CN112573823A - 一种石化剩余污泥与fcc废催化剂协同无害化处置方法 - Google Patents

一种石化剩余污泥与fcc废催化剂协同无害化处置方法 Download PDF

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张宏哲
刘政伟
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张志远
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Abstract

本发明涉及石油化工废弃物处理技术领域，提供了一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法，包括以下步骤：以FCC废催化剂为玻璃体网络形成体材料，在高温熔融炉中与石化剩余污泥协同玻璃化，冷却后形成玻璃体。同时，用高温炉将石化剩余污泥有机成分裂解气化后焚烧利用或进入合成气收集装置，尾气导入烟气处理装置进行处理。本发明以石化行业剩余污泥和FCC废催化剂为原料，通过高温炉使之熔融玻璃化，冷却形成的玻璃态物质可以有效的将重金属等固定于玻璃体中难以浸出，达到多种固体废物协同无害化处置的效果，实现石化行业剩余污泥和FCC废催化剂协同无害化处置，同时形成的玻璃体可以作为原料应用于建材行业，实现资源化利用。

Description

一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法
技术领域
本发明涉及石油化工废弃物处理技术领域，具体涉及一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法。
背景技术
石化剩余污泥填埋存在渗滤液泄露及填埋气污染环境的风险，并且填埋场的后续维护压力较大，填埋可以看作一种贮存手段。随着城市化进程的加快，填埋场中废物被挖掘重新处置的概率较高。目前，对于工业污泥国家层面不允许其用于土壤改造、绿化用泥等，因其易于造成土壤中重金属的富集，通过食物链对人类造成危害。传统的焚烧处置易于产生二噁英、飞灰等二次污染，需要进行进一步的处置。中国及欧美等国均对剩余污泥处置的技术指标进行了规范。随着各国环境保护政策趋严，剩余污泥的传统处置方式受到极大限制。目前，国内外学者采用物理、化学或生物等方法对剩余污泥进行重金属等脱出研究，虽然脱出效果比较理想，但是工业化应用成本较高，限制了其技术的工业应用。
FCC废催化剂是由石化行业催化裂化装置产出。由于催化裂化催化剂在催化裂化装置受重金属污染而使其催化活性下降、反应选择性变差，所以需要定期卸出部分平衡剂，并添加新剂以保证装置中催化剂的活性和选择性水平，这种卸出的平衡剂称为催化裂化废催化剂。FCC废催化剂催化活性低，并含有一定量的重金属，具有一定的环境危害性，国家危险废物名录将其列为危险废物，所以FCC废催化剂不合规范处置，对人类生存环境构成严重威胁，且加大了企业的违法风险。
石化剩余污泥由于行业的特殊性，其环境危害性较市政剩余污泥更为严重。石化剩余污泥含有的有机危害成分较为复杂，重金属含量较高，总石油烃含量达0.5％-1％，其干基热值可达5000kcal/kg左右。石化剩余污泥可进行焚烧处置，经鉴定属于一般固废的焚烧处置温度需达800℃，属危险废物的处置温度需达1100℃以上。尽管如此，其焚烧产生的飞灰因含较高的重金属或二噁英等有毒物质仍属危险废物，需要进一步处置。如中国专利CN102183027A公开了一种高热值剩余污泥处置方法，将压滤干化至含水率为5-15％的剩余污泥在800-1000℃焚烧炉内焚烧处置，对于污泥焚烧后的灰渣及其焚烧飞灰的处置并没有进行进一步介绍。
对于FCC废催化剂的处置，中国专利CN107639097A公开了其热等离子体处置形成玻璃体的方法，处置温度在1900-5000℃，形成的玻璃体重金属的浸出毒性低于满足GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》中规定的限值，但是此种处置方式要求的处置温度较高，处置成本较高。
而FCC废催化剂中二氧化硅的含量较高，可以与石化剩余污泥中的无机成分在一定条件下相互作用形成玻璃体，实现FCC废催化剂与石化剩余污泥的协同处置。
发明内容
基于上述背景，本发明提供了一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法，以FCC废催化剂中SiO2为玻璃体形成体，利用高温炉将FCC废催化剂与石化剩余污泥中灰分协同玻璃化，不但可以达到石化剩余污泥与FCC废催化剂彻底地无害化处置的目的，而且处置过程形成的玻璃体可以作为原料应用于建材行业，实现资源化利用。
本发明采用以下的技术方案：
一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法，包括以下步骤：以FCC废催化剂为玻璃体网络形成体材料，在高温熔融炉中与石化剩余污泥协同玻璃化，冷却后形成玻璃体。
上述技术方案中，以FCC废催化剂为玻璃体网络形成体材料，在高温熔融炉中在一定温度下与石化剩余污泥协同玻璃化，冷却形成玻璃体。用高温炉将石化剩余污泥有机成分裂解气化后焚烧利用或进入合成气收集装置，尾气导入烟气处理装置处理。
进一步地，所述的石化剩余污泥为经脱水处理，其含水率不高于85％。
进一步地，所述的石化剩余污泥(以干基计)与FCC废催化剂的质量比为1:0.1-1:2。
进一步地，所述的FCC废催化剂的粒径大于80目。
进一步地，所述的FCC废催化剂的粒径为100-400目。
进一步地，所述的石化剩余污泥与FCC废催化剂协同玻璃化处置的过程中，高温熔融炉保持贫氧气氛。
进一步地，所述的高温熔融炉为电炉、热等离子体炉、电弧炉或煤气化炉。
进一步地，所述的石化剩余污泥与FCC废催化剂协同玻璃化处置的温度为1300-1900℃。
进一步地，所述的石化剩余污泥与FCC废催化剂于高温熔融炉中高温熔融后的冷却方式为水冷或空冷。
进一步地，将所形成玻璃体进行浸出毒性实验，其浸出液无机元素浸出浓度均低于GB5085.3-2007标准中浸出液中危害成分的浓度限值。
本发明具有的有益效果是：
FCC废催化剂的主要成分是SiO2、Al2O3等硅铝氧化物，而其中含有的二氧化硅可以作为玻璃体的网络形成体，有利于玻璃体的形成，本发明以石化行业剩余污泥和FCC废催化剂为原料，通过高温炉使之熔融玻璃化，冷却形成的玻璃态物质可以有效的将重金属等固定于玻璃体中难以浸出，达到多种固体废物协同无害化处置的效果，实现石化行业剩余污泥和FCC废催化剂协同无害化处置，且形成的玻璃体可以作为建材进行资源化利用；
剩余污泥与催化裂化废催化剂熔融形成玻璃体后，可以将剩余污泥与催化裂化废催化剂中的重金属固定于玻璃体的空间网络结构中，使之难以被浸出，同时形成的玻璃体可以作为原料应用于建材行业，实现资源化利用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体的说明：
石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化资源化处置主要包括以下步骤：
(1)物料预处理
将FCC废催化剂粉体研磨到指定粒度，石化剩余污泥干化到指定的含水率；
(2)物料称量
称量试验所需要的原料；
(3)物料玻璃化处置
将称量物料混匀后置于高温炉内高温玻璃化处置；
(4)液态排渣与尾气处置
对所加物料处置过程产生废气进行处置，且物料高温处置后熔浆按制定方式冷却。
实施例1
实验条件：称取石化剩余污泥200g，其含水率85％，加入100目FCC废催化剂60g，快速升温至1900℃，保温50分钟，用水冷却制得玻璃体。玻璃体浸出毒性实验中浸出液中GB5085.3-2007标准所涉及的无机元素均未超过GB 5085.3-2007中限定值。
实施例2
实验条件：称取石化剩余污泥150g，其含水率75％，加入150目FCC废催化剂56g，快速升温至1700℃，保温50分钟，用空气冷却制得玻璃体。玻璃体浸出毒性实验中浸出液中GB5085.3-2007标准所涉及的无机元素均未超过GB 5085.3-2007中限定值。
实施例3
实验条件：称取石化剩余污泥130g，其含水率75％，加入100目FCC废催化剂52g，快速升温至1800℃，保温45分钟，用空气冷却制得玻璃体。玻璃体浸出毒性实验中浸出液中GB5085.3-2007标准所涉及的无机元素均未超过GB 5085.3-2007中限定值。
实施例4
实验条件：称取石化剩余污泥120g，其含水率60％，加入200目FCC废催化剂70g，快速升温至1700℃，保温50分钟，用水冷却制得玻璃体。玻璃体浸出毒性实验中浸出液中GB5085.3-2007标准所涉及的无机元素均未超过GB 5085.3-2007中限定值。
实施例5
实验条件：称取石化剩余污泥100g，其含水率50％，加入300目FCC废催化剂60g，快速升温至1500℃，保温50分钟，用水冷却制得玻璃体。玻璃体浸出毒性实验中浸出液中GB5085.3-2007标准所涉及的无机元素均未超过GB 5085.3-2007中限定值。
实施例6
实验条件：称取石化剩余污泥80g，其含水率40％，加入100目FCC废催化剂50g，快速升温至1500℃，保温50分钟，用水冷却制得玻璃体。玻璃体浸出毒性实验中浸出液中GB5085.3-2007标准所涉及的无机元素均未超过GB 5085.3-2007中限定值。
实施例7
实验条件：称取石化剩余污泥50g，其含水率20％，加入200目FCC废催化剂30g，快速升温至1400℃，保温50分钟，用水冷却制得玻璃体。玻璃体浸出毒性实验中浸出液中GB5085.3-2007标准所涉及的无机元素均未超过GB 5085.3-2007中限定值。
实施例8
实验条件：称取石化剩余污泥40g，其含水率10％，加入100目FCC废催化剂20g，快速升温至1300℃，保温70分钟，用水冷却制得玻璃体。玻璃体浸出毒性实验中浸出液中GB5085.3-2007标准所涉及的无机元素均未超过GB 5085.3-2007中限定值。
实施例9
实验条件：称取石化剩余污泥40g，其含水率10％，加入200目FCC废催化剂5g，快速升温至1300℃，保温50分钟，用水冷却制得玻璃体。玻璃体浸出毒性实验中浸出液中GB5085.3-2007标准所涉及的无机元素均未超过GB 5085.3-2007中限定值。
比较例
在本方法中，石化剩余污泥与FCC废催化剂协同处置，处置温度在1300℃-1900℃，而在中国专利(CN107639097A)介绍的FCC废催化剂热等离子体处置温度在1900-5000℃，处置温度较高，处置成本较高。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法，其特征在于，包括以下步骤：以FCC废催化剂为玻璃体网络形成体材料，在高温熔融炉中与石化剩余污泥协同玻璃化，冷却后形成玻璃体。
2.根据权利要求1所述的一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法，其特征在于，所述的石化剩余污泥为经脱水处理，其含水率不高于85％。
3.根据权利要求1所述的一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法，其特征在于，以干基计，所述的石化剩余污泥与FCC废催化剂的质量比为1:0.1-1:2。
4.根据权利要求1所述的一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法，其特征在于，所述的FCC废催化剂的粒径大于80目。
5.根据权利要求4所述的一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法，其特征在于，所述的FCC废催化剂的粒径为100-400目。
6.根据权利要求1所述的一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法，其特征在于，所述的石化剩余污泥与FCC废催化剂协同玻璃化处置的过程中，高温熔融炉保持贫氧气氛。
7.根据权利要求1所述的一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法，其特征在于，所述的高温熔融炉为电炉、热等离子体炉、电弧炉或煤气化炉。
8.根据权利要求1所述的一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法，其特征在于，所述的石化剩余污泥与FCC废催化剂协同玻璃化处置的温度为1300-1900℃。
9.根据权利要求1所述的一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法，其特征在于，所述的石化剩余污泥与FCC废催化剂于高温熔融炉中高温熔融后的冷却方式为水冷或空冷。
10.根据权利要求1所述的一种石化剩余污泥与FCC废催化剂协同无害化处置方法，其特征在于，将所形成玻璃体进行浸出毒性实验，其浸出液无机元素浸出浓度均低于GB5085.3-2007标准中浸出液中危害成分的浓度限值。
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