CN113952834A - 一种含钼和镍废催化剂焙烧废气处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含钼和镍废催化剂焙烧废气处理方法，它包括：S1、将废催化剂与纯碱混合焙烧；S2、采用烧碱溶液对焙烧产生的烟气进行喷淋洗气，烧碱溶液的浓度采用15%~21%且流量为60~100m3/h；S3、向喷淋洗气后的液体中加入熟石灰进行烧碱的再生。由于对焙烧产生的烟气进行烧碱溶液（氢氧化钠）喷淋，使得烟气中的硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳得以被同时去除，且发现了最佳的烧碱浓度和流量分别为15%~21%和60~100m3/h，在此浓度和流量下的烧碱喷淋下可以较高效率地对烟气脱硝、脱硫、脱碳。

Description

一种含钼和镍废催化剂焙烧废气处理方法
技术领域
本发明涉及一种含钼和镍废催化剂焙烧废气处理方法。
背景技术
Mo-Ni-Al2O3型废催化剂是一种炼油催化剂，在对废催化剂进行处理时，焙烧炉废气含有污染环境的硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳等物质。针对此三类污染物质需要进行处理，以实现减量化达标排放，而此类废气处理，一直关注的是硫氧化物、氮氧化物的处理，而对二氧化碳的处理却少有关注。
发明内容
本发明的目的是要提供一种含钼和镍废催化剂焙烧废气处理方法，解决了废催化剂焙烧产生的废气脱硫、脱硝、脱碳的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供了一种含钼和镍废催化剂焙烧废气处理方法，它包括：
S1、将废催化剂与纯碱混合焙烧；
S2、采用烧碱溶液对焙烧产生的烟气进行喷淋洗气，烧碱溶液的浓度采用15％～21％且流量为60～100m3/h；
S3、向喷淋洗气后的液体中加入熟石灰进行烧碱的再生。
优选地，S1中的焙烧温度是650～750℃，焙烧时间2～4小时，过量空气指数1.1～1.3。
优选地，S2中所用的烧碱为催化剂所应用于的企业生产过程中产生的烧碱。
优选地，废催化剂投入量3300kg/h时，烧碱吸收液供应量为80m3/h，烧碱浓度17％。
优选地，还包括将S1中焙烧后的粉末用水浸渍、过滤，收集过滤后的液体而将重金属回收。
优选地，还包括将S3中再生的烧碱配制成供S2中使用的烧碱溶液。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的含钼和镍废催化剂焙烧废气处理方法，由于对焙烧产生的烟气进行烧碱溶液(氢氧化钠)喷淋，使得烟气中的硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳得以被同时去除，且发现了最佳的烧碱浓度和流量分别为15％～21％和60～100m3/h，在此浓度和流量下的烧碱喷淋下可以较高效率地对烟气脱硝、脱硫、脱碳。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中：
图1是本发明优选实施例的方法步骤图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
Mo-Ni-Al2O3型废催化剂是含钼和镍废催化剂，用于石油行业炼油。主要成分如下：
表1：Mo-Ni-Al2O3型废催化剂主要成份表
Figure BDA0003305909000000031
说明：1、为方便下文理论推算，含量取指定数值，实际含量会有偏差，不影响推算逻辑和研究结论；
2、为便于理论推算，重油分子式采用C20H42，结果显示基本符合推算逻辑和研究结论。
危废处理行业，借鉴火法冶金技术，将废催化剂与纯碱混合焙烧，从而将钼、钒等元素转化为水溶性盐，进一步分离为高纯度的化合物，重新应用于工业生产，达到危废资源化的目的。
在对该废催化剂处理时，主要包括下列步骤(如图1)：
S1、将废催化剂与纯碱混合焙烧；
S2、采用烧碱溶液对焙烧产生的烟气进行喷淋洗气，烧碱溶液的浓度采用15％～21％且流量为60～100m3/h；
S3、向喷淋洗气后的液体中加入熟石灰进行烧碱的再生。
S1中的焙烧温度是650～750℃，焙烧时间2～4小时，过量空气指数1.1～1.3。
S2中所用的烧碱为催化剂所应用于的企业生产过程中产生的烧碱。
废催化剂投入量3300kg/h时，烧碱吸收液供应量为80m3/h，烧碱含量17％。
还包括将S1中焙烧后的粉末用水浸渍、过滤，收集过滤后的液体而将重金属回收。
还包括将S3中再生的烧碱配制成供S2中使用的烧碱溶液，从而使资源循环使用。
表2：焙烧工艺参数表
Figure BDA0003305909000000041
在上述焙烧工艺条件下，废催化剂各组分主要发生下列化学变化：
反应一：2MoS2+7O2＝2MoO3+4SO2↑
反应二：MoO3+Na2CO3＝Na2MoO4+CO2↑
反应三：C20H42+30.5O2＝21H2O+20CO2↑
反应四：2NiS+3O2＝2NiO+2SO2↑
反应五：2CoS+3O2＝2CoO+2SO2↑
反应六：2SO2+2Na2CO3+O2＝2Na2SO4+2CO2↑
反应七：2V2O5+6Na2CO3＝4Na3VO4+6CO2↑
反应八：Al2O3+Na2CO3＝2NaAlO2+CO2↑
反应九：As2S3+6Na2CO3+7O2＝2Na3AsO4+3Na2SO4+6CO2↑
反应十：P2O5+3Na2CO3＝2Na3PO4+3CO2↑
反应十一：SiO2+Na2CO3＝Na2SiO3+CO2↑
焙烧过程是在一定工艺条件下，废催化剂组分与空气中的氧气和纯碱反应过程，反应过程中伴生硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳等污染物。
纯碱不足以完全捕捉生成的硫氧化物等，生产实践数据显示，约5％左右的硫氧化物进入反应尾气。
重油中的氮元素和空气中的氮气，在焙烧过程中与氧气、自由基等反应生成氮氧化物，氮氧化物包含约90％的一氧化氮和10％左右的二氧化氮。进入尾气。重油燃烧同时产生较大量的二氧化碳温室气体。
当表1组分的废催化剂投入量为3300kg/h时，按照表2的工艺条件，焙烧废气量约10909Nm3/h，废气中污染物二氧化硫约713mg/Nm3、氮氧化物约130mg/Nm3、二氧化碳约170g/Nm3。
本例利用了企业生产过程中产生的烧碱水溶液。
上述步骤S2中喷淋洗气过程中废气中的SO2先溶解于氢氧化钠溶液中，然后离解成SO3 2-；SO3 2-先溶解于氢氧化钠溶液中，然后离解成与SO4 2-；NO2先溶解于氢氧化钠溶液中,然后离解成NO3 -；CO2先溶解于氢氧化钠溶液中，然后离解成CO3 2-、HCO3 -。
烧碱水溶液洗气过程主要发生下列反应：
反应十二：2NaOH+SO2＝Na2SO3+H2O
反应十三：2NaOH+3NO2+H2O＝2NaNO3+NO
反应十四：2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O
反应十五：Na2SO3+1/2O2＝Na2SO4
为探讨烧碱含量变化对脱除效果的影响规律，发明人利用现有洗气装置，对下列浓度的烧碱吸收液进行了研究：
表3：烧碱吸收液数据表(1)
Figure BDA0003305909000000051
研究显示烧碱吸收液供应量为80m3/h，烧碱含量约17％时，具有较好的技术经济效果，为进一步探讨流量变化对脱除效果的影响规律，发明人利用现有洗气装置，对下列流量的烧碱吸收液进行了研究：
表4：烧碱吸收液数据表(2)
Figure BDA0003305909000000052
下面以具体实施例进行说明。
实施例1
15％/80m3/h(烧碱浓度/吸收液流量，下文同义)：
表5实验数据记录表(1)
Figure BDA0003305909000000061
经计算，吸收了约84.4％的硫氧化物、84.5％的二氧化氮、27.2％的二氧化碳。
实施例2
17％/80m3/h：
表6实验数据记录表(2)
Figure BDA0003305909000000062
经计算，吸收了约87.1％的硫氧化物、86.5％的二氧化氮、33.4％的二氧化碳。
实施例3
19％/80m3/h：
表7实验数据记录表(3)
Figure BDA0003305909000000071
经计算，吸收了约88.2％的硫氧化物、86.9％的二氧化氮、38.6％的二氧化碳。
实施例4
21％/80m3/h：
表8实验数据记录表(4)
Figure BDA0003305909000000072
经计算，吸收了约88.7％的硫氧化物、87.0％的二氧化氮、43.1％的二氧化碳。
表9数据统计分析表(1)
Figure BDA0003305909000000073
在现有洗气装置内，吸收液流量控制在80.00m3/h，常温、常压环境下，以15.00％为初始浓度，每次浓度提升2.00％，以21.00％为结束浓度。从表9数据可归纳总结出以下规律：
(1)浓度由15.00％提高到17.00％时，硫氧化物浓度下降17.43％，变化显著之后浓度逐渐提高，浓度下降效果逐渐降低；
(2)90％以上氮氧化物以NO形式存在，随吸收液浓度变化，氮氧化物浓度下降效果不明显；
(3)在15.00％到21.00％之间，二氧化碳浓度接近按比例下降，碱吸收液浓度每提高2％，二氧化碳浓度下降8-10mg/Nm3。
实施例5
17％/60m3/h：
表10实验数据记录表(5)
Figure BDA0003305909000000081
吸收了约86.7％的硫氧化物、86.6％的二氧化氮、33.1％的二氧化碳。
实施例6
17％/100m3/h：
表11实验数据记录表(6)
Figure BDA0003305909000000082
Figure BDA0003305909000000091
吸收了约87.9％的硫氧化物、86.7％的二氧化氮，33.8％的二氧化碳。
表12数据统计分析表(2)
Figure BDA0003305909000000092
在现有洗气装置内，吸收液浓度控制在17％，常温、常压环境下，研究吸收液流量60、80、100m3/h时吸收状况。从表12数据可归纳总结出以下规律：
流量在60到100m3/h之间时，流量变化对吸收效率影响较小。
步骤S3中洗后液再生：
喷淋洗气后的洗后液利用熟石灰再生烧碱技术，实现烧碱吸收液较大程度的循环利用。
洗后液再生过程主要发生下列反应：
反应十六：Ca(OH)2+Na2SO3＝CaSO3↓+2NaOH
反应十七：Ca(OH)2+Na2SO4＝CaSO4↓+2NaOH
反应十八：Ca(OH)2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaOH
洗后液在再生池加熟石灰沉淀还原。脱除的硫以亚硫酸钙、硫酸钙的型式析出，脱除的碳以亚碳酸钙的型式析出，硝酸钠、硝酸钙达到溶解度之前，将废液打到废水处理系统蒸发处理，重新通入新一批清洗液。再生后的NaOH回吸收塔循环使用。
可溶性盐达到溶解度前，打入废水处理系统蒸发处理，更换新一批烧碱水溶液洗涤烟气。
由于在吸收过程中以钠碱为吸收液，系统不会出现结垢等问题，运行安全可靠。由于钠碱吸收液反应的速率很快，能在较小的液气比条件下，达到较高的脱除率。
钠基吸收液吸收速度快，故可用较小的液气比，达到较高的脱除效率，一般在85％以上；
由于钠碱的反应速度要比其他吸收剂的反应速度快很多，因此在相同脱除率的情况下，循环液的用量只是石灰石/石膏法的1/5，节能效率显著。
至于S1中焙烧后的粉末，可以用水浸渍、过滤，收集过滤后的液体而将重金属回收。
综上所述，本发明的工艺在对含钼和镍废催化剂的回收处理时，对焙烧产生的废气进行喷淋吸收--洗液再生过程，重点是喷淋吸收过程的工艺控制，更进一步的创新点是探讨了对温室气体二氧化碳的吸收过程。对废催化剂焙烧尾气进行“双碱法”处理，也即烧碱喷淋和熟石灰再生。烧碱溶液的浓度采用15％～21％且流量为60～100m3/h时，效果较好，尤其是烧碱吸收液供应量为80m3/h、烧碱浓度17％。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种含钼和镍废催化剂焙烧废气处理方法，其特征在于，它包括：
S1、将废催化剂与纯碱混合焙烧；
S2、采用烧碱溶液对焙烧产生的烟气进行喷淋洗气，烧碱溶液的浓度采用15%~21%且流量为60~100m3/h；
S3、向喷淋洗气后的液体中加入熟石灰进行烧碱的再生。
2.根据权利要求1所述的含钼和镍废催化剂焙烧废气处理方法，其特征在于：
S1中的焙烧温度是650~750℃，焙烧时间2~4小时，过量空气指数1.1~1.3。
3.根据权利要求1所述的含钼和镍废催化剂焙烧废气处理方法，其特征在于：S2中所用的烧碱为催化剂所应用于的企业生产过程中产生的烧碱。
4.根据权利要求1所述的含钼和镍废催化剂焙烧废气处理方法，其特征在于：废催化剂投入量3300kg/h时，烧碱吸收液供应量为80m3/h，烧碱浓度17%。
5.根据权利要求1所述的含钼和镍废催化剂焙烧废气处理方法，其特征在于：还包括将S1中焙烧后的粉末用水浸渍、过滤，收集过滤后的液体而将重金属回收。
6.根据权利要求1所述的含钼和镍废催化剂焙烧废气处理方法，其特征在于：还包括将S3中再生的烧碱配制成供S2中使用的烧碱溶液。
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