CN110732349B - 废催化裂化催化剂的脱金属复活方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废催化剂处理领域，公开了一种废催化裂化催化剂的脱金属复活方法，该方法包括：将废催化裂化催化剂与酸溶液接触并进行超声处理，然后进行固液分离，再将固液分离得到的固相进行洗涤并干燥得到复活催化裂化催化剂。本发明的复活方法金属脱除率高、得到的复活催化剂微反活性高、操作简便。

Description

废催化裂化催化剂的脱金属复活方法
技术领域
本发明涉及废催化剂处理领域，具体涉及一种废催化裂化催化剂的脱金属复活方法。
背景技术
近年来，原油的普遍重质化和劣质化使渣油催化裂化在炼油工业中的地位日趋重要，渣油中重金属如Fe、Ni和V等有害物质含量高，在催化裂化装置的提升管反应器中会不断沉积在催化剂表面，使催化剂活性和选择性降低而失活，为了维持重油催化裂化装置较高的转化率和选择性，炼油厂一般均采用卸出废催化裂化催化剂并补充新鲜剂的办法。目前，废催化裂化催化剂(FCC催化剂)已经被新颁布的《国家危险废物名录》定义为危废，对其回收、处理的监管更加严格。如果将废催化裂化催化剂脱金属活化回收，不但可以节约新鲜催化剂，减轻对环境的污染，而且活化处理后的催化裂化催化剂返回催化裂化装置再循环使用，可以降低工业操作成本，提高经济效益。
目前，对废催化裂化催化剂的脱金属复活方法国内外见诸报道的主要有酸洗、羰化-氯化、硫化-氧化和磁分离等方法，这些复活方法通常工艺复杂、复活成本较高，大大限制了其应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种废催化裂化催化剂的脱金属复活方法，该方法金属脱除率高、得到的复活催化剂微反活性高、操作简便。
本发明的发明人意外地发现，在废催化裂化催化剂与酸溶液接触的同时进行超声处理，利用超声的作用提高复活剂酸溶液与废催化裂化催化剂中重金属氧化物的反应，可以显著提高脱金属复活的效果，并且能够提高所得复活催化剂的微反活性，从而完成了本发明。
由此，本发明提供一种废催化裂化催化剂的脱金属复活方法，其中，该方法包括：将废催化裂化催化剂与酸溶液接触并进行超声处理，然后进行固液分离，再将固液分离得到的固相进行洗涤并干燥得到复活催化裂化催化剂。
优选地，所述酸溶液为无机酸溶液和/或有机酸溶液。
优选地，所述无机酸为盐酸、硝酸、硫酸和磷酸的一种或多种。
优选地，所述有机酸为草酸、柠檬酸和乙酸的一种或多种。
更优选地，所述酸溶液包含磷酸和盐酸、或者磷酸和草酸；
优选地，所述酸溶液包含磷酸和盐酸时，所述磷酸和所述盐酸的重量比为1：1-2。
优选地，所述酸溶液包含磷酸和盐酸时，所述磷酸和所述草酸的重量比为1：1-2。
优选地，所述酸溶液中各酸的浓度分别为5-12重量％。
优选地，相对于1重量份所述废催化裂化催化剂，所述酸溶液的用量为3-7重量份。
优选地，所述超声处理的条件包括：超声功率为10-100kHz，超声时间为10-150min，温度为50-100℃；更优选地，所述超声处理的条件包括：超声功率为20-60kHz，超声时间为30-90min，温度为60-80℃。
优选地，该方法还包括在与酸溶液接触前，将废催化裂化催化剂进行焙烧。
优选地，所述焙烧的条件包括：焙烧温度为500-900℃，焙烧时间为60-180min；更优选地，所述焙烧的条件包括：焙烧温度为600-800℃，焙烧时间为60-90min。
优选地，所述干燥的条件包括：干燥温度为80-200℃，干燥时间为12-48h。
优选地，所述洗涤使得所述废催化裂化催化剂的pH值为6-7。
优选地，所述固液分离采用抽滤进行。
本发明还提供了通过上述本发明的废催化裂化催化剂的脱金属复活方法得到的复活催化裂化催化剂。
通过上述技术方案，本发明通过超声作用可以加强复活剂酸溶液与重金属离子的相互作用，较同样的酸浸条件下，重金属脱除率更高，复活时间更短，极大提高了废催化裂化催化剂的复活效率，非常有利于工业生产。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供的废催化裂化催化剂的脱金属复活方法，该方法包括：将废催化裂化催化剂与酸溶液接触并进行超声处理，然后进行固液分离，再将固液分离得到的固相进行洗涤并干燥得到复活催化裂化催化剂。
根据本发明，所述酸溶液只要能够用于脱除所述废催化裂化催化剂的金属即可，其可以为无机酸溶液和/或有机酸溶液。作为所述无机酸，可以为盐酸、硝酸、硫酸和磷酸的一种或多种；作为所述有机酸，可以为草酸、柠檬酸和乙酸的一种或多种。
根据本发明，所述酸溶液中各酸的浓度可以根据具体使用的酸适当选择，例如可以分别为5-12重量％，优选分别为5-10重量％，更优选分别为6-9重量％。上述酸浓度过低时，不能达到较好的复活效果；上述酸浓度过高时，可能会损害催化剂的性能。
作为本发明的一个优选的实施方式，所述酸溶液包含磷酸和盐酸。所述酸溶液包含磷酸和盐酸时，优选地，所述磷酸的浓度为5-12重量％，更优选为6-10重量％，所述盐酸的浓度为5-10重量％，更优选为6-9重量％。从酸之间配合角度考虑，更优选地，所述磷酸和所述盐酸的重量比为1：1-2；更优选为1：1.5-2，进一步优选为1.6-1.8。
作为本发明的另一个优选的实施方式，所述酸溶液包含磷酸和草酸。所述酸溶液包含磷酸和草酸时，优选地，所述磷酸的浓度为5-12重量％，更优选为6-10重量％，所述草酸的浓度为5-10重量％，更优选为6-8重量％。从酸之间配合角度考虑，更优选地，所述磷酸和所述草酸的重量比为1：1-2，优选为1：1.5-2，进一步优选为1.6-1.8。
根据本发明，所述酸溶液的用量可以根据废催化裂化催化剂和具体使用的酸适当选择，例如，相对于1重量份所述废催化裂化催化剂，所述酸溶液的用量为3-7重量份，优选为4-6重量份，特别优选为5-6重量份。
根据本发明，所述超声处理的条件没有特别的限定，只要能够脱除所述废催化裂化催化剂的金属即可。例如，所述超声处理的条件包括：所述超声处理的条件包括：超声功率为10-100kHz，超声时间为10-150min，温度为50-100℃；优选地，所述超声处理的条件包括：超声功率为20-60kHz，超声时间为30-90min，温度为60-80℃。
根据本发明的一个优选的实施方式，该方法还包括在与酸溶液接触前，将废催化裂化催化剂进行焙烧。本发明的发明人意外地发现，通过在用酸溶液处理之前对废催化裂化催化剂进行焙烧，可以进一步提高酸溶液脱除废催化裂化催化剂中的金属效率，使所得的复活催化裂化催化剂具有更高的微反活性。
根据本发明，所述焙烧只要能达到提高废催化裂化催化剂的脱金属效率，以及所得复活催化裂化催化剂的微反活性的效果即可，其条件没有特别的限定，例如，所述焙烧的条件包括：焙烧温度为500-900℃，焙烧时间为60-180min；优选地，所述焙烧的条件包括：焙烧温度为600-800℃，焙烧时间为60-90min。
在本发明中，所述焙烧只要在上述条件下进行即可，可以采用现有的能够用于焙烧催化剂的各种设备，例如微波马弗炉等。
根据本发明，所述固液分离用于去除反应溶液中的液相，例如可以通过过滤、离心等方式进行，其中优选采用抽滤进行。
根据本发明，所述洗涤用于去除固液分离得到的固相上吸附的酸等杂质，优选地，所述洗涤使得所述废催化裂化催化剂的pH值为6-7，优选为6.5-7，更优选为7。所述洗涤优选采用去离子水进行。
根据本发明，所述干燥的条件包括：干燥温度为80-200℃，干燥时间为12-48h；优选地，所述干燥的条件包括：干燥温度为100-200℃，干燥时间为24-48h。所述干燥可以采用现有的干燥设备进行，例如干燥箱等。
本发明还提供了通过上述废催化裂化催化剂的脱金属复活方法得到的复活催化裂化催化剂。
根据本发明的一个优选的实施方式，通过本发明的废催化裂化催化剂脱金属复活方法得到的复活催化裂化催化剂的镍脱除率为50％以上，钒脱除率为60％以上，微反活性提高10-20％。优选地，上述镍脱除率为55％以上、60％以上或65％以上，例如50-70％。优选地，上述钒脱除率为65％以上、70％以上或75％以上，例如60-80％。优选地，上述微反活性提高15-20％，复活后的微反活性可以达到50％以上，优选为60％以上，例如可以为63-80％。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，Ni脱除率通过等离子发射光谱(ICP)法测定复活前后催化剂的Ni含量，复活前Ni含量记为m1，复活后Ni含量记为m2，Ni脱除率计算公式为(m1-m2)/m1*100％；
V脱除率通过等离子发射光谱(ICP)法测定复活前后催化剂的V含量，复活前V含量记为m1，复活后V含量记为m2，V脱除率计算公式为(m1-m2)/m1*100％；
上述等离子发射光谱通过等离子发射光谱仪(日本岛津公司，ICP9000型号)测定。
微反活性通过催化裂化重油微反装置(北京拓川石化评价装置技术开发有限公司，TCM-2B型号)测定。
废催化裂化催化剂由中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司提供。
实施例1-9、对比例1-2
(1)将10g废催化裂化催化剂放入坩埚中，按照表1所示的条件在微波马弗炉中焙烧；
(2)将步骤(1)的产物放入容器中，按照表1所示的条件用酸溶液进行处理；
(3)将步骤(2)的产物冷却至室温，抽滤，用去离子水洗涤至中性(pH＝7)，按照表1所示的条件在鼓风干燥箱中干燥，得到复活催化裂化催化剂。
(4)分别测定得到的复活催化裂化催化剂的Ni脱除率、V脱除率和微反活性，结果如表2所示。
表1
Figure BDA0001736203950000071
表2
编号 Ni脱除率(％) V脱除率(％) 微反活性(％)
实施例1 61 70 72
实施例2 66 75 75
实施例3 68 79 78
实施例4 56 67 70
实施例5 53 70 68
实施例6 59 67 65
实施例7 51 62 66
实施例8 55 64 64
实施例9 62 68 63
对比例1 48 55 61
对比例2 41 52 60
废催化裂化催化剂 / / 58
通过表2的结果可以看出，采用本发明的实施例1-9的方法，得到的复活催化裂化催化剂具有较高的重金属脱除率和微反活性。通过对比实施例1-5和7-9可知，通过选择适当的酸溶液，可以进一步提高重金属脱除率和微反活性。通过对比实施例1和6可知，在用酸溶液处理前进行焙烧可以提高重金属脱除率，更重要的是能够大幅提高复活催化裂化催化剂的微反活性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种废催化裂化催化剂的脱金属复活方法，其特征在于，该方法包括：将废催化裂化催化剂与酸溶液接触并进行超声处理，然后进行固液分离，再将固液分离得到的固相进行洗涤并干燥得到复活催化裂化催化剂；
其中，所述酸溶液包含磷酸和盐酸，所述磷酸和所述盐酸的重量比为1：1-2；所述酸溶液中各酸的浓度分别为5-12重量％；
所述超声处理的条件包括：超声功率为20-60kHz，超声时间为30-90min，温度为60-80℃；
该方法还包括在与酸溶液接触前，将废催化裂化催化剂进行焙烧，所述焙烧的条件包括：焙烧温度为600-800℃，焙烧时间为60-90min。
2.根据权利要求1所述的脱金属复活方法，其中，相对于1重量份所述废催化裂化催化剂，所述酸溶液的用量为3-7重量份。
3.根据权利要求1或2所述的脱金属复活方法，其中，所述干燥的条件包括：干燥温度为80-200℃，干燥时间为12-48h。
4.根据权利要求1或2所述的脱金属复活方法，其中，所述洗涤使得所述废催化裂化催化剂的pH值为6-7。
5.根据权利要求1或2所述的脱金属复活方法，其中，所述固液分离采用抽滤进行。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的脱金属复活方法得到的复活催化裂化催化剂。
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