一種廢fcc催化劑再利用的方法

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一種廢fcc催化劑再利用的方法
【專利摘要】本發明涉及一種廢FCC催化劑再利用的方法，具體的方法如下：將廢FCC催化劑進行篩分，其中，粒徑大于40μm的用做瀝青混合料中的細集料或者填料；粒徑小于40μm的廢劑用于對瀝青進行改性。本發明的有益效果是：1、將粒徑小于40μm廢FCC催化劑用于制備改性瀝青，大粒徑的廢劑作為填料或粗集料進行使用，實現了廢FCC催化劑的資源最大化利用。2、廢FCC催化劑經表面處理后，提高了與瀝青的相容性，顯著改善了普通瀝青材料的高溫穩定性、低溫抗裂性以及抗老化等性能。
【專利說明】一種廢FCC催化劑再利用的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及廢棄化工原料再利用的【技術領域】，特別涉及一種廢FCC催化劑再利用的方法。

【背景技術】
[0002] 隨著原油日益重質化和劣質化，金屬污染物、瀝青質和膠質以及硫、氮等雜原子化合物的總含量上升，流化催化裂化（FCC，Fluid Catalytic Cracking)已成為最重要的重質油輕質化過程之一。FCC工藝中，催化劑起著重要的作用。對于FCC裝置，所耗催化劑除去自然跑損，其余則是由于在使用過程中由于重金屬污染失活、積碳失活以及水熱失活，催化劑反應選擇性變差，無法維持應有的活性和反應選擇性，須定期卸出的廢催化劑。目前全球約有400套FCC裝置，每年大約產生160kt的FCC廢催化劑，預計每年FCC廢催化劑的增加量約為5%，很快就會突破每年產生200kt的FCC廢催化劑。隨著我國原油加工量逐年上升，國內FCC裝置產出的廢催化劑的量也在逐年增加。目前針對如此大量的FCC廢催化劑卻沒有很好的處理和利用的方法及途徑，主要常用的處理方式是作為固體廢棄物而進行填埋，這樣不僅會浪費大量的資源，并且由于廢催化劑中含有一定量的鎳、釩等重金屬，如處理不當還可能會對環境有影響污染。如果可以有效地利用廢催化劑，或者直接作為合成其他高附加值產品的原料，不僅可以解決因掩埋廢催化劑帶來的環境問題，而且可以為煉油企業創造一定的經濟效益，因此開發FCC廢催化劑的回收利用技術一直是業內人士所關注的課題。
[0003] FCC催化劑由沸石（分子篩）構成，是以SiOjPAl2O3為主要成分的、具有晶格結構的結晶硅鋁鹽，具有較大的比表面積和孔體積，使用過的FCC廢催化劑一般也含有 10% -25%質量分數的沸石，雖然失去了催化活性，但其內部結構并未遭到完全破壞，仍具有一定的利用價值。目前針對顆粒較大的FCC廢催化劑已開始研發復活技術，由于廢劑的組成與水泥類似，因此FCC廢催化劑在水泥中的應用已有很多研宄，也有報道將廢劑用于生產陶瓷、制磚或礦聚物。但是FCC廢催化劑在道路瀝青中使用很少，目前僅僅是將廢催化劑作為細集料或者填料應用。
[0004] 國內有研宄指出指出，在處理FCC廢催化劑時，除了掩埋之外，將其與瀝青混和進行道路的鋪筑也可作為處理方法之一，這樣可能會增加技術上的復雜性。
[0005] 國外在上世紀90年代對FCC廢催化劑在瀝青路面中的應用進行了一些工作。 Schmitt最早提出FCC廢催化劑在歐洲的再利用方法之一是將其作為建筑材料，其中可作為瀝青混合料的填料進行使用。考慮到廢劑中重金屬有可能造成環境污染的問題，研宄認為如果廢劑中的銻含量低于600ppm，混合料中可以使用5%的廢劑；如果銻含量高于 600ppm，那么在混合料中廢劑的加入量不能超過3%。Furimsky也提出類似的FCC廢催化劑的利用方法，并指出將廢催化劑應用在瀝青中時不能夠影響瀝青的使用性能；Lin等人經研宄認為FCC廢催化劑以合適的比例加入到瀝青混凝土中可以提高強度，從而改善混凝土的高溫性能。Gerber等人在關于加氫廢催化劑和FCC廢催化劑的再生報告中也提到FCC 廢催化劑可以在道路基層或者作為填料進行使用，但是廢劑中的金屬對其應用有了一定的限制。Alshamsi等人詳細研宄了來自阿曼煉廠的兩種不同粒徑的FCC廢催化劑在瀝青混合料中的使用情況，結果表明粒徑在2. 36mm至4. 75mm的廢劑可以作為集料使用，最大用量可達集料的20%，但推薦用量為10%;小粒徑的廢劑可作為礦物填料使用，推薦用量為集料的 5. 5%，所得混合料的性質基本能滿足阿曼的國家標準，說明在瀝青混合料中有使用廢劑的可能性。

【發明內容】

[0006] 針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種廢FCC催化劑再利用的方法。
[0007] 本發明采用如下技術方案：
[0008] -種廢FCC催化劑再利用的方法，具體的方法如下：將廢FCC催化劑進行篩分，其中，粒徑大于40 μ m的用做瀝青混合料中的細集料或者填料；粒徑小于40 μ m的廢劑用于對瀝青進行改性。
[0009] 在上述方案的基礎上，粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑用于對瀝青進行改性的方法具體如下：
[0010] (1)將粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑在烘箱中加熱烘干；
[0011] ⑵將烘干后的廢FCC催化劑在20°C -100°C的溫度下與表面處理劑進行混合，攪拌時間10min-30min，表面處理劑加入量為廢催化劑的0. 5% -5% ;
[0012] (3)將經過表面處理的廢催化劑加入到預熱到120°C -150°C的瀝青中，進行剪切混合，剪切轉速為3000轉/分-10000轉/分，剪切時間10min-60min，廢催化劑加入量為瀝青的 8% -20%。
[0013] 在上述方案的基礎上，粒徑小于40 μm的廢劑用于對瀝青進行改性的方法中的步驟（2)所述的表面處理劑為烷基硅酸鹽或烷基烷氧基硅烷。
[0014] 在上述方案的基礎上，所述烷基硅酸鹽為：甲基硅酸鈉和/或乙基硅酸鈉。
[0015] 在上述方案的基礎上，所述燒基燒氧基娃燒為：辛基二乙氧基娃燒和/或聚甲基三乙氧基硅烷。
[0016] 本發明的有益效果是：
[0017] 1、將粒徑小于40 μ m廢FCC催化劑用于制備改性瀝青，大粒徑的廢劑作為填料或粗集料進行使用，實現了廢FCC催化劑的資源最大化利用。2、廢FCC催化劑經表面處理后，提高了與瀝青的相容性，顯著改善了普通瀝青材料的高溫穩定性、低溫抗裂性以及抗老化等性能，本發明利用粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑用于對瀝青進行改性的工藝是一個完整的不可分割的工藝，工藝中任何步驟、參數（溫度、時間等）以及表面處理劑種類及用量的改變都會破壞該工藝的完整性。

【具體實施方式】
[0018] 實施例1
[0019] 廢FCC催化劑再利用的方法，具體的方法如下：使用振篩機將廢FCC催化劑進行篩分，其中，粒徑大于40 μm的用做瀝青混合料中的細集料或者填料；粒徑小于40 μm的廢劑用于對瀝青進行改性。
[0020] 在上述方案的基礎上，粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑對瀝青進行改性的方法具體如下：
[0021] (1)將粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑放置于120°C的烘箱中加熱烘干，然后置于干燥器中冷卻至室溫待用；
[0022] (2)稱取烘干后的廢FCC催化劑200g放置于三口燒瓶中，并置于水浴鍋中控制溫度為20°C，稱取甲基硅酸鈉 lg，將二者攪拌混合，攪拌時間IOmin ;
[0023] (3)稱取AH-70號瀝青500g置于樣品桶中，然后放在加熱套中升溫至120°C，緩慢將經過甲基硅酸鈉處理的廢催化劑40g加入到瀝青中，進行剪切混合，轉速為3000轉/分，剪切lOmin，制備得到廢催化劑改性瀝青，檢測其針入度、軟化點、延度、脆點、抗老化以及相谷性指標。
[0024] 實施例2
[0025] 粒徑小于40 μ m的廢劑用于對瀝青進行改性的方法具體如下：
[0026] (1)將粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑在120°C的烘箱中加熱烘干；
[0027] (2)稱取烘干后的廢FCC催化劑200g放置于三口燒瓶中，并置于油浴鍋中控制溫度為100°C，稱取甲基硅酸鈉10g，將二者攪拌混合，攪拌時間30min ;
[0028] (3)稱取AH-70號瀝青500g置于樣品桶中，然后放在加熱套中升溫至150°C，緩慢將經過甲基硅酸鈉處理的廢催化劑IOOg加入到瀝青中，進行剪切混合，轉速為10000轉/ 分，剪切60min，制備得到廢催化劑改性瀝青，檢測其針入度、軟化點、延度、脆點、抗老化以及相容性指標。
[0029] 實施例3
[0030] 粒徑小于40 μ m的廢劑用于對瀝青進行改性的方法具體如下：
[0031] (1)將粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑在120°C的烘箱中加熱烘干；
[0032] (2)稱取烘干后的廢FCC催化劑200g放置于三口燒瓶中，并置于水浴鍋中控制溫度為70°C，稱取甲基硅酸鈉5g，將二者攪拌混合，攪拌時間20min ;
[0033] (3)稱取AH-70號瀝青500g置于樣品桶中，然后放在加熱套中升溫至135°C，緩慢將經過甲基硅酸鈉處理的廢催化劑75g加入到瀝青中，進行剪切混合，轉速為7000轉/分，剪切30min，制備得到廢催化劑改性瀝青，檢測其針入度、軟化點、延度、脆點、抗老化以及相谷性指標。
[0034] 實施例4
[0035] 粒徑小于40 μ m的廢劑用于對瀝青進行改性的方法具體如下：
[0036] (1)將粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑在烘箱中加熱烘干；
[0037] (2)稱取烘干后的廢FCC催化劑200g放置于三口燒瓶中，并置于水浴鍋中控制溫度為20°C，稱取乙基硅酸鈉 lg，將二者攪拌混合，攪拌時間IOmin ;
[0038] (3)稱取AH-70號瀝青500g置于樣品桶中，然后放在加熱套中升溫至120°C，緩慢將經過乙基硅酸鈉處理的廢催化劑40g加入到瀝青中，進行剪切混合，轉速為3000轉/分，剪切lOmin，制備得到廢催化劑改性瀝青，檢測其針入度、軟化點、延度、脆點、抗老化以及相谷性指標。
[0039] 實施例5
[0040] 粒徑小于40 μ m的廢劑用于對瀝青進行改性的方法具體如下：
[0041] (1)將粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑在120°C的烘箱中加熱烘干；
[0042] (2)稱取烘干后的廢FCC催化劑200g放置于三口燒瓶中，并置于油浴鍋中控制溫度為100°C，稱取甲基硅酸鈉和乙基硅酸鈉各5g，將二者攪拌混合，攪拌時間30min ;
[0043] (3)稱取AH-70號瀝青500g置于樣品桶中，然后放在加熱套中升溫至150°C，緩慢將經過甲基硅酸鈉和乙基硅酸鈉處理的廢催化劑IOOg加入到瀝青中，進行剪切混合，轉速為10000轉/分，剪切60min，制備得到廢催化劑改性瀝青，檢測其針入度、軟化點、延度、脆點、抗老化以及相容性指標。
[0044] 實施例6
[0045] 粒徑小于40 μ m的廢劑用于對瀝青進行改性的方法具體如下：
[0046] (1)將粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑在120°C的烘箱中加熱烘干；
[0047] (2)稱取烘干后的廢FCC催化劑200g放置于三口燒瓶中，并置于水浴鍋中控制溫度為70°C，稱取乙基硅酸鈉5g，將二者攪拌混合，攪拌時間20min ;
[0048] (3)稱取AH-70號瀝青500g置于樣品桶中，然后放在加熱套中升溫至135°C，緩慢將經過乙基硅酸鈉處理的廢催化劑75g加入到瀝青中，進行剪切混合，轉速為7000轉/分，剪切30min，制備得到廢催化劑改性瀝青，檢測其針入度、軟化點、延度、脆點、抗老化以及相谷性指標。
[0049] 實施例7
[0050] 粒徑小于40 μ m的廢劑用于對瀝青進行改性的方法具體如下：
[0051] (1)將粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑在烘箱中加熱烘干；
[0052] (2)稱取烘干后的廢FCC催化劑200g放置于三口燒瓶中，并置于水浴鍋中控制溫度為20°C，稱取辛基三乙氧基硅烷lg，將二者攪拌混合，攪拌時間IOmin ;
[0053] (3)稱取AH-70號瀝青500g置于樣品桶中，然后放在加熱套中升溫至120°C，緩慢將經過辛基三乙氧基硅烷處理的廢催化劑40g加入到瀝青中，進行剪切混合，轉速為3000 轉/分，剪切l〇min，制備得到廢催化劑改性瀝青，檢測其針入度、軟化點、延度、脆點、抗老化以及相容性指標。
[0054] 實施例8
[0055] 粒徑小于40 μ m的廢劑用于對瀝青進行改性的方法具體如下：
[0056] (1)將粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑在120°C的烘箱中加熱烘干；
[0057] (2)稱取烘干后的廢FCC催化劑200g放置于三口燒瓶中，并置于油浴鍋中控制溫度為100°C，稱取辛基三乙氧基硅烷10g，將二者攪拌混合，攪拌時間30min ;
[0058] (3)稱取AH-70號瀝青500g置于樣品桶中，然后放在加熱套中升溫至150°C，緩慢將經過辛基三乙氧基硅烷處理的廢催化劑IOOg加入到瀝青中，進行剪切混合，轉速為 10000轉/分，剪切60min，制備得到廢催化劑改性瀝青，檢測其針入度、軟化點、延度、脆點、抗老化以及相容性指標。
[0059] 實施例9
[0060] 粒徑小于40 μ m的廢劑用于對瀝青進行改性的方法具體如下：
[0061] (1)將粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑在120°C的烘箱中加熱烘干；
[0062] (2)稱取烘干后的廢FCC催化劑200g放置于三口燒瓶中，并置于水浴鍋中控制溫度為70°C，稱取辛基三乙氧基硅烷5g，將二者攪拌混合，攪拌時間20min ;
[0063] (3)稱取AH-70號瀝青500g置于樣品桶中，然后放在加熱套中升溫至135°C，緩慢將經過辛基三乙氧基硅烷處理的廢催化劑75g加入到瀝青中，進行剪切混合，轉速為7000 轉/分，剪切30min，制備得到廢催化劑改性瀝青，檢測其針入度、軟化點、延度、脆點、抗老化以及相容性指標。
[0064] 實施例10
[0065] 粒徑小于40 μ m的廢劑用于對瀝青進行改性的方法具體如下：
[0066] (1)將粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑在烘箱中加熱烘干；
[0067] (2)稱取烘干后的廢FCC催化劑200g放置于三口燒瓶中，并置于水浴鍋中控制溫度為20°C，稱取聚甲基三乙氧基硅烷lg，將二者攪拌混合，攪拌時間IOmin ;
[0068] (3)稱取AH-70號瀝青500g置于樣品桶中，然后放在加熱套中升溫至120°C，緩慢將經過聚甲基三乙氧基硅烷處理的廢催化劑40g加入到瀝青中，進行剪切混合，轉速為 3000轉/分，剪切lOmin，制備得到廢催化劑改性瀝青，檢測其針入度、軟化點、延度、脆點、抗老化以及相容性指標。
[0069] 實施例11
[0070] 粒徑小于40 μ m的廢劑用于對瀝青進行改性的方法具體如下：
[0071] (1)將粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑在120°C的烘箱中加熱烘干；
[0072] (2)稱取烘干后的廢FCC催化劑200g放置于三口燒瓶中，并置于油浴鍋中控制溫度為100°C，稱取辛基三乙氧基硅烷和聚甲基三乙氧基硅烷各5g，將二者攪拌混合，攪拌時間 30min ;
[0073] (3)稱取AH-70號瀝青500g置于樣品桶中，然后放在加熱套中升溫至150°C，緩慢將經過辛基三乙氧基硅烷和聚甲基三乙氧基硅烷處理的廢催化劑IOOg加入到瀝青中，進行剪切混合，轉速為10000轉/分，剪切60min，制備得到廢催化劑改性瀝青，檢測其針入度、軟化點、延度、脆點、抗老化以及相容性指標。
[0074] 實施例12
[0075] 粒徑小于40 μ m的廢劑用于對瀝青進行改性的方法具體如下：
[0076] (1)將粒徑小于40 μ m的廢FCC催化劑在120°C的烘箱中加熱烘干；
[0077] (2)稱取烘干后的廢FCC催化劑200g放置于三口燒瓶中，并置于水浴鍋中控制溫度為70°C，稱取聚甲基三乙氧基硅烷5g，將二者攪拌混合，攪拌時間20min ;
[0078] (3)稱取AH-70號瀝青500g置于樣品桶中，然后放在加熱套中升溫至135°C，緩慢將經過聚甲基三乙氧基硅烷處理的廢催化劑75g加入到瀝青中，進行剪切混合，轉速為 7000轉/分，剪切30min，制備得到廢催化劑改性瀝青，檢測其針入度、軟化點、延度、脆點、抗老化以及相容性指標。
[0079] 表1為各實施例所的瀝青樣品指標的檢測結果。
[0080] 表1實施例檢測結果
[0081]

【權利要求】
1. 一種廢FCC催化劑再利用的方法，其特征在于具體的方法如下：將廢FCC催化劑進行篩分，其中，粒徑大于40 y m的用做瀝青混合料中的細集料或者填料；粒徑小于40 y m的廢FCC催化劑用于對瀝青進行改性。
2. 根據權利要求1所述的廢FCC催化劑再利用的方法，其特征在于粒徑小于40 y m的廢FCC催化劑用于對瀝青進行改性的方法具體如下： (1) 將粒徑小于40 y m的廢FCC催化劑在烘箱中加熱烘干； (2) 將烘干后的廢FCC催化劑在20°C -100°C的溫度下與表面處理劑進行混合，攪拌時間10min-30min，表面處理劑加入量為廢催化劑的0. 5% -5% ; (3) 將經過表面處理的廢催化劑加入到預熱到120°C _150°C的瀝青中，進行剪切混合，剪切轉速為3000轉/分-10000轉/分，剪切時間10min-60min，廢催化劑加入量為瀝青的 8% _20%〇
3. 根據權利要求2所述的廢FCC催化劑再利用的方法，其特征在于粒徑小于40 y m的廢劑用于對瀝青進行改性的方法中的步驟（2)所述的表面處理劑為烷基硅酸鹽或烷基烷氧基娃燒。
4. 根據權利要求3所述的廢FCC催化劑再利用的方法，其特征在于所述烷基硅酸鹽為：甲基硅酸鈉和/或乙基硅酸鈉。
5. 根據權利要求3所述的廢FCC催化劑再利用的方法，其特征在于所述烷基烷氧基硅烷為：辛基三乙氧基硅烷和/或聚甲基三乙氧基硅烷。
【文檔編號】C10C3/02GK104479712SQ201410663200
【公開日】2015年4月1日申請日期:2014年11月7日優先權日:2014年11月7日
【發明者】魏建明, 趙文喆, 王筵鑄, 李亞楠, 董夫強, 張玉貞申請人:中國石油大學(華東)

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