CN113210013A - 一种复合催化剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合催化剂及其应用，属于有机污染物处理领域。按重量份计，包括：100份水、25‑40份催化主剂、5‑30份催化助剂、5‑20份有机酸、5‑25份络合剂、0.5‑1份分散剂、以及0.5‑1份渗透剂。本发明应用于含大分子有机物污染物热处理方面，解决现有固废污染物处理方法存在的高能耗、烟气排放不达标、处理后污染物残留超标等问题，具有无毒、使用操作简单、能够达到节能减排效果的特点。
Description
技术领域
本发明属于有机污染物处理领域，尤其涉及一种复合催化剂及其应用。
背景技术
废旧塑料、轮胎热裂解工业生产和油田开发过程中伴随着大量污染物的产生，如含油污泥、水处理填料、活性污泥、磺化泥浆等。这些污染物如果不及时处理将会对环境造成严重污染。现在一般采用热解法或焚化法作为最终无害化处理方法，但以上两种处理方法实际上总是伴随着高能耗、烟气排放不达标、处理后污染物残留超标等问题(如克拉玛依701站历史遗留含油污泥处理项目，7家处置单位中有5家的处置烟气含二恶英超标；还原土中含油量不能连续稳定达到0.3％标准)。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明所要解决的技术问题是克服现有固废污染物处理方法存在的高能耗、烟气排放不达标、处理后污染物残留超标等问题，提出一种具有无毒、使用操作简单、能够达到节能减排效果的复合催化剂及其应用。
为解决所述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明一方面提供一种复合催化剂，按重量份计，包括：100份水、25-40份催化主剂、5-30份催化助剂、5-20份有机酸、5-25份络合剂、0.5-1份分散剂、以及0.5-1份渗透剂。
优选的，所述催化主剂为稀土乙酸盐、乙酸镍、乙酸铈、乙酸钴中的至少一种。
优选的，催化助剂为柠檬酸铁铵、高铁酸盐、柠檬酸镁、柠檬酸螯合铜、柠檬酸铝、柠檬酸锶中的至少一种。
优选的，有机酸为柠檬酸或乙酸中的至少一种。
优选的，所述分散剂选自水溶性双离子型表面活性剂；所述快速渗透剂选自水溶性双离子型表面活性剂。
优选的，所述络合剂为EDTA或酒石酸铵中的至少一种。
本发明另一方面还提供了以上任一项所述的复合催化剂在含大分子有机物热处理中的应用。
优选的，所述含大分子有机物包括废旧塑料、轮胎或油泥砂。
优选的，所述复合催化剂的添加量为所述含大分子有机物污染物中的有机物质量的0.02-2.5％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种复合催化剂，具有无毒，直接混合喷洒，操作简便的特点；
本发明复合催化剂通过催化主剂、催化助剂、分散剂、渗透剂的协同作用，达到降低聚合物、石油烃或有机物热裂解温度或着火点的目的，使石油烃或有机物充分的裂解或燃烧，同时与硫等元素发生反应固化，进而达到节能减排的目的；
本发明复合催化剂作用温度300℃及以上；
本发明复合催化剂中不含硫酸盐、氯化物以及钾离子、钠离子、钙离子等活泼金属离子，具有绿色、环保的特点。
具体实施方式
下面将对本发明具体实施例中的技术方案进行详细、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明总的技术方案的部分具体实施方式，而非全部的实施方式。基于本发明的总的构思，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都落于本发明保护的范围。
本发明提供了一种复合催化剂，按重量份计，包括：100份水、25-40份催化主剂、5-30份催化助剂、5-20份有机酸、5-25份络合剂、0.5-1份分散剂、以及0.5-1份渗透剂。本发明复合催化剂通过催化主剂、催化助剂、分散剂、渗透剂的协同作用，达到降低聚合物、石油烃或有机物热裂解温度或着火点的目的，使石油烃或有机物充分的裂解或燃烧，同时与硫等元素发生反应固化，进而达到节能减排的目的，其同时还具有无毒，直接混合喷洒，操作简便的特点。可以理解的是，催化主剂的重量份还可以是30、35份及其范围内的任意点值，催化助剂的重量份还可以是10、20份及其范围内的任意点值，有机酸的重量份还可以是10、15份及其范围内的任意点值，络合剂的重量份还可以是10、20份及其范围内的任意点值。
在一优选实施例中，所述催化主剂为稀土乙酸盐、乙酸镍、乙酸铈、乙酸钴中的至少一种；催化助剂为柠檬酸铁铵、高铁酸盐、柠檬酸镁、柠檬酸螯合铜、柠檬酸铝、柠檬酸锶中的至少一种。本发明中催化主剂在热解或燃烧时大大加快C-C等化学键的断键，降低反应活化能，加快胶质、沥青质等大分子的解聚反应；燃烧或焚化时提高氧分子的活性和有机物中碳原子反应活性；促进被热解或焚化物中游离水或结合水的解离以及水的解离产物与C等原子反应。催化助剂可以维持甚至提高催化主剂的催化性能，同时也起到催化作用。催化助剂中的Fe、Mg、Al、Sr元素还可以与油泥砂等危废、固废中的Ca、Si等元素反应生成复合硅酸盐，复合硅酸盐与硫元素结合后形成难分解的混合物，以起到固硫的作用；同时可与焦或灰渣生成多孔松散物质，让焦或灰渣包裹的有机物更容易扩散出来，从而裂解或燃烧得更充分；还可以避免焦或灰渣的粘壁、挂壁和形成团块等现象的发生。
在一优选实施例中，有机酸为柠檬酸或乙酸中的至少一种。有机酸的加入是为了避免催化剂中金属离子的沉淀。
在一优选实施例中，所述分散剂选自水溶性双离子型表面活性剂；所述快速渗透剂选自水溶性双离子型表面活性剂。
在一优选实施例中，所述络合剂为EDTA或酒石酸铵中的至少一种。
本发明另一方面还提供了以上任一实施例所述的复合催化剂在含大分子有机物热处理中的应用。该复合催化剂在用于含大分子有机物热处理时作用温度300℃及以上，无毒，直接混合喷洒，操作简便，且复合催化剂中不含硫酸盐、氯化物以及钾离子、钠离子、钙离子等活泼金属离子；例如：硫酸盐可能在反应过程中生成硫化物，加重设备的点状腐蚀，增加尾气中二氧化硫的含量；氯化物在反应中可能会导致二恶英的产生，危害人身健康；钾离子、钠离子、钙离子等金属离子会在高温情况下腐蚀热解炉、焚化炉的炉体以及耐火保温材料。进一步的，所述含大分子有机物包括废旧塑料、轮胎或油泥砂。
在一优选实施例中，所述复合催化剂的添加量为所述含大分子有机物污染物中的有机物质量的0.02-2.5％。可以理解的是，其添加量还可以是1％、1.5％、2％及其范围内的任意点值。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的复合催化剂及其应用，下面将结合具体实施例进行描述。
实施例1
一种用于废旧塑料、轮胎、油泥砂及含大分子有机物污染物的危废或固废热处理复合催化剂由以下质量分数的原料溶于100份水中复配得：10份稀土乙酸盐、20份乙酸镍、10份乙酸钴组成的催化主剂；3份柠檬酸铁铵、2份高铁酸盐、5份柠檬酸镁、2份柠檬酸螯合铜、5份柠檬酸铝、7份柠檬酸锶组成的催化助剂；5份柠檬酸、5份乙酸组成的有机酸；0.5份快速分散剂，0.5份快速渗透剂，5份EDTA、10份酒石酸铵组成的络合剂。
实施例2
一种用于废旧塑料、轮胎、油泥砂及含大分子有机物污染物的危废或固废热处理复合催化剂由以下质量分数的原料溶于100份水中复配得：5份稀土乙酸盐、10份乙酸镍、5份乙酸钴、12份乙酸铈组成的催化主剂；催化助剂：4份柠檬酸铁铵、1份高铁酸盐、3份柠檬酸镁、2份柠檬酸螯合铜、5份柠檬酸铝、7份柠檬酸锶；有机酸：5份柠檬酸、5份乙酸；0.5份快速分散剂，0.5份快速渗透剂，络合剂：5份EDTA、10份酒石酸铵。
实施例3
一种用于废旧塑料、轮胎、油泥砂及含大分子有机物污染物的危废或固废热处理复合催化剂由以下质量分数的原料溶于100份水中复配得：15份稀土乙酸盐、12份乙酸镍、5份乙酸钴、5份乙酸铈组成的催化主剂，5份高铁酸盐、2份柠檬酸镁、2份柠檬酸螯合铜、6份柠檬酸铝、5份柠檬酸锶组成的催化助剂，10份柠檬酸、5份乙酸组成的有机酸，0.5份快速分散剂，0.5份快速渗透剂，5份EDTA、5份酒石酸铵组成的络合剂。
实施例4
一种用于废旧塑料、轮胎、油泥砂及含大分子有机物污染物的危废或固废热处理复合催化剂由以下质量分数的原料溶于100份水中复配得：5份稀土乙酸盐、15份乙酸镍、3份乙酸钴、20份乙酸铈组成的催化主剂，4份柠檬酸铁铵、6份柠檬酸镁、2份柠檬酸螯合铜、6份柠檬酸铝、6份柠檬酸锶组成的催化助剂，10份柠檬酸，0.5份快速分散剂，0.5份快速渗透剂，5份EDTA、15份酒石酸铵组成的络合剂。
实施例5
复合催化剂按照实施例1配置，实施对象选择吐哈油田南山渣场暂存的含油污泥。根据实际情况，按照含油率的0.3％添加复合催化剂进行热解处理。使用复合催化剂后，检测处理前的原样含油率和处理后还原土的含油率。使用复合催化剂后，还原土含油率小于0.3％满足国家和地方标注。
实施例6
复合催化剂按照实施例2配置，实施对象选择河南伊克斯达废旧轮胎裂解项目6号反应釜。根据实际情况，按照含油率的1％添加复合催化剂进行热解处理。使用复合催化剂后，检测到裂解炭渣含油率降低到2％，收油率提高了8.5％，热解气产量增大5％，反应釜内壁上已存在的焦层在10天内完全脱落。
Claims (9)
1.一种复合催化剂，其特征在于，按重量份计，包括：100份水、25-40份催化主剂、5-30份催化助剂、5-20份有机酸、5-25份络合剂、0.5-1份分散剂、以及0.5-1份渗透剂。
2.根据权利要求1所述的复合催化剂，其特征在于，所述催化主剂为稀土乙酸盐、乙酸镍、乙酸铈、乙酸钴中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的复合催化剂，其特征在于，催化助剂为柠檬酸铁铵、高铁酸盐、柠檬酸镁、柠檬酸螯合铜、柠檬酸铝、柠檬酸锶中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的复合催化剂，其特征在于，有机酸为柠檬酸或乙酸中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的复合催化剂，其特征在于，所述分散剂选自水溶性双离子型表面活性剂；所述快速渗透剂选自水溶性双离子型表面活性剂。
6.根据权利要求1所述的复合催化剂，其特征在于，所述络合剂为EDTA或酒石酸铵中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的复合催化剂在含大分子有机物热处理中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述含大分子有机物包括废旧塑料、轮胎或油泥砂。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述复合催化剂的添加量为所述含大分子有机物质量的0.02-2.5％。
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