CN111167525A - 一种废平衡剂等离子体的处理工艺和装置 - Google Patents
一种废平衡剂等离子体的处理工艺和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111167525A CN111167525A CN202010023481.3A CN202010023481A CN111167525A CN 111167525 A CN111167525 A CN 111167525A CN 202010023481 A CN202010023481 A CN 202010023481A CN 111167525 A CN111167525 A CN 111167525A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power supply
- balancing agent
- plasma
- waste
- treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 230000005495 cold plasma Effects 0.000 claims abstract description 55
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims abstract description 37
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 122
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 49
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 claims description 16
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 claims description 13
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 3
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 claims description 2
- 239000012492 regenerant Substances 0.000 claims 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 5
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 64
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 52
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 11
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 9
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 9
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 2
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004517 catalytic hydrocracking Methods 0.000 description 1
- 238000001833 catalytic reforming Methods 0.000 description 1
- 239000013064 chemical raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000003900 soil pollution Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J38/00—Regeneration or reactivation of catalysts, in general
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J38/00—Regeneration or reactivation of catalysts, in general
- B01J38/02—Heat treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J38/00—Regeneration or reactivation of catalysts, in general
- B01J38/72—Regeneration or reactivation of catalysts, in general including segregation of diverse particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B5/00—Operations not covered by a single other subclass or by a single other group in this subclass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G11/00—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明涉及废平衡剂回收处理技术领域，具体涉及一种废平衡剂等离子体的处理工艺和装置，该废平衡剂等离子体的处理工艺，包括如下步骤：冷等离子体处理步骤：将待处理的废平衡剂经过脉冲放电冷等离子体处理脱落表面和/或孔道内附着的金属和/或碳杂质，得到再生平衡剂，收集从废平衡剂脱落的金属和/或碳杂质，得到不可利用平衡剂；热等离子体处理步骤：将不可利用平衡剂经过热等离子体处理氧化、熔融，得到无害固体废料，本发明处理工艺提高了重金属与平衡剂的分离程度，具有较高的重金属脱除率，且提高了再生平衡剂中活性粒子的浓度，从而提高其的再生活性，对于难以处理的重污染催化裂化平衡剂仍然适用。
Description
技术领域
本发明涉及废平衡剂回收处理技术领域，具体涉及一种废平衡剂等离子体的处理工艺和装置。
背景技术
催化裂化工艺是炼油企业由重质油料生产汽油、柴油、低碳烯烃等高价值产品的核心技术之一。其中，废平衡剂是催化裂化工艺的关键组成。废平衡剂在高温和水热条件下要反复经历反应-再生的循环，部分分子筛的结构会发生崩塌破坏，重金属会沉积造成毒化，降低催化剂活性和选择性，须定期卸出的废废平衡剂。对于结构崩塌后的废平衡剂，一般的处理方式是作为垃圾填埋，然而这种方式不仅需要耗费大量资金并且容易造成土壤污染，其中的金属还有可能造成水污染。随着我国原油加工量逐年上升，国内催化裂化装置产出的废平衡剂的量也在逐年增加。在2016版《国家危险废物名录》中新增HW50废催化剂，其中在石油产品催化裂化过程中产生的废平衡剂因含有毒重金属，属于危险废物。按照国家危险废物的管理要求，废平衡剂的产生、储存、运输、处置等过程将受到国家的管制，处理成本将大幅提高。
现有的废平衡剂处理方法主要是磁分离技术、化学再生技术、化工原料合成技术等。其中，磁分离回收技术是使用磁分离的方法分离出废平衡剂中的低磁性的组分回用至催化裂化反应，既减少了需处理的废弃物的量，又在回用过程中降低了催化剂成本，例如，中国专利文献CN207563096U公开了一种废平衡剂磁分离再生回用系统，该系统具有多级磁分离装置，并在磁分离前进行预处理除去了平衡剂中的大部分碳杂质和有毒重金属，保证得到的可回用的平衡剂的活性的同时还减少了磁分离过程中产生的危险废物。但是磁分离回收技术目前只能用于处理重金属污染程度较轻的平衡剂，对于污染较重的废平衡剂的处理效果差，并且分离过程中还会造成较大的物料损失，限制其应用。
平衡剂再生技术是根据平衡剂失活的原因，可以采用不同的化学复活手段改善平衡剂的催化裂化反应性能，实现平衡剂的重新使用。例如，中国专利文献CN1245091A公开了一种废平衡剂的再处理方法，是将平衡剂用一种含有Na2O源以及可选的NaCl的水溶液在80-110℃下处理10-30小时，或者再经过离子交换，干燥后得到再生平衡剂，其活性恢复比较好，但是对孔道的清理作用有限，没有起到彻底的催化活性再生效果。而且再生过程会产生大量的含酸或重金属元素的有害液体，从而造成二次污染，同时可能造成平衡剂结构和组分的破坏。
将平衡剂中的大量的硅(铝)氧化物作为原料合成高附加值的化工产品是另外一种处理方法，例如，中国专利文献CN103319164A公开了一种利用炼油厂废废平衡剂制备堇青石材料的方法，以废平衡剂、氧化镁、二氧化硅混合原料研磨成浆料，浆料经过滤、陈腐、干燥、研磨、过筛，得到粉料后压片成型，置于高温炉中煅烧，自然冷却至室温为原所制备的堇青石材料纯度在86wt％以上。该方法具有一定经济性，但是由于原料性质差异性较大，难以保证化工产品和品质。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的重金属分离程度不够、二次污染严重、原料适应性差等的缺陷，从而提供一种废平衡剂等离子体的处理工艺和装置。
本发明提供了一种废平衡剂等离子体的处理工艺，包括如下步骤：
冷等离子体处理步骤：将待处理的废平衡剂经过脉冲放电冷等离子体处理脱落表面和/或孔道内附着的金属和/或碳杂质，得到再生平衡剂，收集从废平衡剂脱落的金属和/或碳杂质，得到不可利用平衡剂；
热等离子体处理步骤：将不可利用平衡剂经过热等离子体处理氧化、熔融，得到无害固体废料。
进一步地，所述脉冲放电冷等离子体处理过程为采用冷等离子体反应器，在等离子体气氛下处理，所述冷等离子体反应器的电源为脉冲电源。
进一步地，所述脉冲电源的上升沿、脉宽和下降沿均为10-1000ns，优选均为50ns；
所述脉冲电源的极性为正、负极性，优选为负极性；
所述脉冲电源的频率为100Hz-100kHz，优选为10kHz。
进一步地，在脉冲放电冷等离子体处理过程中，处理时间为10～100min，处理温度为25℃～300℃。
进一步地，在热等离子体处理过程中，处理时间为10-60s，处理温度≥2000℃。
进一步地，在冷等离子体处理步骤和热等离子体处理步骤之间还包括催化剂回收步骤，所述催化剂回收步骤为：采用磁分离技术和/或再生技术和/或合成技术对冷等离子体理后得到的不可利用平衡剂进行二次再生处理，得到二次再生平衡剂。
进一步地，所述热等离子体处理步骤为采用热等离子体炬，在等离子体气氛下处理，所述热等离子体炬的电源为直流电源、交流电源、脉冲电源、射频电源或者微波电源。
进一步地，所述直流电源的电压为10-100V，优选为60V；
所述交流电源的电压为10-100kV，优选为5-30kV；所述交流电源的频率为1-100kHz，优选为10kHz；
所述脉冲电源的上升沿、脉宽和下降沿均为10-1000ns，优选均为50ns；
所述脉冲电源的极性为正、负极性，优选为负极性；
所述脉冲电源的频率为100Hz-100kHz，优选为10kHz；
所述射频电源的占空比为10％-90％，优选为50％；所述射频电源的功率为10-500W，优选为300W；所述射频电源的频率范围为10Hz-10kHz，优选为13.56kHz。
本发明还提供了一种废平衡剂等离子体的处理装置，包括：
容器，内设置有真空腔室，所述容器包括催化剂入口、催化剂出口和第一工作气体入口，所述容器内安装有冷等离子体反应器，所述冷等离子体反应器的电源为脉冲电源；
分离装置，包括再生平衡剂入口、再生平衡剂出口和不可利用催化剂出口，所述再生平衡剂入口与催化剂出口相连通；
热等离子体炬，包括不可利用催化剂入口、第二工作气体入口、无害固体废料出口和气体出口，所述不可利用催化剂入口与所述不可利用催化剂出口相连通；
供给单元，分别与第一工作气体入口和第二工作气体入口相连通，用以向容器和热等离子体炬内供给等离子反应所需的工作气体。
进一步地，所述冷等离子体反应器自上而下依次设置有上绝缘介质、上金属电极、下金属电极、下绝缘介质，所述上金属电极和下金属电极之间留有供待处理的废平衡剂与等离子体发生碰撞的的反应区。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的废平衡剂等离子体的处理工艺，将冷等离子体处理步骤和热等离子体处理步骤相结合，废平衡剂经过脉冲放电冷等离子体处理脱落表面和/或孔道内附着的金属和/或碳杂质得到再生平衡剂，其中，创新地采用脉冲激励低气压辉光放电，可以在较高真空度时还能产生大量均匀等离子体，获得众多德拜长度更小活性粒子，对于废平衡剂中较小孔径或者较大孔径的孔道内积累的重金属和碳杂质均能够有效处理，提高了重金属与平衡剂的分离程度，具有较高的重金属脱除率，而且因采用冷等离子体处理以及采用脉冲放电而不会产生丝状放电，使得在极大程度上保护了废平衡剂的骨架结构，从而提高了再生平衡剂的品质，提高了再生平衡剂中活性粒子的浓度，提高再生平衡剂的再生活性，对于难以处理的重污染催化裂化平衡剂仍然适用，原料适用性强，利用热等离子体对处理使得不可利用的废平衡剂在瞬间、局部区域内的超高温环境中熔融、氧化，转化成无害物质，避免二次污染。
2.本发明提供的废平衡剂等离子体的处理工艺，在热等离子体反应过程中，其关键参数是等离子体的能量转递效率，也就是消耗电能产生热能的效率。本发明专利优选脉冲电源激励热等离子体炬时，能够在纳秒时间内将温度升至2000℃，能量利用效率提升约30％以上。
3.本发明提供的废平衡剂等离子体的处理工艺，在冷等离子体处理步骤和热等离子体处理步骤之间还包括催化剂回收步骤，所述催化剂回收步骤为：采用磁分离技术和/或再生技术和/或合成技术对冷等离子体理后的废平衡剂进行二次再生处理，得到二次再生平衡剂，通过将冷等离子体处理步骤、热等离子体处理步骤和催化剂回收步骤相结合，能够更加彻底地脱落废平衡剂表面和孔道内累积的重金属，从而极大提高再生平衡剂的回收率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中废平衡剂等离子体的处理装置的结构示意图；
附图标记：
1、冷等离子体电源；2、容器；3、上金属电极；4、上绝缘介质；5、分子筛平衡剂；6、下金属电极；7、下绝缘介质；8、传送带；9、传送轮；10、废平衡剂储料罐；11、分离装置；21、不可利用废平衡剂储料罐；22、热等离子体电源；23、气瓶；24、热等离子体炬；25、气体冷却塔；26、气体回收罐；27、贵金属分离装置；28、填埋装置。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1废平衡剂等离子体的处理装置
本实施例提供了一种废平衡剂等离子体的处理装置，如图1所示，包括：
容器2，内设置有真空腔室，所述容器2上设置有用于供废平衡剂输入的催化剂入口、供废平衡剂输出的催化剂出口和供工作气体输入的第一工作气体入口，所述容器2内安装有冷等离子体反应器，所述冷等离子体反应器上设置有第一进料口和第一出料口，废平衡剂从催化剂入口进入容器2后经第一进料口进入冷等离子体，经第一出料口从冷等离子体输出，经催化剂出口从容器2输出；其中，在冷等离子体反应器中，经过脉冲放电冷等离子体处理脱落表面和/或孔道内附着的金属和/或碳杂质，得到再生平衡剂和不可利用平衡剂的混合平衡剂；
分离装置11，包括用于供冷等离子反应器处理后的混合平衡剂输入的再生平衡剂入口、用于供再生平衡剂输出的再生平衡剂出口和用于供不可利用催化剂输出的不可利用催化剂出口，所述再生平衡剂入口与容器2的催化剂出口相连通；分离装置11用于将再生平衡剂和不可利用平衡剂进行分离；分离装置11可以采用现有的磁分离技术对冷等离子体处理后的废平衡剂进行分离处理，以得到再生平衡剂，并将从废平衡剂脱落的金属或者碳杂质从不可利用催化剂出口排出，得到不可利用平衡剂，在本实施例中，分离装置11可以但不局限于磁分离装置，所述磁分离装置可以为高梯度磁分离装置。
热等离子体炬24，包括用于供不可利用催化剂输入的不可利用催化剂入口、供工作气体输入的第二工作气体入口、供无害固体废料输出的无害固体废料出口和供气体输出的气体出口，所述不可利用催化剂入口与所述分离装置11的不可利用催化剂出口相连通，其中，经分离装置11得到的不可利用催化剂从不可利用催化剂入口进入热等离子体炬24，在热等离子体炬24中，将不可利用平衡剂经过热等离子体反应氧化、熔融，得到无害固体废料；
供给单元，分别与第一工作气体入口和第二工作气体入口相连通，用以向冷等离子体反应器和热等离子体炬24内供给等离子反应所需的工作气体，供给单元为气瓶23，其内充有工作气体，工作气体可以是氩气、氦气、空气、氮气、氢气、甲烷、乙烷中的一种或多种，优选氩气。
如图1所示，所述冷等离子体反应器自上而下依次设置有上金属电极3、上绝缘介质4、下绝缘介质7、下金属电极6，所述上绝缘介质4和下绝缘介质7之间留有供待处理的废平衡剂容置并与冷等离子体碰撞的反应区，上金属电极3和下金属电极6分别与冷等离子体电源1电连接。
其中，上金属电极3和下金属电极6可以但不局限于采用不锈钢、铜、钨材质，优选不锈钢；本实施例上金属电极3和下金属电极6均为不锈钢材质；上绝缘介质4和下绝缘介质7可以但不局限于玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯、石英，优选陶瓷，本实施例中，上绝缘介质4和下绝缘介质7均为陶瓷材质。
本实施例中，如图1所示，还包括传送装置，用于将待处理的废平衡剂输送入冷等离子体反应器，具体地，传送装置包括主动轮和传送轮9，主动轮和传送轮9之间设置有传送带8，主动轮同轴固定连接有用于驱动主动轮转动的驱动电机，传送带8从催化剂入口处伸入容器2内经过冷等离子体反应器的反应区从催化剂出口伸出，传送带8左端为输入端，右端为输出端，使用时，将废平衡剂储料罐10中的废平衡剂取出后置于传送带8的输入端，废平衡剂在传送带8传送过程中，经过冷等离子体的反应区，上金属电极3与下金属电极6接通电源后在反应区形成电场，在真空条件下，工作气体在电场中发生电离，形成等离子体，废平衡剂表面和孔道内积累的重金属会遇到等离子体中的加速粒子碰撞后而脱离平衡剂。
本实施例中，如图1所示，还包括：
废平衡剂储料罐10和不可利用废平衡剂储料罐21，其中，不可利用废平衡剂储料罐21包括第四进料口和第四出料口，第四进料口与分离装置11的不可利用催化剂出口相连通，第四出料口与热等离子体炬24的不可利用催化剂入口相连通；
气体冷却塔25，包括进气口和出气口，进气口与热等离子体炬24的气体出口相连通，出气口与气体回收罐26相连通；将不可利用催化剂和工作气体输送至热等离子体炬24中，接通电源后，工作气体在电场中发生电离形成等离子体，不可利用催化剂在等离子体作用下进行热等离子体反应氧化、熔融，得到无害固体废料和废气。氧化过程中产生的废气从气体出口排出，通过输送管输送至气体冷却塔25进行气体净化处理，得到净化气体输入气体回收罐26回收。
如图1所示，热等离子体炬24的无害固体废料出口还依次连通有贵金属分离装置27和填埋装置28，经过贵金属分离装置27的分离处理能够进一步清除固体废料中的贵金属，经过填埋装置28进行填埋，其中，贵金属分离装置27可以但不局限于磁分离装置。
此外，冷等离子体反应器的热等离子体电源22可为脉冲电源，脉冲电源的上升沿、脉宽和下降沿均可调，脉冲电源的上升沿、脉宽和下降沿均为10-1000ns，优选均为50ns；脉冲电源的极性为正、负极性，优选为负极性；脉冲电源的频率为100Hz-100kHz，优选为10kHz。
热等离子体炬24的电源为直流电源、交流电源、脉冲电源、射频电源或微波电源，相对应的，热等离子体炬24可以但不局限于选用直流电弧等离子体炬、交流电弧等离子体炬、脉冲电弧等离子体炬、直流滑动放电等离子体炬、交流滑动放电等离子体炬、脉冲滑动放电等离子体炬、射频等离子体炬和微波等离子体炬，优选为直流电弧等离子体炬，本实施例中采用直流电弧等离子体炬，直流电源的电压为10-100A，优选为60A；交流电源的电压为10-100kV，优选为5-30kV；交流电源的频率为1-100kHz，优选为10kHz；脉冲电源的上升沿、脉宽和下降沿均为10-1000ns，优选均为50ns；脉冲电源的极性为正、负极性，优选为负极性；脉冲电源的频率为100Hz-100kHz，优选为10kHz；射频电源的占空比为10％-90％，优选为50％；射频电源的功率为10-500W，优选为50W；射频电源的频率范围为10Hz-10kHz，优选为1kHz。
所述废平衡剂可为但不局限于石油产品催化裂化、加氢精制、加氢裂化、催化重整过程中的平衡剂，优选石油产品废平衡剂。
实施例2废平衡剂等离子体的处理工艺
本实施例提供了一种废平衡剂等离子体的处理工艺，采用实施例1的处理装置进行处理，具体包括如下步骤：
(1)冷等离子体处理步骤：从储存有催化裂化分子筛型废平衡剂的废平衡剂储料罐中取出催化裂化分子筛型废平衡剂，并放置于传送带上，启动驱动电机，主动轮转动，在传送带的带动下传送轮转动，将废平衡剂带动到等离子体反应器中，关闭驱动电机，通过气瓶向等离子体内输入工作气体，即氩气，使得冷等离子体反应器内的真空度为1500Pa，接通脉冲电源，控制脉冲电源的上升沿、脉宽和下降沿均为50ns；脉冲电源的极性为负极性，脉冲电源的频率为3kHz，工作气体发生电离，形成脉冲放电冷等离子体，废平衡剂进行冷等离子体反应，处理温度为30℃，处理时间为10min，处理完毕后开启驱动电机，将废平衡剂从催化剂出口输出。将废平衡剂输送至磁分离装置，分离得到再生平衡剂，并收集不可利用催化剂移动到不可利用废平衡剂储料罐中。
(2)热等离子体处理步骤：将不可利用废平衡剂和工作气体通入热等离子体炬中，接通交流电源，调节交流电源的电压为15kV，交流电源的频率为10kHz；将不可利用平衡剂经过热等离子体反应氧化、熔融，处理温度为2000℃，处理时间为30s，得到固体废料和有害气体，有害气体通过输送管道经过气体冷却塔去除有害物质后，通过气体回收罐回收，而固体废料经过贵金属分离装置回收贵金属，得到无害固体废料，将剩余的无害物体废料移动至填埋装置进行填埋处理。
对比例1废平衡剂等离子体的处理工艺
本对比例提供了一种废平衡剂等离子体的处理工艺，采用实施例1的处理装置进行处理，具体包括如下步骤：
(1)冷等离子体处理步骤：从储存有催化裂化分子筛型废平衡剂的废平衡剂储料罐中取出催化裂化分子筛型废平衡剂，并放置于传送带上，启动驱动电机，主动轮转动，在传送带的带动下传送轮转动，将废平衡剂带动到等离子体反应器中，关闭驱动电机，通过气瓶向等离子体内输入工作气体，即氩气，使得冷等离子体反应器内的真空度为1500Pa，接通交流电源，控制交流电源的电压为15kV，频率为10kHz，工作气体发生电离，形成交流放电冷等离子体，废平衡剂进行冷等离子体反应，处理温度为30℃，处理时间为10min，处理完毕后开启驱动电机，将废平衡剂从催化剂出口输出。将废平衡剂输送至磁分离装置，分离得到再生平衡剂，并收集不可利用催化剂移动到不可利用废平衡剂储料罐中。
(2)热等离子体处理步骤：将不可利用废平衡剂和工作气体通入热等离子体炬中，接通交流电源，调节交流电源的电压为15kV，交流电源的频率为10kHz；将不可利用平衡剂经过热等离子体反应氧化、熔融，处理温度为2000℃，处理时间为30s，得到固体废料和有害气体，有害气体通过输送管道经过气体冷却塔去除有害物质后，通过气体回收罐回收，而固体废料经过贵金属分离装置回收贵金属，得到无害固体废料，将剩余的无害物体废料移动至填埋装置进行填埋处理。
实验例
采用光谱技术分别诊断测定实施例2和对比例1中放电等离子体的平均电子能源和关键活性粒子浓度；采用原子吸收光谱法分别测定实施例2和对比例1中催化裂化分子筛型废平衡剂在处理前以及经处理后得到的再生催化剂中重金属镍和钒的含量，并分别计算重金属钒和重金属镍的脱除率。结果见下表所述。
表1实施例2和对比例1得到的再生平衡剂的测试结果表
由表1可知，相对于对比例1，本发明实施例2的处理工艺中等离子体关键指标明显提升，处理后得到的再生平衡剂重金属脱除率均具有明显提高。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种废平衡剂等离子体的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
冷等离子体处理步骤：将待处理的废平衡剂经过脉冲放电冷等离子体处理脱落表面和/或孔道内附着的金属和/或碳杂质，得到再生平衡剂，收集从废平衡剂脱落的金属和/或碳杂质，得到不可利用平衡剂；
热等离子体处理步骤：将不可利用平衡剂经过热等离子体处理氧化、熔融，得到无害固体废料。
2.根据权利要求1所述的废平衡剂等离子体的处理工艺，其特征在于，所述脉冲放电冷等离子体处理过程为采用冷等离子体反应器，在等离子体气氛下处理，所述冷等离子体反应器的电源为脉冲电源。
3.根据权利要求2所述的废平衡剂等离子体的处理工艺，其特征在于，所述脉冲电源的上升沿、脉宽和下降沿均为10-1000ns，优选均为50ns；
所述脉冲电源的极性为正、负极性，优选为负极性；
所述脉冲电源的频率为100Hz-100kHz，优选为10kHz。
4.根据权利要求1-3中任一所述的废平衡剂等离子体的处理工艺，其特征在于，在脉冲放电冷等离子体处理过程中，处理时间为10～100min，处理温度为25～300℃。
5.根据权利要求1-4中任一所述的废平衡剂等离子体的处理工艺，其特征在于：在冷等离子体处理步骤和热等离子体处理步骤之间还包括催化剂回收步骤，所述催化剂回收步骤为：采用磁分离技术和/或再生技术和/或合成技术对冷等离子体理后得到的不可利用平衡剂进行二次再生处理，得到二次再生平衡剂。
6.根据权利要求1-5中任一所述的废平衡剂等离子体的处理工艺，其特征在于，
所述热等离子体处理步骤为采用热等离子体炬，在等离子体气氛下处理，所述热等离子体炬的电源为直流电源、交流电源、脉冲电源、射频电源或者微波电源。
7.根据权利要求6所述的废平衡剂等离子体的处理工艺，其特征在于，所述直流电源的电压为10-100V，优选为60V；
所述交流电源的电压为10-100kV，优选为5-30kV；所述交流电源的频率为1-100kHz，优选为10kHz；
所述脉冲电源的上升沿、脉宽和下降沿均为10-1000ns，优选均为50ns；
所述脉冲电源的极性为正、负极性，优选为负极性；
所述脉冲电源的频率为100Hz-100kHz，优选为10kHz；
所述射频电源的占空比为10％-90％，优选为50％；所述射频电源的功率为10-500W，优选为300W；所述射频电源的频率范围为10Hz-10kHz，优选为13.56kHz。
8.根据权利要求1-7中任一所述的废平衡剂等离子体的处理工艺，其特征在于，在热等离子体处理过程中，处理时间为10-60s，处理温度≥2000℃。
9.一种废平衡剂等离子体的处理装置，其特征在于，包括：
容器，内设置有真空腔室，所述容器包括催化剂入口、催化剂出口和第一工作气体入口，所述容器内安装有冷等离子体反应器，所述冷等离子体反应器的电源为脉冲电源；
分离装置，包括再生平衡剂入口、再生平衡剂出口和不可利用催化剂出口，所述再生平衡剂入口与催化剂出口相连通；
热等离子体炬，包括不可利用催化剂入口、第二工作气体入口、无害固体废料出口和气体出口，所述不可利用催化剂入口与所述不可利用催化剂出口相连通；
供给单元，分别与第一工作气体入口和第二工作气体入口相连通，用以向容器和热等离子体炬内供给等离子反应所需的工作气体。
10.根据权利要求9所述的废平衡剂等离子体的处理装置，其特征在于，所述冷等离子体反应器自上而下依次设置有上金属电极、上绝缘介质、下绝缘介质、下金属电极，所述上绝缘介质和下绝缘介质之间留有供待处理的废平衡剂容置并与冷等离子体碰撞的反应区。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010023481.3A CN111167525A (zh) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | 一种废平衡剂等离子体的处理工艺和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010023481.3A CN111167525A (zh) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | 一种废平衡剂等离子体的处理工艺和装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111167525A true CN111167525A (zh) | 2020-05-19 |
Family
ID=70649333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010023481.3A Pending CN111167525A (zh) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | 一种废平衡剂等离子体的处理工艺和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111167525A (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007216193A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | 加熱機能付プラズマ放電反応器 |
| JP2008049282A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 貴金属担持触媒の再生方法および再生装置 |
| CN101678272A (zh) * | 2007-05-09 | 2010-03-24 | 丰田自动车株式会社 | 排气净化用催化剂的再生装置及再生方法 |
| CN102600866A (zh) * | 2012-02-24 | 2012-07-25 | 大连理工大学 | 一种纳米金催化剂的大气压冷等离子体再生方法 |
| CN102989484A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-03-27 | 杭州电子科技大学 | 一种钒、钨脱硝催化剂再生方法及装置 |
| US20130136683A1 (en) * | 2010-08-04 | 2013-05-30 | George Paskalov | Self sustained system for sorbent production |
| CN202962483U (zh) * | 2012-12-17 | 2013-06-05 | 杭州电子科技大学 | 一种钒、钨脱硝催化剂再生装置 |
| CN104549563A (zh) * | 2013-10-28 | 2015-04-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 合成异丙苯的催化剂的再生方法 |
| CN105536883A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-05-04 | 福建紫荆环境工程技术有限公司 | 采用等离子体处理失效scr脱硝催化剂的干法再生方法 |
| CN107639097A (zh) * | 2016-12-01 | 2018-01-30 | 中国石油化工股份有限公司 | Fcc废催化剂热等离子体处理无害化的方法 |
-
2020
- 2020-01-09 CN CN202010023481.3A patent/CN111167525A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007216193A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | 加熱機能付プラズマ放電反応器 |
| JP2008049282A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 貴金属担持触媒の再生方法および再生装置 |
| CN101678272A (zh) * | 2007-05-09 | 2010-03-24 | 丰田自动车株式会社 | 排气净化用催化剂的再生装置及再生方法 |
| US20130136683A1 (en) * | 2010-08-04 | 2013-05-30 | George Paskalov | Self sustained system for sorbent production |
| CN102600866A (zh) * | 2012-02-24 | 2012-07-25 | 大连理工大学 | 一种纳米金催化剂的大气压冷等离子体再生方法 |
| CN102989484A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-03-27 | 杭州电子科技大学 | 一种钒、钨脱硝催化剂再生方法及装置 |
| CN202962483U (zh) * | 2012-12-17 | 2013-06-05 | 杭州电子科技大学 | 一种钒、钨脱硝催化剂再生装置 |
| CN104549563A (zh) * | 2013-10-28 | 2015-04-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 合成异丙苯的催化剂的再生方法 |
| CN105536883A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-05-04 | 福建紫荆环境工程技术有限公司 | 采用等离子体处理失效scr脱硝催化剂的干法再生方法 |
| CN107639097A (zh) * | 2016-12-01 | 2018-01-30 | 中国石油化工股份有限公司 | Fcc废催化剂热等离子体处理无害化的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100434940B1 (ko) | 저온 플라즈마 및 유전열을 이용하여 유해가스를 처리하기위한 촉매 반응기 및 그 처리방법 | |
| KR101774710B1 (ko) | 플라즈마와 촉매를 이용한 하이브리드 건식 유해가스 처리 장치 및 이의 운전방법 | |
| KR101860633B1 (ko) | 플라즈마와 촉매를 적용한 하이브리드 건식 유해가스 처리 시스템 및 이의 운전방법 | |
| CN107042039A (zh) | 一种介质阻挡放电低温等离子体协同催化处理有机废气的装置及处理方法 | |
| Marafi et al. | Refinery waste: the spent hydroprocessing catalyst and its recycling options | |
| CN113165913A (zh) | 用于等离子体诱导的水净化的方法和设备 | |
| CN107051349A (zh) | 化学液体的等离子体处理方法及设备 | |
| JP5173945B2 (ja) | クーラント再生方法およびスラリー再生方法 | |
| CN110155968B (zh) | 惰性气体回用装置及惰性气体回用方法 | |
| CN115149138A (zh) | 一种废旧锂电池拆解回收装置及方法 | |
| CN108736091A (zh) | 一种锂电池的拆解回收工艺 | |
| CN111939679A (zh) | 一种锂电池回收处理工艺中烟气干法净化处理系统及方法 | |
| CN111167525A (zh) | 一种废平衡剂等离子体的处理工艺和装置 | |
| CN116059806B (zh) | 一种利用SF6废气等离子体刻蚀SiO2的系统与方法 | |
| CN116495864A (zh) | 一种三元锂电材料萃余液的除油方法 | |
| JP4686666B2 (ja) | シリコン製造方法 | |
| CN111303937A (zh) | 一种费托合成催化剂在线回收利用的电分离装置及电分离工艺 | |
| EP1496018A1 (en) | Method for cleaning polluted water | |
| JP2016140808A (ja) | 地球環境改善機器 | |
| KR101188313B1 (ko) | 태양전지용 웨이퍼 제조시 발생되는 폐슬러지 재생방법 및 재생시스템 | |
| CN218393099U (zh) | 一种降解低浓度VOCs的设备 | |
| CN106006926A (zh) | 基于复合氧化物的高效催化臭氧水处理工艺 | |
| CN209188472U (zh) | 多级复合废气处理系统 | |
| KR102251369B1 (ko) | 플라즈마 및 유전가열 촉매 기반의 유해가스 처리 시스템 | |
| CN108249479B (zh) | 利用废弃scr脱硝催化剂提取二氧化钛的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200519 |