FCC 废催化剂处理技术的现状与发展趋势

FCC 废催化剂处理技术的现状与发展趋势

概括：

催化裂化（FCC）催化剂是当前炼油行业使用最为广泛的催化剂。目前，我国每年消耗FCC催化剂约20万吨，因使用过程中失活、颗粒破碎等原因，每年产生约15万吨废催化剂。填埋是目前处理FCC废催化剂的主要方式，但填埋后，废催化剂中的有害重金属会被雨水冲刷出来，污染地下水、土壤和河流。另外，FCC废催化剂粒径很小，只有几微米至几十微米，易悬浮、吸附性强，很容易携带和吸附空气中的有害有毒物质，形成雾霾。 对于人工卸料产生的FCC废催化剂、平衡剂，目前已有成熟的、经过工业验证的技术进行处理和再利用，但对于随烟气自然流失的废催化剂、三旋光细粉，目前尚无能够经过工业验证的资源化利用技术。本文根据三旋光细粉的组成和结构特点，探索了合成Y型分子筛、制备FCC催化剂基质、从三旋光细粉中回收金属元素等资源化利用的方法和技术路线。研究发现，三旋光细粉中仍有部分未破坏的分子筛，其化学组成与Y型分子筛基本接近。因此，本文首次尝试了以三旋光细粉为原料，采用原位晶化合成Y型分子筛的技术路线。 将三旋光细粉与水玻璃混合制成浆料，采用喷雾干燥法将三旋光细粉制备成微球，然后在微球上原位生长Y型分子筛。通过优化导向剂用量、进料硅铝比、进料钠铝比、晶化温度和晶化时间，制备出了具有典型结构特征的Y型分子筛，结晶度为54。

8%分子筛微球。研究证实了三旋光细粉原位晶化合成Y型分子筛的技术可行性，并进一步通过离子交换、水热超稳定化等方法对Y型分子筛微球进行改性，得到FCC催化剂，但其强度、热稳定性和催化性能测试结果并不理想，与现有的工业FCC催化剂还有一定差距。研究表明，三旋光细粉本身的非黏附性和重金属污染物的存在是造成催化性能稍差的主要原因。FCC催化剂基质通常为非晶态的铝硅酸盐，具有合适的孔结构、比表面积和表面酸性。FCC三旋光细粉中Ni、V、Fe等重金属大量沉积。 首先用一定酸浓度的硫酸对三旋光细粉进行酸溶预处理，然后通过加硅、加碱、稀土交换、H交换、洗涤、干燥、焙烧、铵交换等一系列水热处理方法制备出基质材料。研究结果证实酸预处理具有良好的脱金属效果，可以显著影响FCC三旋光细粉的组成和结构，重金属去除率可达80%以上。研究还证实，以FCC三旋光细粉为原料可以制备出合适的FCC催化剂基质材料。新型基质具有Y型分子筛的特征结构，其比表面积、微孔和孔容都比较高，其孔径分布范围较宽，中孔分布范围较广。通过添加新型基质制备的FCC催化剂研究发现，当新型基质的添加量为6%时，制备出的FCC催化剂具有良好的强度、比表面积、孔结构和微反应。 FFB评价结果证实，添加新基质有利于提高重油转化率，降低焦炭产率，提高FCC催化剂的转化率和液体回收率。

为了进一步回收三旋细粉预处理过程中产生的酸液中的金属元素，采用浓缩、冷却结晶分离、复盐沉淀分离、碱沉淀等方法，对酸处理液中的稀土、铝、镍、铁、钒进行级联分离回收探索。对所得产品及滤液采用XRD、XRF、ICP等分析手段进行分析检测。研究结果表明，通过上述技术路线可将酸液中的稀土、铝、镍、铁、钒金属离子以稀土硫酸复盐、硫酸铝铵、硫酸镍铵及铁钒氧化物的形式分离回收。通过优化分离条件，金属离子的回收率可达98%以上。 在此基础上，利用三旋细粉为原料制备的基质，生产了30t工业批量FCC再生剂，并在50万吨/年工业FCC装置上成功进行了工业应用试验。工业试验结果表明，再生剂应用过程中，装置运行平稳，两装置催化剂流化正常，无催化剂损耗，催化剂活性、稳定性、选择性无明显变化，产品分布和产品性质与原工业催化剂相当。工业应用的初步成功，表明三旋细粉再生剂技术可行，具有规模化应用的前景。总之，研究成果形成了FCC三旋细粉合成Y型分子筛、制备FCC催化剂基质、回收金属元素的较为完整的技术路线，为FCC装置废催化剂的资源化利用奠定了技术基础。

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