废催化剂处理
9页1、石油化工废催化剂中往往含有一些有毒成分,主要是重金属和挥发性有机物,具有很大的环境风险,对其进行无害化处理处置显得尤为重要。此外,石油化工废催化剂中有较高含量的贵金属或其他有价金属,有些甚至远高于某些贫矿中的相应组分的含量,金属品位高,可将其作为二次资源回收利用。对石油化工废催化剂进行综合利用既可以提高资源利用率,更可以避免废催化剂带来的环境问题,实现可持续发展。1、废催化剂有多少?据报道,全球每年产生废催化剂50万70万吨,其中,废炼油催化剂占很大的比例。随着我国炼油催化剂销量的逐年递增,废炼油催化剂的产生量也逐年增加。如果不对废炼油催化剂加以科学管理,其中的有毒有害成分会污染环境并危害人体健康,并且其中的一些贵重金属资源也会流失。因此,对废炼油催化剂进行有效的处理和利用已成为一个十分重要的课题。目前,FCC催化剂的使用量占据了较大的市场份额,约为炼油催化剂总使用量的68.9%;加氢精制、加氢裂化和催化重整催化剂所占比例分别为9.4%,6.2%,3.3%;其他种类的炼油催化剂所占比例约为12.2%。2015年我国石油消费量达到5.85亿吨(估算值),废炼油催化剂的产生量也达到20.7
2、万吨(估算值)。2、主要成分及含量几种催化裂化、加氢精制、加氢裂化和催化重整新鲜催化剂的主要成分及含量见表2。由于催化剂反应活性的需要,有些新鲜催化剂本身就含有有毒有害成分。如加氢精制与加氢裂化催化剂中含有NiO,属于致癌性物质。炼油过程中,原油中的一些有毒有害成分会进入到催化剂中,废炼油催化剂的主要成分及含量见表34。由表3可见,废FCC催化剂表面可能沉积有Ni,V,Fe等重金属,少量的Na,Mg,P,Ca,As,Cu等元素也会沉积在废催化剂上。另外,为了使沉积在催化剂上的重金属活性受到抑制,通常会向系统中加入一定量的钝化剂,而钝化剂中含有Sb,也是一种有毒物质。废加氢精制催化剂上会有Ni和V等金属沉积,根据进料的不同,As、Fe、Ca、Na及黏土等杂质也会沉积在催化剂上使其活性降低甚至失活。因催化重整工艺对原料的要求很严格,故其废催化剂中有毒有害成分很少,废催化剂表面以积碳居多,由于装置运转时间较长,原油中的硫、氮、金属等也会在催化剂表面累积。3、废炼油催化剂的危害废炼油催化剂中可能含有许多有毒有害成分,如NiO,其质量分数大于0.1%时,该废催化剂就属于危险固体废物;又如V,Sb
3、,Ti等,其质量分数大于3%时,该废催化剂也属于危险固体废物。若将废炼油催化剂长时间露天堆放,不仅会占用大量土地资源,其中的有毒有害成分还会随着雨水的冲刷进入水体和土壤,对水体和土壤以及植被和生物等造成危害,并通过食物链危及人体健康。此外,废FCC催化剂的粒径很小,极易被人吸入,从而危害人体健康。4、废催化剂的处理通常会采用一些方法对废炼油催化剂进行再生,再生后的催化剂若达不到反应所需的活性,再根据其成分的不同而采取不同的方法进行处理和利用。4.1再生利用加氢催化剂再生是其一种主要的手段,可以使加氢催化剂资源重复利用,而且催化剂再生费用较低,从经济角度考虑是一个低廉的废催化剂处理方法。催化剂的再生分为器内和器外两种再生方法。器内再生主要是用水蒸汽和空气或氮气和空气,在反应装置内进行烧焦再生。这样可以免除催化剂卸剂时产生的一些毒害物对人的损伤。但器内再生存在着对装置腐蚀,产生局部过热,烧焦时间长,除焦虑低等问题。器外再生是将失活性催化剂卸出反应器,送到再生厂里进行再生。器外再生是可以达到准确控制再生条件,装置的停工时间短,除焦率高等要求。如今美国和欧洲的再生催化剂90%95%是器外再生法
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