Сведения об авторах

Оценка возможности использования отработанных катализаторов, содержащих соединения меди, цинка, алюминия и хрома

 

Шаркина В. И., Ермина З. Е., Серегина Л. К., Правдин А. И., Щанкина В. Г., Шарыпина Н. Н., ООО «НИАП-КАТАЛИЗАТОР», Новомосковск, Тульская обл., Россия

Андросов П. Д., ОАО «НАК “Азот” МХК “ЕвроХим”», Новомосковск, Тульская обл., Россия

 

Необходимость утилизации отработанных катализаторов возникла в начале 80-х годов. Несмотря на работы, проведенные в этом направлении, до настоящего времени наиболее распространен металлургический способ переработки. Однако его применимость рациональна не для всех типов катализаторов.

 

Так, из молибденсодержащих катализаторов целесообразно извлекать ценные компоненты и возвращать их в производство катализаторов или использовать как сырье для получения другой продукции. Железооксидные катализаторы (после эксплуатации в процессах дегидрирования олефиновых и алкилароматических углеводородов) можно утилизировать с использованием методов механохимии.

 

Для катализаторов смешанного типа, содержащих в качестве активных компонентов никель, кобальт, медь, цинк, ванадий, молибден, наиболее перспективна глубокая переработка в катализаторное сырье.   

 

В агрегатах синтеза аммиака на стадии высоко- и низкотемпературной конверсии оксида углерода с водяным паром и в синтезе метанола на установках получения водорода используют катализаторы, содержащие соединения железа, меди, цинка, хрома и алюминия.

 

Цель исследования — разработка технологии извлечения соединений меди и цинка из отработанных катализаторов конверсии оксида углерода на примере НТК-4 с оксидом хрома и не содержащего оксида хрома.

 

Анализ показал, что химический состав исходного и отработанного катализатора НТК-4 не меняется, т. е. уноса ингредиентов в процессе промышленной эксплуатации не происходит. Фазовый состав может быть различным в зависимости от расположения катализатора в реакторе. Так, образец, расположенный по ходу газа, включает фазы бемита, хромита цинка и крупнокристаллической меди. Нижний слой содержит фазы хромата хромита цинка, замещенного медью, и меди, т. е. присутствуют фазы исходного контакта. Аналогичная картина наблюдается и по содержанию ядов (серы и хлора), т. е. в нижнем слое примесей может и не быть. Перегрузка отработанного катализатора происходит по различным причинам: отравление ядами, потеря прочности, рекристаллизация активного компонента (меди).

 

Способ извлечения соединений меди из отработанного катализатора заключается в предварительном его измельчении и обработке аммиачно-карбонатным раствором. При этом медьсодержащие соединения (Сu, СuО) практически нацело растворяются.

 

В работе показано, что полученный раствор аммиаката меди можно использовать для приготовления медьсодержащих катализаторов. Твердый осадок представляет собой мелкодисперсный порошок, который, по данным рентгенофазового анализа, является довольно сложным соединением, состоящим из фаз хромита цинка, частично замещенного медью, и оксида алюминия. Это соединение обладает высокой термической устойчивостью и при температуре ниже 900 ºС не разлагается. Такой осадок может быть использован для различных целей. Например, он опробован в качестве сырьевой добавки к антикоррозионному покрытию. Установлено, что антикоррозионные свойства полученной грунтовки и серийного образца сопоставимы.

 

Подобные исследования проведены и для отработанных катализаторов, не содержащих соединений хрома. Показано, что соединения меди и цинка из отработанного катализатора растворяются практически нацело. Получены данные рентгенофазового анализа исходного и отработанного образцов и изучены характеристики их осадков. Приведены примеры использования полученных растворов.

 

Таким образом, на основании изучения свойств отработанных катализаторов показана возможность извлечения соединений меди и цинка и найдены варианты использования осадков.

 

Spent Catalysts Containing Copper, Zinc, Aluminum and Chromium Compounds: Evaluation of Option for Utilization

 

Sharkina V. I., Ermina Z. E., Seregina L. K., Pravdin A. I., Shchankina V. G., Sharypina N. N., NIAP-CATALYST Ltd, Novomoskovsk, Tula Oblast, Russia
Androsov P. D.,  JSC «NAC "Nitrogen" MCC "EuroChem"», Novomoskovsk, Tula Oblast, Russia

 

Development of methods for utilization of spent catalysts is an important task. Analysis of the literature has shown that the most rational method for mixed-type catalysts containing nickel, cobalt, copper, zinc, vanadium and molybdenum is the downstream processing of catalyst materials.

 

The purpose of the research was to extract of copper and zinc compounds from spent catalysts for carbon oxide conversion, example was NTK-4 containing chromium oxide and without chromium oxide.

 

The paper presents the physical-chemical characteristics of the original and spent catalysts for conversion of carbon oxide and water vapor. Method for extraction of copper from the spent catalyst includes its preliminary grinding and processing by ammonium carbonate solution.

 

By studying the spent catalyst properties, the possibility for copper and zinc extraction is demonstrated; options for sludge utilization were found.

 

 

Сведения об авторах

Шаркина Валентина Ивановна, канд. техн. наук, вед. науч. сотр., ООО «НИАП-КАТАЛИЗАТОР», ул. Связи, 10, Новомосковск, Тульская обл., 301640, Россия. Тел. +7 (48762) 7-18-18 (доб. 3-35). E-mail

Ермина Зоя Евгеньевна, науч. сотр., ООО «НИАП-КАТАЛИЗАТОР»,  ул. Связи, 10, Новомосковск, Тульская обл., 301640, Россия. Тел. +7 (48762) 7-18-18 (доб. 4-00)

Серегина Людмила Константиновна, ст. науч. сотр., ООО «НИАП-КАТАЛИЗАТОР», ул. Связи, 10, Новомосковск, Тульская обл., 301640, Россия. Тел.+ 7(48762) 7-18-18 (доб. 3-88).

Правдин Алексей Иванович, генеральный директор, ООО «НИАП-КАТАЛИЗАТОР», ул. Связи, 10, Новомосковск, Тульская обл., 301640, Россия. Тел. +7 (48762) 7-18-18. E-mail

Щанкина Вера Геннадьевна, мл. науч. сотр., ООО «НИАП-КАТАЛИЗАТОР», ул. Связи, 10, Новомосковск, Тульская обл., 301640, Россия. Тел. +7 (48762) 7-18-18 (доб. 4-09). E-mail

Шарыпина Надежда Николаевна, науч. сотр., ООО «НИАП-КАТАЛИЗАТОР», ул. Связи, 10, Новомосковск, Тульская обл., 301640, Россия. Тел. +7 (48762) 7-18-18 (доб. 4-11).

Андросов Петр Дмитриевич, нач. лаборатории ЦОТК, ОАО «НАК “Азот” МХК “ЕвроХим”», ул. Связи, 10, Новомосковск, Тульская обл., 301640, Россия. Тел. +7 (48762) 7-27-84