從廢催化劑中回收貴金屬的新方法-Aquacat法
貴金屬廣泛用于催化劑的制造,在以制藥工業為代表的在很多產業方面都有廣泛的應用。這些催化劑雖然有以均勻系催化劑的形式使用的,但通常為了方便操作都以結合固體載體的不均勻系催化劑的形式使用。
在很多的用途中,貴金屬催化劑是能夠為反應提供必要的速度和選擇性的唯一手段。同時,這些催化劑的壽命常會帶來最大的成本效果,但像鉑、鈀這樣的貴金屬需要高額的初期投資。制造催化劑的經濟性關鍵在于從廢催化劑中回收貴金屬并加以利用。為此,從廢催化劑中迅速而有效地回收貴金屬是很重要的。但是,廢催化劑大多為反應混合物中的有機物質所污染。而這些有機物質往往是有毒的,所以在回收廢催化劑的貴金屬成分時必需首先使有機物與碳一起從載體中除去。
在以往的回收工藝中,為了除去包含在其中的有機物,將廢催化劑燃燒,然后進行殘留物的取樣檢驗,測定貴金屬含量后的貴金屬氧化物被化學處理。JohnsonMatthey公司開發了一種從廢催化劑中回收貴金屬的新方法,謂之Aquacat法。該法首先利用直接取樣技術測定廢催化劑中的貴金屬含量;第二步是使用超臨界水性氧化法(SupercriticalwaterOxidation),這項專利技術是與瑞典的ChematurEn-gineering公司共同開發的。廢催化劑中的全部碳化氫轉變為二氧化碳和水后除去,使貴金屬以氧化物的形式殘留下來。
Aquacat法適于很多用途,特別是對從醫藥品、活性藥品成分及合成催化劑的制造業、農藥、香料及香水,把其它鉑族金屬作為液相催化劑利用的制造廠排出的廢催化劑最適合。這些廢催化劑的大部分是不均勻系催化劑,而且一部分固體物質可能在取樣容器的中間形成泥漿狀,這種泥漿加入一定量的水和界面活性劑就會成為均勻性的懸濁液;因這種液狀物質確定是均勻性的,采用反復攪拌的方法后,進入下一個工序前從循環回路取樣,以便決定物質中貴金屬的含量,把測定結果告知顧客。
“JM”公司把這種取樣方法與以前的燃燒式回收方法相比較驗證,確認其回收貴金屬的量是同等的。經分析后,液狀物質用泵送到用Aquacat法的超臨界相,因貴金屬含有量在工藝初期的取樣階段已經得到證明,對于委托回收的顧客來說,下一次購入這種再生催化劑的有效率大大地增強。
在Aquacat法中,水分在溫度374℃,壓力221巴以上時達到超臨界相,但這些設定數值必需按投入的物質作相應的變化。在超臨界相水的物理特性變化了,最重要的是氣體與有機物的溶解度幾乎100%增大了,另一方面,無機物也成為不溶性的了。這些條件下,在有催化劑存在時,如果一旦加入氧氣就會產生極迅速的反應,使雜質被燃燒,有機物也完全被破壞。從反應器取出的生成物依次被返回到預熱原料的省煤器上,經過每小時產生1t蒸汽的蒸汽鍋爐后,被送到主工序的蒸汽中,最終生成物在設定的環境溫度及壓力下被冷卻、減壓后氧化氣體被分離。從這個工序排出的氣體僅是常溫的二氧化碳和氮氣,而殘留下來的是包含精制的粒狀貴金屬氧化物的清凈水,這種固體貴金屬氧化物從水中分離后將作為精煉的新催化劑被再次利用。
Aquacat法在環境保護方面有很多優點,首先由于從顧客那里帶來的廢催化劑從容器直接投入到反應器中,減少了物理處理的作業量;Aquacat法產生的熱能可以在別的工藝部分得到利用,減少了燃料的消耗量。而在超臨界反應中,碳與全部有機物完全氧化變為二氧化碳,完全沒有一氧化碳的排出再就是因這種方法比以往的方法在更低的溫度下便可進行,呋喃或氮氧化物(NOX)等不會產生。硫、磷及鹵化物全部被積攢在裝置內,沒有造成排放到大氣中的物質。所以,采用Aquacat法這種技術的企業為廢催化劑的回收利用作出了新的環保標準。
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