积/mL0 500 1000 1500浸出液中RE2O3总量/mg 浸出液中Al含量/ug·ml-1浸出液中Ca含量/ug·ml-1浸出液中Fe含量/ug·ml-1浸出液中P含量/ug·ml-1浸出液中Na含量/ug·ml-10.1370.56×1031.831.240.550.311.1145.48×103548.7136.0685.799.91.1106.38×103631.8152.9660.0124.61.0187.32×103761.8179.5718.6152.43.3.1.2 液固比对稀土浸出率的影响称取1000g废FCC催化剂原料倒入不同烧杯,在相同盐酸浓度下,分别在不同液固比条件下浸取,所得结果见表3.3。
表3.3 相同酸浓度下不同液固比对稀土浸取率的影响盐酸浓度(1.0mol/L)液固比3:1 4:1 5:1 6:1 8:1稀土浸取率(%)36.79 52.86 56.41 63.51 87.48 由表3.3可见,在相同酸浓度下,随着液固比的增加,稀土的浸取率有所增大,当液固比为8:1时,稀土浸取率最大。
当继续增大液固比时会使浸取液体积过大,会使浸出液中元素浓度降低,不利于后续的操作,因此选择液固比6:1较为合适。
3.3.1.3 浸取时间对稀土浸出率的影响称取一定量的废FCC催化剂原料倒入不同烧杯,加入等量去离子水和相同浓度的酸,分别浸取2h、4h、6h、8h和24h后,对浸取液进行处理后,检测不同浸取时间下稀土及杂质的浸出量,所得结果如表3.4所示。
表3.4 不同浸取时间下的浸取结果元素浸取结果/ ug·mL-12h 4h 6h 8h 24h Al 1.21×103 2.76×103 4.02×103 4.29×103 4.86×103 As 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10Ba 1.81 7.63 8.9 10.6 23.1Ca 127.5 198.7 376.2 397.1 398.0 Ce 421.6 556.2 899.5 1.02×103 1.04×103 Co 0.19 1.89 4.88 5.15 5.41Cr 0.11 0.35 0.74 0.69 0.87Cu 0.02 0.29 0.67 0.81 0.67Fe 15.84 47.14 98.3 102.1 101.6 La 268.5 297.1 482.6 558.4 552.9 Mg 1.73 12.69 21.3 23.6 21.7 Mn 1.2 7.73 8.91 10.3 12.8Na 10.2 85.3 106.2 111.3 113.4 Nd 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10Ni 19.7 22.7 48.3 52.1 48.9P 12.1 159.6 179.5 222.8 248.5 Ti 0.24 0.37 0.79 1.21 2.72V 0.01 0.19 0.22 0.26 0.38Y 0.10 0.11 0.18 0.29 0.13由表3.4可以看出,随着浸取时间的增加,废FCC催化剂粉末中被浸出的稀土和杂质含量都在不断增加,当时间超过8h后,随着浸取时间的继续延长,浸取液中的各元素含量基本没有太大变化,所以选择8h较为合适。