MXPA06011358A - Proceso para la remocion del material de recubrimiento catalitico a partir de convertidores cataliticos de soporte metalico gastados, defectuosos o sin usar. - Google Patents

Abstract

Proceso para la recuperacion de un material de recubrimiento catalitico a partir de una estructura de soporte, tal como por ejemplo, un ensamble de convertidor catalitico que tiene una cubierta de metales, que incluye poner en contacto el material de recubrimiento catalitico con un compuesto que contiene hidroxido de sodio, potasio o amonio a una temperatura elevada; y enjuagar con un liquido y filtrar el material de recubrimiento de catalizador solido de la solucion.

Description

PROCESO PARA IA REMOCIÓN DEL MATERIA!. DE RECUBRIMIENTO CATALÍTICO A PARTIR DE CONVERTIDORES CATALÍTICOS DE SOPORTE MET LICO GASTADOS, DEFECTUOSOS O SIN USAR REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama prioridad de la solicitud provisional de EU No. de serie 60/559,868, presentada el 5 de abril de 2004 la descripción completa de la cual se incorpora en la presente como referencia.

CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a la destrucción del enlace entre un material de recubrimiento de catalizador y su estructura de soporte metálico subyacente y a la remoción posterior del material de catalizador a partir de convertidores catalíticos de soporte metálico sin usar, defectuosos o gastados.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La química de lixiviación con ácidos o los medios puramente mecánicos tales como rocío a presión con agua, se utilizan generalmente par remover ciertos materiales que contienen metales catalíticos de otros materiales a los cuales se unen. Por ejemplo, el material de recubrimiento de catalizador se puede suministrar generalmente en una estructura de soporte la cual comprende acero incluyendo aleaciones de acero. El material de recubrimiento de catalizador se puede enlazar a la estructura de soporte. Ya que el material de catalizador comprende a menudo metales valiosos tales como por ejemplo, platino, paladio, rodio u otros metales valiosos, es deseable intentar recuperar estos metales. Además, el material del catalizador también puede comprender metales tóxicos o potencialmente riesgosos cuya disposición puede estar altamente regulada por los diversos gobiernos. Una desventaja con los procesos de lixiviación con ácido, los cuales se emplean actualmente para remover el catalizador de metal de los convertidores catalíticos, es que se puede lixiviar una cantidad importante de hierro a partir de la estructura de soporte de metal. La presencia de hierro complica severamente la refinación de los metales recuperados del catalizador y puede tener un efecto adverso en la cantidad del platino, paladio y rodio refinados que puede recuperarse finalmente. Los procesos previos también emplean a menudo productos químicos que son costosos y pueden ser tóxicos y pueden probablemente dañar el ambiente. Otra desventaja con los procesos previos es que tienden a dejar detrás una cantidad importante de los metales valiosos o peligrosos. Esto significa que el procesamiento adicional por otros medios se requiere generalmente para efectuar su remoción o disposición. Existe la necesidad de un proceso mejorado para la remoción de recubrimientos que contengan metales a partir de una estructura de metal de soporte, y en particular en donde el recubrimiento contiene un metal precioso y otros metales tales como níquel y en donde la estructura metálica de soporte comprende una estructura de acero.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION La invención proporciona un proceso para recuperar un material de recubrimiento de catalizador a partir de una estructura de soporte tal como por ejemplo, un ensamble de convertidor catalítico que tiene una cubierta de metal, incluyendo poner en contacto el material de recubrimiento catalítico con un compuesto que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio, compuesto a una temperatura elevada, enjuagar con un líquido y filtrar el catalizador sólido en el material de recubrimiento de la solución. La invención proporciona una solución económica, confiable para recuperar metales valiosos del material de recubrimiento de catalizador.

La invención proporciona un proceso el cual resulta en la producción de subproductos que son sencillos para disponer con seguridad y minimizar el daño potencial al ambiente.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Descripción/Especificación de la Invención La invención proporciona un proceso para la remoción de un material de recubrimiento de catalizador a partir de una estructura de soporte de metal. Por ejemplo, de acuerdo con una modalidad preferida de la invención, el proceso se puede usar para la remoción del material de recubrimiento de catalizador a partir de convertidores catalíticos gastados, defectuosos, sin usar, incluyendo convertidores en donde la estructura de soporte puede comprender aceros. El proceso de la invención se lleva a cabo preferiblemente por lo cual el enlace físico que fija el material de recubrimiento de catalizador que contiene cualquier combinación de metales del grupo de platino y otros elementos, sobre la estructura de soporte de metal subyacente de los convertidores catalíticos de soporte de metal, se destruye o se rompe y el material de recubrimiento catalítico se remueve posteriormente a partir de la estructura de soporte para reciclar los metales valiosos contenidos en el material de recubrimiento. El proceso de remoción para la separación del material de recubrimiento catalítico de la estructura de soporte de metal de los convertidores catalíticos o ensambles de convertidor con soporte de metal gastado, defectuosos o sin usar, también conocidos comúnmente como convertidores catalíticos con cubierta de acero, convertidores catalíticos con sustrato de metal u otros términos, luego se logra ya sea por un enjuague o rocío sencillo al usar un líquido tal como agua, u otros medios mecánicos . Estos convertidores y ensambles de convertidor se usan principalmente para reducir las emisiones de contaminación al aire de motores de combustión interna móviles y estacionarios, tales como aquellos en automóviles y generadores de energía. Además, el proceso también puede ser aplicable para la recuperación de material de recubrimiento catalítico de plantas de craqueo catalítico usadas en la industria de refinación del petróleo y otras aplicaciones en donde el material de recubrimiento catalítico que contiene metales valiosos se fija a una estructura de soporte de metal . El proceso de conformidad con la invención, se lleva a cabo al efectuar el contacto entre el material de recubrimiento catalítico contenido en o sobre los convertidores catalíticos con soporte de metal, y un compuesto básico fuerte, que tiene preferiblemente un pH de 12 o superior, más preferiblemente un producto químico o material que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio o combinaciones o mezclas de uno o más de estos compuestos con un contenido mínimo de 1% de hidróxido de sodio, potasio o amonio en peso a temperaturas elevadas . El material o producto químico que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio se pone en contacto con el material de recubrimiento de catalizador para destruir el enlace entre el material de recubrimiento de catalizador y la estructura de metal subyacente. Una vez que se destruye el enlace, luego se puede remover el material de recubrimiento de catalizador por un enjuague sencillo con agua, o por agitación mecánica mientras se sumerge en una solución moderada de ácido o un rocío a presión o una combinación de uno o más de estos. La etapa de contacto antes descrita se puede efectuar por medios gaseosos, líquidos o sólidos o una combinación de los mismos, por lo cual un material o producto químico que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio se puede calentar en conjunto con el convertidor catalítico con soporte de metal que se procesa, o uno o más de los componentes se puede calentar por separado. Preferiblemente, al poner en contacto el producto químico que contiene un hidróxido de sodio, potasio o amonio con el material de recubrimiento catalítico puede suceder a temperaturas en el intervalo desde alrededor de 50 °C hasta el punto de fusión de la estructura • de metal subyacente de los convertidores catalíticos con soporte de metal.

El material que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio se puede suministrar en una fase gaseosa, líquida o sólida, y el material de recubrimiento de catalizador y el material que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio se ponen en contacto. Existen muchas implementaciones posibles de la invención, pero se han logrado resultados excelentes al sumergir los convertidores catalíticos en una solución de hidróxido de sodio líquido comercialmente disponible que consiste de 51% de agua y 49% de hidróxido de sodio durante 1 hora, luego al remover los convertidores de la solución, permitiendo que la solución en exceso se drene de los convertidores durante una hora (o al usar aire comprimido para soplar la solución en exceso) y luego calentar los convertidores o ensambles de convertidor catalítico así tratados con un medio de calentamiento adecuado tal como un horno eléctrico a alrededor de 600 °C por alrededor de una hora. Alternativamente, el calentamiento con un medio de calentamiento adecuado se puede lograr al calentar ya sea el material que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio o el material del convertidor o ambos. El enlace entre el material de recubrimiento de catalizador y la estructura de soporte de metal subyacente se destruirán durante el periodo en que el material del convertidor está a una temperatura elevada y en contacto ya sea con el material que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio.

Una vez que los convertidores se han llevado de los hornos y enfriado, el material de recubrimiento de catalizador se puede remover de los cuerpos o ensambles del convertidor por un medio mecánico sencillo tal como un tanque de rocío con agua a alta presión o agitación mecánica en un tanque de enjugue con agua. Se logran los mejores resultados sin embargo, cuando después de calentar en el horno eléctrico los cuerpos o ensambles del convertidor se colocan en un tanque adecuado que contiene una solución de agua y ya sea ácido clorhídrico o cítrico. La solución se debe mantener a un pH desde alrededor de 2.5 a 3.3 por alrededor de 24 horas con agitación o circulación continua de la solución en el tanque. Preferiblemente el pH se puede mantener a un nivel de alrededor de 3. Este tratamiento resulta en la reacción de cualquier hidróxido de sodio restante en los convertidores o ensambles del convertidor con los ácidos seleccionados, para producir ya sea agua más cloruro de sodio o agua más citrato de sodio (dependiendo del ácido usado) , reduciendo ampliamente la tensión superficial del material de recubrimiento de catalizador y permitiendo la remoción del material con un mínimo de esfuerzo por medios mecánicos tales como rocíos con agua o enjuagues por inmersión. El material de recubrimiento de catalizador sólido ahora suelto, se recupera fácilmente de la solución de enjuague o rocío por filtración u otras técnicas conocidas para separar sólidos de los líquidos. Una ventaja de la invención es que a diferencia de la química de lixiviación con ácido, bajo este proceso no se lixivia virtualmente el hierro en la solución de la estructura de soporte de metal de los convertidores o ensambles de convertidores, lo cual en todas las implementaciones actuales son aleaciones de aceros. Sin embargo, debido al tratamiento con calor con hidróxido de sodio, potasio o amonio, alguno de los metales en el material de recubrimiento de catalizador incluyendo pero no limitado por ejemplo, níquel, platino, paladio y rodio se pueden convertir a hidróxidos solubles en agua. Estos hidróxidos de metal se disolverán en la solución de enjuague o de empapado cuando se lleva a cabo el proceso de remoción del material de recubrimiento de catalizador. Los hidróxidos de metal antes mencionados en solución se pueden convertir fácilmente a la forma sólida y removerse de la solución al usar ya sea extracción electrolítica, precipitación electrolítica, precipitación con productos químicos de quelación de metal u otras técnicas conocidas. Alternativamente, para una operación de descarga con cero líquido, la solución de proceso se puede evaporar con un secador de lodos, capturar el material de recubrimiento de catalizador sólido y algunos hidróxidos de metal que se pudieran haber formado.

Dependiendo del producto químico que contiene hidróxido específico usado, puede ser necesario pasar los humos resultantes a través de un tanque lavador. Independientemente, esta etapa de descarga cero puede también efectuarse después de remover los metales ya sea por medio de extracción electrolítica, precipitación electrolítica, precipitación con productos químicos con quelación de metal u otros medios para lograr una operación de descarga cero. La invención antes descrita se ha encontrado que es sencilla, extremadamente económica y es altamente efectiva para destruir el enlace entre el material de recubrimiento de catalizador y la estructura de soporte de metal subyacente en todos los tipos de catalizadores de soporte de metal actualmente en uso, para la reducción de contaminantes del aire a partir de motores de combustión interna. Este rompimiento del enlace permite una remoción sencilla del material valioso de recubrimiento de catalizador gastado, defectuoso o sin usar para la recuperación posterior de los metales del grupo de platino y otros metales contenidos en el material de recubrimiento del catalizador. Además, la invención también puede ser efectiva en la recuperación de metales valiosos a partir de otros catalizadores y en otras aplicaciones. Además, la invención tiene ventajas importantes en costo y ambientales en que no hay ninguna liberación de metales pesados en ninguna forma ni ningún uso de productos químicos tóxicos. Específicamente, el hidróxido de sodio barato (también conocido como sosa cáustica o sosa) es el producto químico de proceso principal para elegir. Los productos químicos y sub-productos de proceso resultantes, dependiendo de la implementación específica de la invención, consisten esencialmente de hidróxído de sodio, ácido clorhídrico (o ácido cítrico) todos los cuales se pueden reutilizar, sal (cloruro de sodio) la cual se puede fácil y seguramente desechar o citrato de sodio biodegradable. Aunque la invención se ha descrito con referencia a las modalidades específicas, la descripción es ilustrativa y no se constituye como limitante del alcance de la invención. Por ejemplo, a través de la inmersión se discute como un mecanismo preferido de contacto el convertidor con la composición de contacto con hidróxido, también se puede usar un rocío continuo o reciclado del convertidor. Pueden suceder diversas modificaciones y cambios para aquellos expertos en la técnica sin alejarse del espíritu y alcance de la invención aquí descrita y como se define por las reivindicaciones anexas.

Claims (27)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para la recuperación de metales de un recubrimiento catalítico a partir de un ensamble de convertidores catalíticos en donde el material de recubrimiento catalítico se enlaza a una estructura de soporte de metal, el método caracterizado porque comprende las etapas de: a) poner en contacto el material de recubrimiento catalítico soportado en estructura de soporte de metal de un ensamble de un convertidor catalítico con una solución líquida de hidróxido de sodio que consiste de alrededor de 51 por ciento de agua y alrededor de 49 por ciento de hidróxido de sodio, por un periodo de tiempo suficiente para permitir la penetración de la solución; b) remover el ensamble del convertidor catalítico de la solución líquida de hidróxido de sodio. c) drenar la solución en exceso del ensamble del convertidor; d) calentar el ensamble del convertidor catalítico en un horno a aproximadamente 600 °C por al menos alrededor de una hora; e) remover el ensamble del convertidor catalítico del horno; f) enfriar el ensamble del convertidor catalítico; g) remover el material de recubrimiento del catalizador del ensamble del convertidor.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de remoción del material de recubrimiento del catalizador comprende filtrar la solución de la etapa g, para recuperar el material del catalizador de la solución.

3. Un proceso para la recuperación de un material catalítico de una estructura de soporte, caracterizado porque comprende las etapas de: a) poner en contacto el material de recubrimiento catalítico soportado en una estructura de soporte con un compuesto básico fuerte, un pH de 12 o mayor, a una temperatura elevada; b) remover el material de recubrimiento catalítico soportado en una estructura de soporte del contacto adicional con el compuesto básico, pH de 12 o mayor; c) remover el compuesto básico fuerte en exceso, pH de 12 o mayor; d) calentar el material de recubrimiento catalítico y la estructura de soporte; e) remover el material de recubrimiento catalítico de la estructura de soporte.

4. El proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el compuesto básico fuerte se selecciona del grupo que consiste de hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de amonio y mezclas de estos compuestos.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el material o producto químico que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio se suministra en fase gaseosa.

6. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el material o producto químico que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio se suministra en fase líquida.

7. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el material o producto químico que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio se suministra en fase sólida. •

8. El proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el compuesto básico fuerte se suministra en forma de una o más de una fase líquida, una fase sólida, una fase gaseosa o una combinación de las mismas .

9. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el compuesto básico fuerte se suministra en una concentración de al menos alrededor de 1% de contenido de hidróxido de sodio, potasio o amonio en peso.

10. El proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la temperatura elevada está en el intervalo de alrededor de 50 °C hasta alrededor de la temperatura del punto de fusión de la estructura de soporte subyacente .

11. El proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la estructura de soporte subyacente comprende metal, y el proceso rompe el enlace entre el material de recubrimiento catalítico y la estructura de soporte de metal subyacente.

12. El proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la etapa de calentamiento sigue de la inmersión del ensamble del convertidor catalítico en una solución acida moderada que tiene un pH en el intervalo de alrededor de 2.5 a 3.3, y agitar la solución.

13. Un proceso para la recuperación de metales de grupo de platino y metales asociados a partir de un material de catalizador que contiene un ensamble de convertidor catalítico, caracterizado porque comprende las etapas de: a) poner en contacto el material de catalizador del convertidor catalítico con un material que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio a una temperatura de alrededor de o mayor que 50 °C. b) calentar el ensamble del convertidor catalítico en un horno a una temperatura elevada; c) remover el ensamble del convertidor catalítico del horno; d) sumergir el convertidor catalítico en una solución acida; e) remover los metales del grupo de platino sólido de la solución acida.

14. Un proceso para la recuperación de metales de un recubrimiento catalítico a partir de un ensamble de convertidores catalíticos en donde el material de recubrimiento catalítico se enlaza a una estructura de soporte de metal, el método caracterizado porque comprende las etapas de: a) poner en contacto el material de recubrimiento del catalizador soportado en una estructura de soporte de metal de un ensamble de un convertidor catalítico con un producto químico o material que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio por al menos alrededor de 1 hora; b) calentar el ensamble de convertidor catalítico con medios de calentamiento; c) remover el ensamble de convertidor catalítico a partir de un contacto adicional con el producto químico o material que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio; d) remover el ensamble de convertidor catalítico de los medios de calentamiento; e) enfriar el ensamble de convertidor catalítico; f) separar el material de recubrimiento de catalizador del ensamble del convertidor.

15. El proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la etapa de separación del material del catalizador del ensamble del convertidor comprende sumergir el ensamble del convertidor catalítico en una solución acida moderada que contiene agua y ácido clorhídrico o cítrico por alrededor de 24 horas o mayor.

16. El proceso de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la solución es agitada.

17. El proceso de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la solución acida se mantiene a un pH desde alrededor de 2.5 a 3.3.

18. El proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el material o producto químico que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio se suministra en fase gaseosa.

19. El proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el material o producto químico que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio se suministra en fase líquida.

20. El proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el material o producto químico que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio se suministra en fase sólida.

21. El proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la etapa de separación del material de recubrimiento de catalizador del ensamble del convertidor comprende agitación mecánica del ensamble del convertidor en un baño de líquido.

22. El proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la etapa de separación del material de recubrimiento de catalizador del ensamble del convertidor comprende aplicar una presión de líquido al ensamble del convertidor.

23. El proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la etapa de calentamiento del ensamble del convertidor catalítico con medio de calentamiento, comprende introducir el material que contiene hidróxido de sodio, potasio o amonio precalentado al ensamble del convertidor catalítico.

24. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye previo a la remoción del material de recubrimiento catalítico del ensamble del convertidor, sumergir el ensamble del convertidor catalítico en una solución acida moderada que contiene agua y ácido clorhídrico o cítrico.

25. El proceso de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque incluye la etapa de mantener la solución acida moderada que contiene agua y ácido clorhídrico o cítrico a un pH de alrededor de 2.5 a 3.3

26. El proceso de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque incluye agitar la solución acida moderada que contiene agua y ácido clorhídrico o cítrico.

27. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el periodo de tiempo suficiente para permitir la penetración de la solución es de alrededor de 1 hora.