Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания Гостеева Наталья Викторовна

Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания
<
Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Гостеева Наталья Викторовна. Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания : диссертация ... кандидата технических наук : 05.16.02 / Гостеева Наталья Викторовна; [Место защиты: Моск. ин-т стали и сплавов]. - Москва, 2008. - 121 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/152

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Использование молибденовых катализаторов в процессах гидроочистки нефтепродуктов 9

1.1. Каталитическая гидрообработка 9

1.2. Катализаторы гидрообработки 10

1.3. Отравление и регенерация катализаторов 19

1.4. Токсичность 26

1.5. Способы переработки отработанных катализаторов 27

Выводы 35

Глава 2. Материалы и методы исследования 36

2.1. Материалы исследования 36

2.2. Методы исследования 37

2.2.1. Определение химического состава отработанного катализатора ...

2.2.2. Определение фазового состава 38

2.2.3. Определение удельной поверхности 38

2.2.4. Определение механической прочности 39

2.2.5. Определение содержания кокса 40

2.2.6. Определение молибдена в растворах 40

2.2.7. Определение обессеривающей активности 41

Глава 3. Физико-химические и механические характеристики отработанных катализаторов 44

Выводы 51

Глава 4. Экспериментальное исследование процесса переработки отработанных катализаторов методом выщелачивания и возгонки 52

Список литературы

Введение к работе

Технический прогресс в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, а также в смежных отраслях народного хозяйства страны связан с созданием и применением в промышленном масштабе новых, все более эффективных катализаторов [1].

В настоящее время в химии, нефтехимии и нефтепереработке каждые три технологии из четырех являются каталитическими. При этом в качестве промышленных катализаторов широко используются двух-, трех-, четырехкомпонентные системы на основе оксидов цветных металлов [2].

Увеличение объемов потребления катализаторов делает актуальной проблему утилизации катализаторов, выработавших свой ресурс и не подлежащих дальнейшей эксплуатации. Отработанные катализаторы включены в список потенциально опасных отходов, запрещенных к захоронению в грунт [3]. Складирование на прилегающих к нефтеперегонным заводам территориях таких токсичных многотоннажных отходов способствует значительному ухудшению экологической обстановки [4]. Таким образом, проблема утилизации отходов промышленных производств, несомненно, является одной из основных проблем современности [5].

Существующие способы переработки отработанных катализаторов основаны на гидрометаллургических и пирометаллургических методах.

При гидрометаллургических вариантах молибден извлекают с использованием смеси органического растворителя с водой при 50 С в течение 30 минут, при этом молибден переходит в водный раствор, а органическую фазу направляют на сжигание, что усложняет процесс переработки отработанных катализаторов, а также приводит к загрязнению окружающей среды. При использовании раствора соляной кислоты вместе с молибденом в раствор переходит значительное количество ванадия и никеля. При этом реальное извлечение молибдена в раствор не превышает 85 %.

При пирометаллургической переработке отработанных катализаторов методом возгонки процесс осуществляют при давлении 10,5 МПа и температуре 400 С в течение 6 часов, при этом извлечение молибдена в возгон не превышает 70 %.

В связи с этим разработка новых способов переработки отработанных катализаторов, позволяющих повысить извлечение молибдена, уменьшить потери ценных компонентов и улучшить экологическую обстановку, является актуальной проблемой.

Состав катализаторов позволяет рассматривать такие отходы как сырье для комплексного извлечения ценных компонентов в виде разнообразных продуктов или возвращения их на повторное производство катализаторов [6].

Так, дезактивированные алюморутениевые катализаторы являются ценным источником вторичного сырья для получения рутения [7], для не регенерируемых никельциркониевых катализаторов разработаны научные основы плазменной переработки [2], высокое содержание палладия делают алюмопалладиевые катализаторы ценным вторичным сырьем [8]. Решение проблемы вовлечения в переработку альтернативных источников цветных металлов, в частности, отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки, выполняющих роль ускорителей в процессах переработки нефти, весьма актуальна, т.к. такие катализаторы содержат от 4 до 13 % молибдена (Мо) [9].

В связи с выше изложенным, целью настоящей работы явилась разработка технологий комплексной переработки отработанных молибденсодержащих катализаторов с получением чистого триоксида молибдена и молибдата кальция, пригодного для выплавки ферромолибдена.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: исследовать фазовый состав и физико-химические свойства отработанных алюмокобальтмолибденовых (АКМ) катализаторов с различным содержанием молибдена;

выявить кинетические закономерности, определить оптимальные условия процесса выщелачивания молибдена из АКМ катализаторов и разработать технологическую схему извлечения молибдена в раствор;

установить влияние различных параметров процесса возгонки на степень извлечения молибдена (температуры, продолжительности, высоты слоя засыпки), определить оптимальные условия процесса возгонки и разработать технологическую схему извлечения молибдена в возгон;

- исследовать химический состав продуктов процессов выщелачивания и
возгонки, полученных по предлагаемым схемам, выдать рекомендации по их
дальнейшему использованию.

В результате проведенных в данной работе исследований были получены следующие научные результаты:

Выявлена зависимость между параметрами процесса возгонки и степенью^ извлечения молибдена из отработанных катализаторов, выражающаяся в снижении извлечения молибдена в возгон за счет взаимодействия триоксида молибдена с компонентами катализаторов - оксидами кобальта и никеля, приводящего к образованию нелетучих молибдатов.

На основе исследований кинетики процесса содового выщелачивания оксида молибдена из отработанных катализаторов определены значения кинетических констант, что позволило выбрать оптимальные параметры процесса, обеспечивающие максимальное извлечение молибдена в раствор.

Установлена зависимость между степенью извлечения молибдена при содовом и аммиачном выщелачивании катализаторов АКМ и содержанием в них молибдена, а при возгонке - от содержания кобальта, что в первом случае определяется кинетическими факторам, а во втором - увеличением вероятности образования малолетучего молибдата кобальта, что позволило оптимизировать параметры процессов выщелачивания и возгонки.

Практическая значимость. На основании экспериментальных данных и установленных зависимостей оптимизированы параметры процесса возгонки: температура 1200 С, продолжительность возгонки 3 часа, высота слоя

7 засыпки 2 см. При этом степень извлечения молибдена в возгон составляет 95,2 %. Предложена технология и аппарат для- полупромышленного опробования предлагаемого варианта переработки катализаторов АКМ2 и АКМЗ.

На основании экспериментальных данных и установленных зависимостей оптимизированы параметры и предложена технология двустадийного содового выщелачивания: концентрация Na2C03 =100 г/л, Т:Ж = 1:4, Т= 80 - 85 С, продолжительность 6 часов на первой стадии, на второй - 4 часа, при этом максимальное извлечение молибдена в раствор составило 88,9 %.

Разработанный способ для катализаторов типа АКМ1 опробован на Исфаринском гидрометаллургическом заводе. Акт испытаний подтвердил достигнутые в лабораторных экспериментах показатели по извлечению молибдена в раствор и в молибдат кальция.

Достоверность полученных результатов. Методологической основой всего направления исследования' послужили современные методы физико-химического анализа. При изучении химического и фазового составов исходных материалов и получаемых продуктов были использованы методы рентгенофлуоресцентной спектроскопии, рентгенодифрактометрический, хроматографический и фотоколометрический методы анализа. Достоверность сделанных выводов подтверждается совпадением расчетных данных с результатами, основанными на химических и физических методах анализа.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- результаты исследований структуры и физико-химических свойств
отработанных молибденсодержащих катализаторов;

установленные закономерности поведения, молибдена при выщелачивании и возгонке отработанных АКМ катализаторов, обеспечивающих его высокое извлечение;

- предложенные технологические схемы переработки отработанных АКМ
катализаторов методами выщелачивания и возгонки, обеспечивающими
получение продуктов требуемого качества.

Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, материалов и методов исследования, физико-химических исследований катализаторов, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения.

Работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИР ФГОУ ВПО Государственного технологического университета «Московского института стали и сплавов».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на международных и российских конференциях: «ВейстТек - 2007» «Управление отходами и природоохранным технологиям», г. Москва (май 2007г), Научная сессия «МИФИ- 2007» «Физическая химия растворов», г. Москва (2007г), Международная конференция по химической технологии «ТХ'07», посвященная 100-летию со дня рождения академика Николая Михайловича Жаворонкова, г. Москва (июнь 2007г), VI Международная конференция «Сотрудничество для решения проблемы отходов», г. Харьков, Украина (январь - февраль 2007 - 2008 гг.), IX Научно-Практическая конференция. «Химия - XXI век: новые технологии, новые продукты», г. Кемерово (май 2007 г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 2 статьи в периодической печати и 6 тезисов докладов.

Материал диссертации изложен на 121 страницах машинописного текста, включает 52 таблиц и 28 рисунков и 1 приложение. Список используемой литературы включает 96 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Катализаторы гидрообработки

В процессе гидроочистки применяются серостойкие гидрирующие катализаторы, представляющие собой сочетание оксидов, сульфидов - элементов VI и VIII групп Периодической системы элементов (Mo, W, Ті, Ni, Со), нанесенных на носитель - преимущественно у - А120з, промотированных различными добавками [12].

Наибольшее распространение получили алюмоникельмолибденовые (АНМ) и алюмокобальтмолибденовые (АКМ) композиции [3, 13 - 15]. Важным критерием работоспособности катализатора является обессеривающая активность и физико-механические характеристики. Основные свойства некоторых зарубежных промышленных катализаторов гидроочистки приведены в таблице 1 [16].

Как видно из таблицы, катализаторы гидроочистки, выпускаемые зарубежными фирмами, отличаются достаточно низким содержанием активных компонентов (Со, Ni, Mo), высокой удельной поверхностью и прочностью. Катализаторы гидроочистки, которые производят на отечественных заводах, по своим физико-химическим и механическим характеристикам находятся на уровне зарубежных (таблица 2) [17, 18].

Никель-вольфрамовые катализаторы дороже никель-молибденовых или кобальт-молибденовых и используются главным образом в особых случаях, когда содержание серы в сырье невелико и требуется высокая степень гидрирования или умеренная активность в отношении крекинга. Концентрация металлов в этих катализаторах высока, обычно 5 - 20 % NiO и 20 - 25 % WO3. Как правило, они нанесены на смесь оксидов алюминия и кремния.

Обычно для обессеривания прямогонного сырья предпочитают использовать кобальт-молибденовые катализаторы, хотя при определенных условиях никель-молибденовые и кобальтникельмолибденовые катализаторы столь же успешно удаляют серу из некоторых других видов сырья. При: удалении серы из высокоазотистого или крекированного сырья никель-молибденовые катализаторы могут быть даже более предпочтительными.

Как правило, никель-молибденовые катализаторы лучше удаляют азот и гидрируют ароматические углеводороды.

Никель-молибденовые катализаторы обычно более чувствительны к изменениям парциального давления водорода, поэтому работа с повышенными давлениями при прочих равных условиях дает им преимущества перед кобальт-молибденовыми катализаторами. Это не означает, что при повышенных давлениях водорода, никель-молибденовые катализаторы всегда эффективнее кобальт-молибденовых; только относительная эффективность никель-молибденового катализатора при высоких давлениях больше, чем при низких [11].

Для приготовления кобальт-молибденового катализатора на основе оксида алюминия используют процесс гидрирования сераорганических примесей нефтяных фракций. Цилиндрические гранулы АКМ имеют размер 4,5x5,5 мм, насыпную плотность 0,64 - 0,74 г/см3. Пористую структуру катализатора образует активный оксид алюминия, составляющий примерно 82 % от общей массы, каталитически активными являются оксиды кобальта (около 4,5 %) и молибдена (около 13,5 %) [26].

Научные основы приготовления катализаторов представляют собой совокупность информации о различных методах приготовления катализаторов, и в пределах каждого метода - совокупность физико-химических закономерностей, которые определяют особенности синтеза и поведения веществ на каждой стадии выбранного метода получения отдельных классов однотипных по своей природе веществ - катализаторов (рисунок 2) [27].

Определение химического состава отработанного катализатора

Для определения состава отработанных катализаторов использовался метод рентгенофлуоресцентной спектроскопии (рентгенофлуоресцентный спектрометр PV 9500 Филипс). Метод основан на зависимости интенсивности рентгеновской флуоресценции от концентрации элемента в образце. При облучении образца мощным потоком излучения рентгеновской трубки возникает характеристическое флуоресцентное излучение атомов, которое пропорционально их концентрации в образце. Излучение разлагается в спектр при помощи кристалл-анализаторов, далее с помощью детекторов и счетной электроники измеряется его интенсивность. Математическая обработка спектра позволяет проводить количественный и качественный анализ [74].

Для определения фазового состава использовался рентгенодифрактометрический (RD) способ исследования (рентгеновский дифрактометр «X-pert Pro» («Philips», Голландия)). В основе рентгенодифракционных методов лежит тот факт, что дифракционная картина, получаемая в результате рассеивания рентгеновского излучения, характеристична для определенного типа кристаллических структур или индивидуальных кристаллических веществ. Объектом исследования здесь является монокристалл, а результатом - картина пространственного расположения составляющих его атомов. С его помощью можно исследовать структуру не только простых соединений, но и весьма сложных таких, как стероиды, витамины, антибиотики [75].

Удельную поверхность катализаторов определяли по низкотемпературной адсорбции азота хроматографическим методом (Автосорб - 1) и рассчитывали по формуле: " Sya = (SOTC/S0- m) F, где (1) Sy;i - удельная поверхность, м2/г; Saec - площадь десорбционного пика, мм; S0 - площадь пика, соответствующего 1 см3 азота при комнатной температуре, мм; F - площадь поверхности образца, занимаемой 1 см азота при комнатной температуре, м ; m - навеска образца, г. F = (о)т Na)/Vm 273/Tk, где (2) oom = 16,2-10" м - площадь поперечного сечения адсорбированной молекулы азота при температуре кипения; Na = 6,02-10 - число Авогадро; Vm = 22,4-10 см - молярный объем азота при нормальных условиях; Тк - комнатная температура, К [76].

Механическую прочность на раскалывание (коэффициент прочности) образцов определяли двумя способами: по ОСТ 38.01130-77 «Катализаторы и адсорбенты. Методы определения прочности на раскалывание» и по методике ВЕИИ НП «Определение прочности на раскалывание образцов катализатора на приборе прочномер «ПК-1». Образцы катализатора (экструдаты) помещали в ячейки поворотного круга, который размещали на крепление под нож с режущей поверхностью 0,8 мм. При включении прибора, нож надавливает на гранулу и при раскалывании прибор фиксирует величину силы в Н. В конце определения, производится считывание значений.

При гидрометаллургическом способе переработки отработанных катализаторов определение молибдена в растворах осуществлялось фотометрическим методом. Метод основан на образовании комплексного соединения пятивалентного молибдена с роданид ионом с последующим фотоколориметрированием окрашенного раствора.

Методика фотоколориметрического определения молибдена в растворе заключается в следующем [79]. Отбирали VI мл анализируемого раствора, переносили в мерную колбу емкостью V2 мл, объём доводили до метки дистиллированной водой. Через 10 мин. отбирали аликвоту объёмом V3 мл и переносили в мерную колбу объёмом 50 мл, в которую добавляли нижеследующие растворы в указанной очередности: 1) 12,5 мл раствора серной кислоты H2S04 (1:2); 2) 1,75 мл 1 % раствора (NHOFeSO 3) 3 мл 2 % раствора C11SO4; 4) 10 мл 10 % раствора тиомочевины: CS(NH2)2; 5) через 5 мин. 3 мл 50 % раствора роданида калия (KCNS).

После добавления каждого реагента раствор тщательно перемешивали и содержимое колбы доводили до метки дистиллированной водой. Аналогично готовили "холостой" раствор. Полученные растворы выдерживали 15 мин, после чего фотоколориметрировали на спектрофотометре СФ-4, X = 440 нм. Содержание молибдена определяли по калибровочной кривой, построенной в координатах оптическая плотность (D) - мг Мо в аликвоте объёмом V3 по формуле 4: СМо = к- D-V2/V1-V3, г/л, где (4) к - тангенс наклона калибровочной кривой.

Каталитическую активность образцов катализатора оценивали по модельной реакции гидрогенолиза тиофена. Принципиальная схема микрокаталитической установки представлена на рисунке 5. В реактор (6) помещали навеску исследуемого образца (фр. 0,25 - 1,0 мм), прокаленного при 550 С и сверху засыпали измельченный кварц. Затем через реактор пропускали водород из баллона (1), поддерживая давление 0,5 МПа. Реакционную смесь тиофен-бензол вводили посредством запускного устройства (5) в реактор, где поддерживали необходимую температуру посредством электропечи (7). Температуру замеряли термопарой (8). Продукты реакции поступали через шестиходовой кран в ловушку (10), а затем по мере необходимости для анализа на хроматограф. Расход водорода регулировали посредством вентилей тонкой регулировки (3) и замеряли реометром (2) [80 - 83].

Физико-химические и механические характеристики отработанных катализаторов

Отработанный катализатор представлял собой гранулированный материал цилиндрической формы длиной 5-8 мм, диаметром 0,5 мм, с насыпной массой 0,82 г/см и плотностью 2,27 г/см . Цвет - от голубого до темно-коричневого.

Ранее катализаторы использовались для гидрообессеривания широкого спектра продуктов нефтепереработки - бензиновых, керосиновых, дизельных и масляных фракций. Формула носителя - алюминия гидроксид активный.

Анализ полученных данных показал, что во всех образцах катализаторов снижалось содержание активного компонента - триоксида молибдена (МоОз) до 11,0 - 19,0 % масс, что можно объяснить возникновением локальных перегревов при эксплуатации катализатора, и, как следствие, частичный унос молибдена.

На поверхности отработанного катализатора содержалось значительное количество отложений железа и натрия. Количество отложений железа на поверхности отработанного катализатора гидроочистки АКМ1 достигало 1,7 %, а натрия - 0,25 %, у катализатора гидроочистки более легких фракций - до 0,9 % железа, а натрия - до 0,15 %.

Количество отложений кокса зависит от типа перерабатываемого сырья [83]. Как следует из таблицы 7, содержание кокса у катализаторов гидроочистки легких фракций (АКМ2, АКМЗ) было ниже, чем у катализатора, используемого для гидроочистки более тяжёлых фракций, и достигало у АКМ1 9,7 % масс.

Значительное содержание коксовых отложений затрудняло процесс выщелачивания, поэтому предварительно катализаторы подвергались обжигу при 550 С. Данный температурный режим был выбран на основании литературных данных.

По литературным данным, при увеличении содержания железа на поверхности с 0,5 % до 2,1 % масс, удельная поверхность катализатора АКМ1 уменьшается практически в два раза, что, по-видимому, связано с отложениями соединений железа в результате коррозии аппаратуры и трубопроводов в порах катализатора на молекулярном уровне (таблица 9).

Изменение распределения пор в этом случае показывало наличие больших транспортных пор [84]. Таблица 9 - Влияние содержания железа на изменение удельной поверхности катализатора АКМ 1 [84] Показатель Содержание железа, % масс. 0,05 0,5 0,9 1,2 1,6 2,1 Удельная поверхность, м /г 190 154 133 119 112 103 - свежий катализатор; - реактивированный катализатор.

Известно, что наибольшее изменение структурных характеристик происходит в первый год эксплуатации: удельная поверхность снижается с 185-190 м7г у свежего АКМ катализатора до 158 м7г у отработанного [83]. Полученные экспериментальные данные показали, что после 5 лет эксплуатации удельная поверхность снижалась практически вдвое - до 104 м /г (таблица 10). Таблица 10 - Изменение структурных характеристик катализаторов гидроочистки при эксплуатации

Отработанные катализаторы имели пониженные значения прочности гранул. В процессе гидроочистки дизельного топлива прочность гранул АКМ1 уменьшалась до 0,9 кг/мм. Установленный факт был учтён при отработке процесса выщелачивания - дополнительный размол катализатора, поступающего на стадию выщелачивания, не проводился.

Совокупность вышеперечисленных физико-химических и механических изменений приводила к падению обессеривающей активности на 26 - 30 % отн. по сравнению с исходным АКМ катализатором.

По мнению ряда авторов [84, 85], уменьшению обессеривающей активности катализатора способствует отложение натрия в количестве более 0,2 % масс, на поверхности катализатора. При увеличении содержания натрия с 0,35 % масс, до 1,2 % масс, содержание серы в гидрогенизате возрастало с 0,08 до 0,34 % масс, (таблица 14). Таблица 14 - Влияние содержания натрия в катализаторе на остаточное содержание серы в продукте

Таким образом, в зависимости от типа перерабатываемого сырья, на поверхности отработанного катализатора наблюдались значительные отложения железа, кокса, натрия, вызывающие снижение удельной поверхности в 1,5 - 2,0 раза, изменение распределения пор, а также уменьшение прочности экструдатов, что в совокупности приводило к падению обессеривающей активности на 26 - 30 % отн.

Экспериментальное исследование процесса переработки отработанных катализаторов методом выщелачивания и возгонки

Эксперименты по выщелачиванию молибдена аммиачными и содовыми растворами проводили при следующих режимах: навеска катализатора - 20 г, соотношение Т:Ж = 1:4, температура процесса - 80 - 85 С. Катализатор предварительно подвергался обжигу при температуре 550 С для удаления коксовых отложений, и не проводилось его измельчение.

Процесс вели по двустадийной схеме (рисунок 9). Продолжительность первой стадии процесса шесть часов, второй - четыре. АКМЗ 13,30 17,03 16,86 9,30 8,90 10,36 11,60 31,20 32,30 1 стадия100 г/ламмиака2 стадия100 г/ламмиака При аммиачном выщелачивании отработанных катализаторов извлечение молибдена в раствор было низкое (30-60 %). По-видимому, это связано с тем, что помимо триоксида молибдена, в катализаторах содержатся молибдаты, малорастворимые в водном растворе аммиака [87].

На основе полученных данных были выбраны следующие режимы выщелачивания катализатора (АКМ1) раствором Ыа2СОз 10 %-ным, Т:Ж = 1:4, Т = 80 - 85 С, продолжительность 6 часов на 1 стадии, на второй -4 часа, при этом максимальное извлечение молибдена в раствор составило 88,9 %.

Химический анализ жидкой фазы после содового выщелачивания показал, что содержание молибдена в растворе - 15 г/л. Такой раствор может быть неоднократно использован для выщелачивания новых порций катализатора, а далее переработан путем осаждения молибдена в составе молибдата кальция или направлен после подкисления до рН 2,0 - 2,5 на сорбцию Мо анионитами.

Для катализаторов марки АКМ2 и АКМЗ и аммиачная, и содовая технологии малоэффективны. Такого типа катализаторы можно перерабатывать по варианту спекания с содой с последующим выщелачиванием молибдена из спека водой.

Установлена зависимость извлечения молибдена в раствор при содовом и аммиачном выщелачивании катализаторов АКМ от содержания в них молибдена. Увеличение содержания молибдена в катализаторе приводило к снижению извлечения, что, по-видимому, связано с кинетическими факторами: меньшим избытком соды и диффузионными ограничениями, связанными с медленным переходом молибдена из объема катализатора в раствор. Возможно также это связано с тем, что катализаторы АКМ2 и АКМЗ перед складированием работали в условиях, способствующих образованию низших оксидов молибдена, плохо растворимых в содовых и аммиачных растворах (рисунок 10). Mo, % .

Было изучено два способа утилизации кека, основанных на щелочной обработке (растворами аммиака и поташа) с переводом молибдена в жидкую фазу. Оставшийся после выщелачивания кобальт-алюминиевый продукт после промывки, термообработки и измельчения представлял собой материал голубого цвета, оттенок которого практически не менялся с повышением температуры до 1000 С. Присутствие в пигменте кобальта - 4 - 5 %, образующего с оксидноалюминиевым носителем соединение со структурой шпинели - СоОА12Оз, для которого характерна повышенная свето- и термостойкость. Это позволяет использовать его в рецептурах строительных материалов, термостойкой керамической плитки и красок различного назначения [88]. При аммиачном выщелачивании жидкую фазу использовали для выделения кристаллической соли - парамолибдата аммония (да0бМо7О24-4Н2О.

Гранулы кека обрабатывались горячей водой при Т:Ж= 1,5:1 (t 50 - 60С) и подвергались окислительному обжигу при Т 650 С, а затем измельчались. Измельченный продукт помещали в раствор аммиака (10 % по NH3) и при перемешивании выдерживали 1 - 2 часа. Затем жидкая фаза отделялась от осадка и направлялась на: упаривание. Процесс упаривания сопровождался выделением белой кристаллической соли. Осадок после выщелачивания промывался водой и сушился при температуре 150 С, после чего измельчался. В результате получался пигмент ярко-голубого цвета;

Для выщелачивания раствором поташа кек подвергали предварительному измельчению для повышения скорости гетерогенного; процесса перевода молибдена в жидкую фазу.

Измельчённый продукт смешивали с раствором поташа (концентрация? от 100 до 300 г/л К2СОз). Расход раствора брали с учетом: получения суспензии, в которой отношение Т:Ж= 1:3 - 5. Выщелачивание проводили при нагревании; суспензию при 50 - 100 С в течение 3-х часов и при постоянном перемешивании. В этих условиях Мо переходил в жидкую фазу, а кобальт в этих условиях практически не растворялся и оставался в осадке.

Жидкую фазу декантировали, добавляли дистиллированную воду из расчета Т:Ж = 1:4, суспензию фильтровали, осадок дополнительно промывали на фильтре водой (Т:Ж. = 1:1). Полученный раствор может быть использован для получения Mo-содержащего катализатора по известной методике [89]. Отфильтрованный и-промытый остаток прокаливали при 600 С и 800 С.

Похожие диссертации на Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания