CN102978409A

CN102978409A - 一种从废炭基触媒中回收重金属钯的方法

Info

Publication number: CN102978409A
Application number: CN2012105710188A
Authority: CN
Inventors: 段锋; 张丽徽; 胡爱凤; 芮其宣; 刘坚
Original assignee: Anhui University of Technology AHUT
Current assignee: Anhui University of Technology AHUT
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明提供一种从废炭基触媒中回收重金属钯的方法，属于催化剂重金属回收技术领域。该回收方法首先将废炭基触媒加入到流化床处理炉中使其在热空气作用下呈悬浮流化状态，在悬浮流化状态中燃烧脱除有机物质，二次风或氧气通入炉体上部辅助燃烧；通过监控炉内的压差变化，不定期从炉体下部排出焚烧后的大颗粒含重金属废渣；重力除尘器出来的高温烟气经过预热器预热冷空气，预热器出来的高温烟气经过骤冷塔后进入布袋除尘器除尘后由烟囱排出；小颗粒的含重金属废渣通过重力除尘器、预热器及布袋除尘器联合回收。本发明方法具有设备结构简单、操作方便、废触媒颗粒适应性强、热效率高、安全、连续以及稳定等特点。

Description

一种从废炭基触媒中回收重金属钯的方法

技术领域

本发明属于催化剂重金属回收技术领域，具体涉及一种从废炭基触媒中回收重金属钯的方法。

背景技术

钯/活性炭触媒广泛应用于医药和化学工业中。例如在生产聚对苯二甲酸乙二醇酯（简称聚酯或PET）、甲苯二异氰酸酯合成及己内酰胺精制、纯对苯二甲酸（PTA）加氢精制等反应均采用钯/活性炭触媒。经过长期使用后,触媒中的钯被杂质污染而失去活性,成为废触媒。由于钯是贵金属,资源稀少,价格昂贵, 因此其回收价值相当大。

目前从废炭基触媒中回收钯,主要有三种方法：（1）高温氯化挥发法处理；高温下在废物料中通入含CO及Cl₂的混合气体,使钯与其反应生成氯化物后挥发,然后用水吸收,钯的挥发回收率达97%。但这种方法的缺点是需用有毒、危险的试剂处理触媒。（2）湿法处理；首先用CCl₄浸出,除去物料中的有机物,然后加入NaOH溶液和Cl₂,使溶液pH值降至9.4以下,再加入浓盐酸使钯溶解,最后用联氨溶液还原得到金属钯。该法对被高沸点焦油有机物污染的钯催化剂的回收较为适用,但其缺点在于流程长、成本高、钯回收率低。（3）焚烧法处理；在高温氧化条件下将炭燃烧成CO₂挥发除去,燃烧残渣经甲酸还原后用盐酸和氧化剂(氯气、过氧化氢、硝酸等)溶解钯,钯的溶解回收率一般95%以上,所得溶液再精制成金属钯产品。

目前焚烧法是较为常用的从废炭基触媒中回收钯的方法之一，但其多数应用在焙烧炉中，但其能耗较高，连续性操作差，物料分批次进行焙烧会导致炉温波动较大，而且焙烧炉尾气处理装置能力有限，排放的尾气中含有一定数量的粉尘，尤其是重金属含量达到一定浓度时就会危害人的身体健康。

流态化技术自1921年发明以来, 其热容量系数大、热效率高、密封性能好和停留时间可任意调节等特点为物料的连续处理提供了最为有利的条件，因而成为工业界处理颗粒状物料最为有效的手段之一。流态化处理废炭基触媒同焙烧处理、热化学处理相比，突出的优点是能耗低、单台设备生产能力大，且省时省力、对应污染物排放小。目前使用流态化技术回收废炭基触媒中重金属的方法未见报道。

发明内容

本发明针对目前高温焚烧法在处理废炭基触媒中出现的能耗高、热效率低、污染物排放等问题，提供一种从废炭基触媒中回收重金属钯的方法，该方法具有设备结构简单、操作方便、废触媒颗粒适应性强、热效率高、安全、连续、稳定等特点。

本发明所提供的一种从废炭基触媒中回收重金属钯的方法具体步骤如下：

（1）首先将废炭基触媒a由废炭基触媒料仓1经触媒加料器2与辅助燃料b混合后通过气塞5，由螺旋加料器7加入到流化床处理炉8的密相区，主风机11提供的冷空气c通过预热器10成为热空气d后，由炉体风室、布风板进入流化床处理炉8中；

（2）所述废炭基触媒a在热空气d的作用下呈悬浮流化状态，在悬浮流化过程中燃烧脱除有机物质，流化床处理炉8内的温度为800℃～900℃，二次风或氧气e通入炉体上部辅助燃烧，提高炉体上部的温度，通过监控炉内的压差变化，不定期从炉体下部排出焚烧后的大颗粒的含重金属钯的废渣f；

（3）经过所述步骤（2）处理后的含重金属钯的高温烟气从流化床处理炉8的上部出口进入重力除尘器9中，所述流化床处理炉8出口高温烟气的温度为800℃，所述重力除尘器9外加保温材料用于保温，增加废炭基触媒在高温区的停留时间，所述重力除尘器9出来的高温烟气经过预热器10预热冷空气c，所述预热器10出来的气体经过骤冷塔12后进入布袋除尘器13除尘后由烟囱15排出，所述骤冷塔12的冷水g由水泵14提供，所述骤冷塔12的操作温度为25℃-85℃，小颗粒的含重金属钯的废渣f通过重力除尘器9、预热器10、布袋除尘器13联合回收。

在升温阶段，所述废炭基触媒a与辅助燃料b的质量比为1：5，所述废炭基触媒a加入炉内主要承担惰性粒子的作用，所述辅助燃料b主要承担预热炉体的作用，等流化床处理炉8内温度上升到800℃后，利用废炭基触媒中有机物的燃烧提供热量，停止加入辅助燃料，增加废炭基触媒a加料量。

本发明针对目前常规焙烧炉或焚烧炉处理废炭基触媒中出现的难以连续化操作的问题，提出如下解决措施：

Figure 2012105710188100002DEST_PATH_IMAGE001

本发明中流化床处理炉通过添加一部分辅助燃料来预热炉体，当炉内操作温度稳定在800℃后可减少或停止辅助燃料的加入量。由于废原料中的有机物成分，对钯有很强的束缚作用。因此需要反应温度处于800~900℃范围之内燃烧脱除有机物，而废炭基触媒可通过螺旋加料器连续加入处理炉。

本发明与常规焙烧炉和传统流化床处理炉的主要区别在于其内部没有充填石英砂等其他惰性粒子或惰性载体，目的是利用废炭基触媒脱除有机物后剩余产品来替代惰性粒子，这样一方面可以避免使用石英砂作床质后产生的重金属二次分离问题。还可以利用剩余产品的热惯性，进一步强化废炭基触媒与气体间的传热与传质性能。相比常规焙烧炉或焚烧炉，本流化床处理炉具有传热系数大、热效率高、操作可靠等诸多优点。

本发明针对目前常规焙烧炉或焚烧炉处理废炭基触媒中出现的热效率低问题，本发明调整处理炉的送风量，同时可以控制废炭基触媒在床内的停留时间，最大限度的在炉内脱除废炭基触媒中有机物；为保证炉内高温区间的范围，在处理炉中上部可通入部分二次空气或氧气辅助燃烧；燃烧产生的烟气可通过预热器预热主风；这样可以使热量的配置更为有效、合理。

本发明针对处理后残渣的回收问题，采用联合回收的方案。较大颗粒的残渣保留在处理炉内，通过监控炉压的变化，不定期从炉体下部排出部分残渣。被携带出炉体的较小粒径范围的颗粒残渣首先会进入一有保温装置的重力除尘器，这样除了可以直接回收颗粒残渣，还可以增加其在高温区的停留时间。产生的烟气由气体出口排除后，先后进入热交换器、骤冷塔、布袋除尘器进行热交换及除尘处理后，由烟囱排出。这样可以通过热交换器、布袋除尘器回收很小颗粒范围的残渣。

本发明具有以下优点：

（1）与高温氯化挥发法及湿法处理相比，本发明不需要使用有毒、危险的试剂来处理触媒，而同样能够得到较高回收率。

（2）与常规焚烧法相比，本发明生产能力大、热效率高，而且处理后的重金属废渣回收完全。另外可通过调节废炭基触媒在流化床内停留时间的长短，使成品达到预期目标，操作易于控制。

（3）操作灵活，可连续稳定安全运行，系统控制和维修简单，故障少，建造费用和投资费用低。

（4）利用废炭基触媒脱除有机物后剩余产品来替代惰性粒子，这样一方面可以避免使用石英砂作惰性粒子后产生的重金属二次分离问题，还可以利用废渣粒子的热惯性，与常规焚烧处理相比，进一步强化废炭基触媒与气体间的传热与传质性能，进一步提高热利用效率。

（5）通过控制废炭基触媒在床内的停留时间以及在处理炉中上部通入部分氧气辅助燃烧，最大限度在炉内脱除废炭基触媒中有机物；燃烧产生的烟气通过预热器预热主风；这样使热量的配置更为有效、合理。

（6）通过炉内排渣、重力除尘器、换热器以及布袋除尘器或陶瓷除尘器的联合使用，最大限度地提高重金属的回收率，同时减少产生烟气对环境的影响。

附图说明：

图1 是本发明回收金属钯工艺流程示意图。

图中：1：废炭基触媒料仓；2：触媒加料器；3：辅助燃料料仓；4：辅助燃料加料器；5：气塞；6：二次风机；7：螺旋加料器；8：流化床处理炉；9：重力除尘器；10：预热器；11：主风机11；12：骤冷塔；13：布袋除尘器；14：水泵；15：烟囱；a：废炭基触媒；b：辅助燃料；c：冷空气；d：热空气；e：二次风或氧气；f：含重金属钯的废渣；g：冷水。

具体实施方式：

废炭基触媒a由废炭基触媒料仓1经触媒加料器2与辅助燃料b混合后通过气塞5，由螺旋加料器7加入流化床处理炉8的密相区。在升温阶段，废炭基触媒a与辅助燃料b的配比为1：5，废炭基触媒a加入炉内主要承担惰性粒子的作用，辅助燃料b主要承担预热炉体的作用。等流化床内温度上升到800℃后，停止加入辅助燃料，增加废炭基触媒a加料量。主风机11提供的冷空气c升压至5000Pa后，通过预热器10后，预热至200℃后由炉体风室、布风板进入炉体8，布风板由不锈钢板与风帽组成，布风板开孔率为4%，每个风帽有4个小孔，小孔出口风速为35 m/s。废炭基触媒在热空气d的作用下呈悬浮流化状态，在悬浮流化过程中燃烧脱除有机物质。二次风或氧气e通入炉体上部辅助燃烧，提高炉体上部的温度，二次风与一次风的体积比为15：85。通过监控炉内的压差变化，不定期从炉体下部排出焚烧后的大颗粒含重金属废渣f，具体操作时，监控炉内密相区与炉体出口这两点之间的压差△P，当升温阶段结束以及停止加入辅助燃料时，压差为△P1；由于重金属钯在密相区持续被回收，床内压差△P逐渐增大，等待△P=（1.8～2）△P1时，从炉体下部排出一部分焚烧后的大颗粒含重金属钯废渣f，使得炉内压差减小到△P1，保证炉内正常流化状态。炉内风速为1.5 m/s, 废炭基触媒a在炉内停留时间为2-3s。流化床处理炉8出口高温烟气的温度为800℃。重力除尘器9外加以保温材料，增加废炭基触媒在高温区的停留时间，重力除尘器9出来的高温烟气经过预热器10预热冷空气c，预热器10出来的气体经过骤冷塔12后进入布袋除尘器13除尘后由烟囱15排出。骤冷塔12的冷水g由水泵14提供，骤冷塔12操作温度为50℃。小颗粒含重金属废渣f通过重力除尘器9、预热器10、布袋除尘器13联合回收。

Claims

1.一种从废炭基触媒中回收重金属钯的方法，其特征在于该方法具体步骤如下：

（1）首先将废炭基触媒（a）由废炭基触媒料仓（1）经触媒加料器（2）与辅助燃料（b）混合后通过气塞（5），由螺旋加料器（7）加入到流化床处理炉（8）的密相区，主风机（11）提供的冷空气（c）通过预热器（10）成为热空气（d）后，由炉体风室、布风板进入流化床处理炉（8）中；

（2）所述废炭基触媒(a)在热空气（d）的作用下呈悬浮流化状态，在悬浮流化过程中燃烧脱除有机物质，流化床处理炉（8）内的温度为800℃～900℃，二次风或氧气（e）通入炉体上部辅助燃烧，提高炉体上部的温度，通过监控炉内的压差变化，不定期从炉体下部排出焚烧后的大颗粒的含重金属钯的废渣（f）；

（3）经过所述步骤（2）处理后的含重金属钯的高温烟气从流化床处理炉（8）的上部出口进入重力除尘器（9）中，所述流化床处理炉（8）出口高温烟气的温度为800℃，所述重力除尘器（9）外加保温材料用于保温，增加废炭基触媒在高温区的停留时间，所述重力除尘器（9）出来的高温烟气经过预热器（10）预热冷空气（c），所述预热器（10）出来的气体经过骤冷塔（12）后进入布袋除尘器（13）除尘后由烟囱（15）排出，所述骤冷塔（12）的冷水（g）由水泵（14）提供，所述骤冷塔（12）的操作温度为25℃-85℃，小颗粒的含重金属钯的废渣（f）通过重力除尘器（9）、预热器（10）、布袋除尘器（13）联合回收。

2.根据权利要求1所述的一种从废炭基触媒中回收重金属钯的方法，其特征在于：在升温阶段，所述废炭基触媒（a）与辅助燃料（b）的质量比为1：5，所述废炭基触媒（a）加入炉内主要承担惰性粒子的作用，所述辅助燃料（b）主要承担预热炉体的作用，等流化床处理炉（8）内温度上升到800℃后，利用废炭基触媒中有机物的燃烧提供热量，停止加入辅助燃料，增加废炭基触媒（a）加料量。

3.根据权利要求1所述的一种从废炭基触媒中回收重金属钯的方法，其特征在于所述骤冷塔（12）操作温度为50℃。

4.根据权利要求1所述的一种从废炭基触媒中回收重金属钯的方法，其特征在于所述废炭基触媒（a）能够作为惰性粒子。