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節能減排有新招,從國家危廢物到高效催化劑
發布者:海洲新能源  發布時間:2019/3/17 21:14:35

       流化催化裂化(FCC)是指在一定溫度及催化劑的作用下使重質原料發生裂解反應從而將重油輕質化的過程,是現代石油煉制工藝中頗為重要的一環,而石油作為社會現行應用數量最多范圍最廣的能源,對國民經濟起到毋庸置疑的支柱作用。


       在上述石油流化催化裂化的過程中,該反應催化劑易受重金屬污染,從而造成反應活性下降、化學選擇性變差,因此質量受損的催化劑需定期卸出以保證裝置內反應的正常進行。近年來,我國石油原料漸有重質化、劣質化的趨勢,重金屬沉積、磨損和結焦等因素造成的廢棄催化劑僅2015一年就逾200kt。而目前處理FCC廢催化劑仍主要以填埋為主,由于其特殊的組成結構,包含的重金屬及其他諸多有害組分,易污染環境且危害人體健康。在2016年8月1日新發布的《國家危險廢物名錄》中, FCC廢催化劑正式被歸為HW50類危廢,對其進行綠色資源化利用已迫在眉睫、刻不容緩。

過氧化氫作為理想的綠色氧化劑在化學合成、環保、醫藥等行業擁有著廣泛應用,生產過氧化氫的方法主要有蒽醌法、電解法、異丙醇法及氫氧直接合成法等。蒽醌法由于其主要原料為氫氣、氧氣及水,具有能耗少、成本低及安全性能好等優點,目前是工業生產過氧化氫的主要途徑。在蒽醌法氫化、氧化、萃取和后處理等多個過程中,蒽醌加氫是整個工藝的核心,因而蒽醌加氫催化劑的反應活性和化學選擇性決定了過氧化氫的生產效率。


       此情此際,來自武漢理工大學的邱家凱、陳俊武、楊志超、夏慶、蔡智君、汝緒陽、熊梓航7位本科生組成的節能減排小組在化學化工與生命科學學院蔡衛權教授的指導下,對基于FCC廢催化劑作為硅鋁源合成高效蒽醌加氫催化劑進行了大量實驗研究,目前已取得階段性成果。

他們首先稱取一定比例的FCC廢催化劑、氫氧化鈉與去離子水攪拌均勻,并于400~600℃活化2h,得到硅鋁酸鹽混合物;其次將5g的硅鋁酸鹽混合物加入到60mL 1-2M鹽酸中,再于室溫下磁力攪拌3h,得預水解液;同時將2g P123溶解于60mL 0.1-2M鹽酸中,并于35℃下磁力攪拌3h;再將預水解液滴加到溶解的P123溶液中,繼續于35℃下磁力攪拌24h;再將水解液于90~110℃水熱24h,得到反應沉淀物;隨后將得到的到反應沉淀物抽濾、去離子水洗滌至中性,再將中性濾餅于60℃普通干燥10h,然后在550℃下焙燒4h除去模板劑,得到Al-SBA-15分子篩。在60℃下,按照理論3%負載量的pH=3的H2PdCl4溶液等體積浸漬上述0.6g Al-SBA-15分子篩,接著用0.1M NaOH溶液于60℃下稍過量浸漬2h,洗滌該沉淀至無Cl-,然后于60℃干燥4h、500℃下焙燒2h,即得到Pd/Al-SBA-15復合材料。


       該制備方法采用FCC廢催化劑作為制備4A沸石的原料,在降低成本的同時減少了FCC廢催化劑的排放,4A沸石被作為蒽醌加氫催化劑的載體,制得的催化劑具有成本低、氫化效率高、蒽醌循環回收率高的特點。該制備工藝總體流程簡單,制備條件溫和,且制得的產品性能優異、具有良好的經濟價值 ,全過程充分的體現出了節能減排的綠色化工理念。

據了解,該成果已于2018年3月6日申請了國家發明專利(一種由FCC廢催化劑制備高效蒽醌加氫催化劑的方法. 申請號201810181271.X),并與寧波雁門化工有限公司、寧波國利環?萍加邢薰竞炗喠似髽I合作意向書。


       據悉,以上是該節能減排競賽小組階段性的成果,他們將于2018年3月參加全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽武漢理工大學校內選拔賽。


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