專利名稱:廢催化劑處理方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于環(huán)境保護和資源回收綜合利用領(lǐng)域,尤其是對廢催化劑進行無害化處理,回收油、金屬合金、高溫爐渣和硫磺的方法。
背景技術(shù):
廢催化劑的種類很多,本發(fā)明處理的廢催化劑包括化工生產(chǎn)和石油煉制中各種加氫脫硫、加氫脫氮、加氫脫重金屬、加氫精制、加氫裂化、加氫脫芳烴、選擇性加氫裂化、催化重整等工藝過程產(chǎn)生的廢催化劑和合成氨工業(yè)廢棄的脫硫催化劑,即鉬-鈷-氧化鋁體系、鉬-鎳-氧化鋁體系,鉬-鈷-鎳-氧化鋁體系催化劑,廢催化劑上沉積有釩、鎳、鐵等重金屬以及碳。廢催化劑上沉積的釩、鎳、鐵等以及原有的鈷、鉬、鎳等活性中心全部以硫化物的形態(tài)存在于廢催化劑中。這些廢催化劑具有易燃性和毒性,屬于《國家危險廢物名錄》中的危險廢物。
目前廢催化劑的各種處理方法通常是①焚燒,②磨粉,③氧化焙燒,④堿性浸出回收鉬、釩,⑤酸性浸出回收鈷、鎳,⑥廢渣排放。普遍存在著以下幾點問題釩、鉬、鈷、鎳等有價金屬回收不完全,有的甚至只是回收其中的一種或二種有價金屬,回收率較低,通?;厥章手挥?0-80%;廢催化劑吸附有5-15%的油,在焚燒處理時,將油燒掉,既浪費了寶貴的資源,又產(chǎn)生了黑煙、二氧化硫氣體等污染大氣環(huán)境;廢催化劑中的硫作為廢物被處理掉了,而且在焚燒和氧化焙燒過程中,單質(zhì)硫磺和金屬硫化物中的硫均被氧化,轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸蚨廴敬髿猸h(huán)境,造成二次污染;處理后的氧化鋁廢渣,與處理前的廢催化劑相當(dāng),在重量上和體積上都沒有顯著減少,而且氧化鋁廢渣含有約40%水份、沒有浸出的鈷、鎳、鉬、釩等重金屬鹽,具有毒性,仍然屬于危險廢物,通常是長期堆存,或者當(dāng)作普通垃圾直接排放,都可能造成嚴(yán)重的二次污染。綜上可見,目前處理方法和技術(shù)沒有對廢催化劑進行無害化處理,金屬回收率低而且二次環(huán)境污染嚴(yán)重,需要加以改進和完善。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種廢催化劑處理方法,對廢催化劑進行無害化處理和資源回收綜合利用,從廢棄的催化劑中有效回收干餾油、硫磺、金屬(釩、鉬、鈷、鎳)合金和氧化鋁熔渣,金屬回收率高,資源利用完全、不產(chǎn)生二次污染。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是,按下述工藝進行處理1、預(yù)處理將廢催化劑A送到篩分機上篩分,將混在廢催化劑中的惰性瓷球篩出,得廢催化劑B(最好小于20×20mm)。
2、干餾將廢催化劑B送到干餾設(shè)備中,溫度400-800℃連續(xù)干餾處理1-2.5小時,得脫水脫油脫硫后的廢催化劑C(500℃減重量小于2%);連續(xù)干餾產(chǎn)生的干餾氣體經(jīng)除塵,將其中夾帶的廢催化劑粉末回收,返回干餾設(shè)備再處理,除塵后的干餾氣體通過換熱將其中高沸點油、水蒸氣和硫磺混合物冷卻回收,混合物經(jīng)油水分離得粗品油、硫磺和含油廢水;換熱后的干餾氣體經(jīng)過濾后變?yōu)闈崈舻目扇夹缘头悬c氣體,壓縮后泵入儲氣罐中儲存。
3、配料將廢催化劑C送入配料設(shè)備,再按廢催化劑∶助熔劑∶捕集劑∶還原劑重量份比15~25∶2~5∶1∶1的比例加入助溶劑、捕集劑和還原劑,混合均勻得混合料,其中助熔劑為CaO或SiO或CaO和SiO混合物、捕集劑為Fe3O4或鐵屑或Fe3O4和鐵屑混合物,還原劑為焦炭或無煙煤。
4、高溫熔煉將混合料加入到密閉式熔煉爐中,在1500-1900℃高溫下熔融分解,轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴隗w和熔煉尾氣,熔融體排出后降溫自然分離出高溫爐渣和金屬合金,高溫爐渣可作為建筑材料生產(chǎn)原料利用,金屬合金售出再利用;熔煉尾氣通過除塵將其中夾帶的粉塵回收,粉塵返回密閉式熔煉爐再處理,除塵后的尾氣進入噴淋洗滌裝置和脫硫裝置,在堿性洗水(濃度1-5%NaOH溶液)作用下,對熔煉尾氣進行降溫、除塵、脫硫處理,洗液經(jīng)收集后過濾,濾液重復(fù)使用,濾渣返回干餾設(shè)備重復(fù)處理;氣體經(jīng)過濾后轉(zhuǎn)變?yōu)闈崈舻目扇夹詺怏w,壓縮后泵入儲氣罐中儲存;儲氣罐中的可燃?xì)怏w,為連續(xù)干餾設(shè)備提供熱源,燃燒尾氣經(jīng)排放口排放。
本發(fā)明的有益效果是1、將無害化處理的環(huán)保理念引入到廢催化劑處理領(lǐng)域,在處理廢催化劑的每一個過程和環(huán)節(jié)中,采取清潔生產(chǎn)工藝,不產(chǎn)生二次污染物;同時,對廢催化劑中的各種成份和物質(zhì)進行回收,使之資源化,最大限度地利用廢催化劑這一寶貴資源。
2、將廢催化劑中殘留的有機物質(zhì)進行回收利用,通過干餾處理,高沸點干餾氣體以干餾油的形式回收;低沸點干餾氣體和熔煉產(chǎn)生的熔煉尾氣,通過凈化處理后,轉(zhuǎn)變?yōu)闈崈裟茉矗瑑Υ嬖趦夤拗?,作為連續(xù)干餾設(shè)備熱源回收利用。
3、將廢催化劑中硫進行回收。廢催化劑中殘留硫磺通過干餾處理,使之升華回收,金屬硫化物中的硫通過熔煉轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧呛蠡厥?和硫磺一起回收的還有高溫熔煉產(chǎn)生的碳黑)。
4、將廢催化劑中有價金屬(鈷、鉬、鎳、釩等)進行回收。廢催化劑中有價金屬均以硫化物的形式存在,通過高溫熔煉,金屬硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘俸土蚧牵@些金屬相互熔融形成合金,通過回收合金達(dá)到回收有價金屬的目的,回收率達(dá)93%以上。
5、將廢催化劑載體進行回收,載體占廢催化劑重量50%以上,通過高溫熔融反應(yīng),催化劑載體轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒無害的高溫爐渣,可以作為普通的建筑材料和生產(chǎn)原料利用,有效節(jié)約利用資源又避免了二次污染。
圖1傳統(tǒng)的廢催化劑處理方法流程圖。
圖2本發(fā)明的廢催化劑處理方法流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合圖2詳細(xì)說明本發(fā)明廢催化劑處理方法。
實施例1按下述工藝方法對石油煉制的廢催化劑進行處理1、預(yù)處理將廢催化劑A送到篩分機01上篩分,將混在廢催化劑中的惰性瓷球H篩出,得到顆粒小于20×20mm的廢催化劑B。
2、干餾把廢催化劑B送到提升料斗中,通過提升料斗提升,將廢催化劑B送到干餾設(shè)備進料斗02中,再供給到干餾器03中,保持干餾器03中溫度500-600℃,將廢催化劑B連續(xù)干餾處理2小時,轉(zhuǎn)變?yōu)槊撍撚兔摿蚝蟮膹U催化劑C,輸送到干餾設(shè)備出料斗中,通過出料器將廢催化劑C取出;連續(xù)干餾產(chǎn)生的干餾氣體J,進入除塵裝置08,通過除塵裝置08將干餾氣體J夾帶的廢催化劑粉末I回收,廢催化劑粉末I返回進料料斗02再處理,除塵后的干餾氣體K進入換熱裝置09,通過換熱將干餾氣體K中混合物M(高沸點油、水蒸氣和硫磺)冷卻回收下來,混合物M進入油水分離裝置11中,經(jīng)分離得到粗品油O、硫磺P和含油廢水G,換熱后的干餾氣體L溫度已降到室溫,通過活性炭過濾裝置10過濾后變?yōu)闈崈舻目扇夹缘头悬c氣體N,氣體N經(jīng)氣體壓縮器18泵入儲氣罐19中儲存。
3、配料將廢催化劑C送入配料設(shè)備04,在配料設(shè)備04中按照工藝要求加入助熔劑AA、捕集劑BB和還原劑CC,助熔劑為CaO、捕集劑為Fe3O4,還原劑為焦炭,混合均勻的混合料D。
4、高溫熔煉將混合料D送入密閉式等離子體熔煉爐進料料斗05,控制進料速度,將混合料D連續(xù)加入到等離子體熔煉爐06中,在電能DD作用下,混合料D在1800-1900℃高溫下熔融分解,轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴隗wE和熔煉尾氣T。熔融體E通過放料口放出,進入熔體顯熱回收裝置07,通過熱交換后,熔融體E一分為二,上層為高溫爐渣F,下層為金屬合金G,高溫爐渣F經(jīng)破碎后可作為建筑材料的生產(chǎn)原料利用,金屬合金G經(jīng)破碎后出售。等離子體熔煉爐產(chǎn)生的熔煉尾氣T,首先進入除塵裝置12,將熔煉尾氣T夾帶的粉塵EE回收,粉塵EE返回等離子體熔煉爐進料料斗05再處理。除塵后的氣體U進入噴林洗滌裝置13和脫硫裝置14,在濃度3%NaOH堿性溶液XX作用下,對氣體U進行降溫、除塵、脫硫處理,堿性洗液X、Y經(jīng)收集后通過過濾裝置16過濾,濾液XX返回重復(fù)使用,濾渣Z返回連續(xù)干餾設(shè)備進料料斗02重復(fù)處理。氣體W經(jīng)活性炭過濾裝置15過濾后轉(zhuǎn)變?yōu)闈崈舻目扇夹詺怏wR,氣體R經(jīng)氣體壓縮器17泵入儲氣罐19中儲存。儲氣罐19中的可燃?xì)怏w,經(jīng)阻火器20和燃燒器21為連續(xù)干餾設(shè)備提供熱源,燃燒尾氣YY經(jīng)排放口22排放。
實施例2按照實施例1所述方法對石油工業(yè)加氫精制廢棄的催化劑進行處理1、預(yù)處理將混在廢催化劑中的惰性瓷球篩出,得到小于20×20mm的廢催化劑B。
2、干餾將廢催化劑B送到干餾設(shè)備中,溫度550℃連續(xù)干餾處理1.5小時,得脫水脫油脫硫后500℃減重量小于2%的廢催化劑C;連續(xù)干餾產(chǎn)生的干餾氣體,將其中夾帶的廢催化劑粉末回收,返回干餾設(shè)備再處理,除塵后的干餾氣體通過換熱將其中高沸點油、水蒸氣和硫磺混合物冷卻回收,混合物經(jīng)油水分離得粗品油、硫磺和含油廢水;換熱后的干餾氣體經(jīng)過濾后變?yōu)闈崈舻目扇夹缘头悬c氣體,壓縮后泵入儲氣罐中儲存;3、配料將廢催化劑C送入配料設(shè)備,再按廢催化劑∶助熔劑∶捕集劑∶還原劑重量份比22∶3∶1∶1加入助熔劑SiO、捕集劑鐵屑和還原劑無煙煤,混合均勻得混合料;4、高溫熔煉將混合料連續(xù)加入到密閉式等離子體熔煉爐中,在1850-1900℃高溫下熔融分解,轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴隗w和熔煉尾氣,熔融體排出后通過熱交換分離出高溫爐渣和金屬合金,高溫爐渣經(jīng)破碎后可作為建筑材料利用,金屬合金出售;熔煉尾氣通過除塵將其中夾帶的粉塵回收,粉塵返回密閉式等離子體熔煉爐處理,除塵后的氣體進入噴淋洗滌裝置和脫硫裝置,在濃度4%NaOH溶液作用下,對氣體進行降溫、除塵、脫硫處理,洗液經(jīng)收集后過濾,濾液重復(fù)使用,濾渣返回干餾設(shè)備重復(fù)處理;熔煉尾氣經(jīng)過濾后轉(zhuǎn)變?yōu)闈崈舻目扇夹詺怏w,壓縮后泵入儲氣罐中儲存;儲氣罐中的可燃?xì)怏w,為連續(xù)干餾設(shè)備提供熱源,燃燒尾氣經(jīng)排放口排放。
本發(fā)明處理對象除了文中提到的廢催化劑以外,其它廢棄的以氧化鋁、氧化硅為載體的金屬催化劑、尾礦、含重金屬工業(yè)廢渣、電鍍廢渣等均適用于本處理方法。
密閉式熔煉爐,除了采用等離子體產(chǎn)生高溫場以外,也可選用電弧、微波、電子束等以電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿姆绞健?br>
權(quán)利要求
1.廢催化劑處理方法,其特征在于按下述工藝進行處理(1)、預(yù)處理將廢催化劑A送到篩分機上篩分,將混在廢催化劑中的惰性瓷球篩出,得廢催化劑B;(2)、干餾將廢催化劑B送到干餾設(shè)備中,溫度400~800℃連續(xù)干餾處理1~2.5小時,得脫水脫油脫硫后的廢催化劑C;連續(xù)干餾產(chǎn)生的干餾氣體,將其中夾帶的廢催化劑粉末回收,返回干餾設(shè)備再處理,除塵后的干餾氣體通過換熱將其中高沸點油、水蒸氣和硫磺混合物冷卻回收,混合物經(jīng)油水分離得粗品油、硫磺和含油廢水;換熱后的干餾氣體經(jīng)過濾后變?yōu)闈崈舻目扇夹缘头悬c氣體,壓縮后泵入儲氣罐中儲存;(3)、配料將廢催化劑C送入配料設(shè)備,再按廢催化劑∶助熔劑∶捕集劑∶還原劑重量份比15~25∶2~5∶1∶1加入助熔劑、捕集劑和還原劑,混合均勻得混合料;(4)、高溫熔煉將混合料加入到密閉式熔煉爐中,在1500-1900℃高溫下熔融分解,轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴隗w和熔煉尾氣,熔融體排出后降溫自然分離出高溫爐渣和金屬合金售出再利用;熔煉尾氣經(jīng)除塵將其中夾帶的粉塵回收,粉塵返回密閉式熔煉爐再處理,除塵后的氣體進入噴淋洗滌裝置和脫硫裝置,在堿性洗水作用下,對氣體進行降溫、除塵、脫硫處理,洗液經(jīng)收集后過濾,濾液重復(fù)使用,濾渣返回干餾設(shè)備再處理;氣體經(jīng)過濾后轉(zhuǎn)變?yōu)闈崈舻目扇夹詺怏w,壓縮后泵入儲氣罐中儲存;儲氣罐中的可燃?xì)怏w,為連續(xù)干餾設(shè)備提供熱源,燃燒尾氣經(jīng)排放口排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢催化劑處理方法,其特征在于按下述工藝進行處理(1)、預(yù)處理篩分得到顆粒小于20×20mm的廢催化劑B;(2)、干餾干餾溫度500-600℃連續(xù)干餾處理2小時,得脫水脫油脫硫后500℃減重量小于2%的廢催化劑C;(3)、配料將廢催化劑C送入配料設(shè)備,再按廢催化劑∶助熔劑∶捕集劑∶還原劑重量份比20∶2∶1∶1加入助熔劑、捕集劑和還原劑,混合均勻的混合料,助熔劑為CaO或SiO或CaO和SiO混合物、捕集劑為Fe3O4或鐵屑或Fe3O4和鐵屑混合物,還原劑為焦炭或無煙煤;(4)、高溫熔煉密閉式熔煉爐為密閉式等離子體熔煉爐,熔融分解溫度為1800-1900℃,堿性洗水為濃度1-5%NaOH溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的廢催化劑處理方法,其特征在于密閉式熔煉爐為以電弧、微波、電子束方式產(chǎn)生高溫場的密閉式熔煉爐。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境保護和資源綜合利用領(lǐng)域,尤其是對廢催化劑進行無害化處理的方法。廢催化劑處理方法為1、預(yù)處理2、干餾溫度400-800℃連續(xù)干餾處理1-2.5小時,得脫水脫油脫硫后的廢催化劑C,干餾氣體回收,3、配料將廢催化劑C送入配料設(shè)備,再按廢催化劑∶助熔劑∶捕集劑∶還原劑重量份比15~25∶2~5∶1∶1的比例加入助溶劑、捕集劑和還原劑,混合均勻得混合料;4、高溫熔煉在1500-1900℃高溫下熔融分解,轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴隗w和熔煉尾氣,經(jīng)處理再利用。本發(fā)明將無害化處理的環(huán)保理念引入到廢催化劑處理領(lǐng)域,處理過程中不產(chǎn)生二次污染物;對廢催化劑中的各種成分和物質(zhì)進行回收,金屬回收率達(dá)93%以上,最大限度地利用廢催化劑這一寶貴資源。
文檔編號C22B7/00GK1557977SQ20041002109
公開日2004年12月29日 申請日期2004年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月20日
發(fā)明者董金慶, 劉瑞廣, 梁昌雄, 袁善琪 申請人:大連東泰產(chǎn)業(yè)廢棄物處理有限公司