超声波辅助石油炼制废催化剂除油实验研究

发布时间：2020-05-08 06:11

【摘要】：铝基石油炼制加氢脱硫废催化剂中含有钼、镍、钒等稀贵金属,其含量远高于天然矿物,是提取钼的重要二次资源。对废催化剂中的钼进行综合回收利用,不仅能缓解稀贵金属资源日益缺乏的现状,同时有利于减小环境污染,实现资源的循环利用。本文针对加氢脱硫废催化剂现有处理方法存在的不足,开展了超声波辅助乙醇除油-微波焙烧-超声波辅助浸出钼的工艺研究,着重对除油过程的最佳工艺条件和热解动力学进行了研究,在此基础上获得了超声波-微波协同强化作用提高钼回收率的内在机制。主要研究内容如下:对废催化剂进行了超声波辅助乙醇除油的工艺研究。在单因素条件实验的基础上,通过响应曲面法系统的研究了不同工艺参数对废催化剂除油率的影响规律,实验结果与模型拟合结果相吻合,证明了模型的有效性。确定了最佳工艺条件:超声温度55oC,超声时间2 h,超声功率600 W,液固比5:1,在此条件下废催化剂的除油率达到了99.8%,而未采用超声波辅助所得到的除油率仅为81.86%,这充分证明了超声波除油的有效性。对废催化剂的热解特性和动力学进行了研究。获得了分别在空气和氮气的不同气氛下的不同升温速率的热解曲线,并对热解过程进行了分析,结果表明废催化剂油质挥发分解的主要温度区间为200-450oC,金属硫化物氧化过程的主要温度区间为350-600oC。采用非模型、模型和主曲线法对除油阶段进行动力学方程拟合,结果表明除油反应动力学模型符合三维扩散和化学反应模型。采用微波氧化焙烧并利用超声波辅助Na_2CO_3溶液浸出用以强化浸出率,对除油废催化剂中的钼进行回收。考察了超声温度、反应时间和超声功率对钼浸出率的影响,当超声温度为65oC、时间为2 h、功率为700 W时,除油废催化剂中钼的浸出率达到98.18%,并利用常规管式炉焙烧15 min,相同浸出条件下做对比实验,得出浸出率仅为61.55%,而延长常规焙烧时间至2 h,浸出率为96.02%。这充分证明了微波的高效性。利用XRD、XRF、化学滴定、接触角测量、GC-MS、SEM、XPS等对样品进行了分析,着重对除油、焙烧和浸出前后废催化剂中钼、钴、硫等元素的赋存形式和含量进行了研究,结果表明废催化剂通过超声波辅助除油,可以有效的避免难溶物Co Mo O_4生成,因而有效地提高了钼的浸出率。
【图文】：

废催化剂,含油,加氢脱硫催化剂,油质

图 1.1 含油废催化剂的脱油过程Fig.1.1 Oily spent catalyst removal oil process之外，超声波也常用于清洁的过程。本实验主要是利用超声空化作过程中将产生四种附加效应[24,25]，即湍流效应、微扰效应、聚能效。其中，界面效应是由声流以及在催化剂和介质乙醇溶液界面处的机械效应，加速了废炼油加氢脱硫催化剂表面油污的剥离；聚能效减弱了油污对废加氢催化剂表面的粘附力；湍流效应可使整个脱油旋涡，加快了被剥离下来的油质乳化过程。总之，在这四种效应的方面，可以减少油质含量，加速整个废炼油加氢脱硫催化剂脱油系过程；另一方面，由于超声波可以使得有机溶剂进行强烈湍动，产增加搅拌作用，这样炼油废加氢脱硫催化剂表面的油质在声压和液用下被撞击，发生内塌而迅速被剥离下来，并乳化，使其油和催化

流程图,废催化剂,浸出工艺,流程

整个工艺流程如下图1.2 所示：图 1.2 废催化剂的浸出工艺流程Fig.1.2 Leaching process flow of spent catalyst1.2.2.4 氨浸法氨浸法[34]主要用来处理生产钴钼催化剂时产生的废料。由于该废料未经使用，所以内在成分主要以骨架 Al2O3和添加成分 MoO3、CoO 为主。对于这种废料可以用 4 mol/L 的 NH3·H2O 在液固比 4:1，，60-65 oC 条件下浸取 2-3 h，其浸出液经净化后可直接用于干浸法生产 Co-Mo 低温变换催化剂。应用此法对废催化剂中MoO3的回收率可达到 92％。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE624.9;TF841.2

【参考文献】