【摘要】：鋁基石油煉制加氫脫硫廢催化劑中含有鉬、鎳、釩等稀貴金屬,其含量遠高于天然礦物,是提取鉬的重要二次資源。對廢催化劑中的鉬進行綜合回收利用,不僅能緩解稀貴金屬資源日益缺乏的現(xiàn)狀,同時有利于減小環(huán)境污染,實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。本文針對加氫脫硫廢催化劑現(xiàn)有處理方法存在的不足,開展了超聲波輔助乙醇除油-微波焙燒-超聲波輔助浸出鉬的工藝研究,著重對除油過程的最佳工藝條件和熱解動力學(xué)進行了研究,在此基礎(chǔ)上獲得了超聲波-微波協(xié)同強化作用提高鉬回收率的內(nèi)在機制。主要研究內(nèi)容如下:對廢催化劑進行了超聲波輔助乙醇除油的工藝研究。在單因素條件實驗的基礎(chǔ)上,通過響應(yīng)曲面法系統(tǒng)的研究了不同工藝參數(shù)對廢催化劑除油率的影響規(guī)律,實驗結(jié)果與模型擬合結(jié)果相吻合,證明了模型的有效性。確定了最佳工藝條件:超聲溫度55oC,超聲時間2 h,超聲功率600 W,液固比5:1,在此條件下廢催化劑的除油率達到了99.8%,而未采用超聲波輔助所得到的除油率僅為81.86%,這充分證明了超聲波除油的有效性。對廢催化劑的熱解特性和動力學(xué)進行了研究。獲得了分別在空氣和氮氣的不同氣氛下的不同升溫速率的熱解曲線,并對熱解過程進行了分析,結(jié)果表明廢催化劑油質(zhì)揮發(fā)分解的主要溫度區(qū)間為200-450oC,金屬硫化物氧化過程的主要溫度區(qū)間為350-600oC。采用非模型、模型和主曲線法對除油階段進行動力學(xué)方程擬合,結(jié)果表明除油反應(yīng)動力學(xué)模型符合三維擴散和化學(xué)反應(yīng)模型。采用微波氧化焙燒并利用超聲波輔助Na_2CO_3溶液浸出用以強化浸出率,對除油廢催化劑中的鉬進行回收。考察了超聲溫度、反應(yīng)時間和超聲功率對鉬浸出率的影響,當(dāng)超聲溫度為65oC、時間為2 h、功率為700 W時,除油廢催化劑中鉬的浸出率達到98.18%,并利用常規(guī)管式爐焙燒15 min,相同浸出條件下做對比實驗,得出浸出率僅為61.55%,而延長常規(guī)焙燒時間至2 h,浸出率為96.02%。這充分證明了微波的高效性。利用XRD、XRF、化學(xué)滴定、接觸角測量、GC-MS、SEM、XPS等對樣品進行了分析,著重對除油、焙燒和浸出前后廢催化劑中鉬、鈷、硫等元素的賦存形式和含量進行了研究,結(jié)果表明廢催化劑通過超聲波輔助除油,可以有效的避免難溶物Co Mo O_4生成,因而有效地提高了鉬的浸出率。
【圖文】：

圖 1.1 含油廢催化劑的脫油過程Fig.1.1 Oily spent catalyst removal oil process之外，超聲波也常用于清潔的過程。本實驗主要是利用超聲空化作過程中將產(chǎn)生四種附加效應(yīng)[24,25]，即湍流效應(yīng)、微擾效應(yīng)、聚能效。其中，界面效應(yīng)是由聲流以及在催化劑和介質(zhì)乙醇溶液界面處的機械效應(yīng)，加速了廢煉油加氫脫硫催化劑表面油污的剝離；聚能效減弱了油污對廢加氫催化劑表面的粘附力；湍流效應(yīng)可使整個脫油旋渦，加快了被剝離下來的油質(zhì)乳化過程。總之，在這四種效應(yīng)的方面，可以減少油質(zhì)含量，加速整個廢煉油加氫脫硫催化劑脫油系過程；另一方面，由于超聲波可以使得有機溶劑進行強烈湍動，產(chǎn)增加攪拌作用，這樣煉油廢加氫脫硫催化劑表面的油質(zhì)在聲壓和液用下被撞擊，發(fā)生內(nèi)塌而迅速被剝離下來，并乳化，使其油和催化

整個工藝流程如下圖1.2 所示：圖 1.2 廢催化劑的浸出工藝流程Fig.1.2 Leaching process flow of spent catalyst1.2.2.4 氨浸法氨浸法[34]主要用來處理生產(chǎn)鈷鉬催化劑時產(chǎn)生的廢料。由于該廢料未經(jīng)使用，所以內(nèi)在成分主要以骨架 Al2O3和添加成分 MoO3、CoO 為主。對于這種廢料可以用 4 mol/L 的 NH3·H2O 在液固比 4:1，，60-65 oC 條件下浸取 2-3 h，其浸出液經(jīng)凈化后可直接用于干浸法生產(chǎn) Co-Mo 低溫變換催化劑。應(yīng)用此法對廢催化劑中MoO3的回收率可達到 92％。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE624.9;TF841.2

【參考文獻】

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本文編號：2654250