[发明专利]基于废FCC催化剂制备焦油轻质化催化剂的方法

说明书

本发明公开了一种基于废FCC催化剂制备焦油轻质化催化剂的方法，是以废FCC催化剂作为活性金属源，将废FCC催化剂置于硝酸与氢氟酸的混酸中高温消解得到含活性金属的消解溶液，以碳材料浸渍消解溶液得到前驱体，在CO₂和/或H₂O与惰性气体的混合气氛下650～800℃焙烧，制备得到一种高活性的焦油轻质化催化剂。以本发明焦油轻质化催化剂处理煤、生物质等含碳物质热解形成的焦油，可以将焦油中的稠环芳烃、含氧杂环等进一步催化裂解形成苯、甲苯等轻质芳烃，对焦油进行轻质化催化改质，使焦油品质得到改善。

技术领域

本发明属于废弃物再利用领域，涉及一种废FCC催化剂的再利用技术。具体地说，本发明是一种将废FCC催化剂再生应用于焦油轻质化的再利用技术。

背景技术

催化裂化（FCC）是将石油中的重质油料加工成汽油、柴油、低烯烃等高价值产品的核心技术之一。FCC催化剂是石油冶炼过程中使用量最大的催化剂。我国每年FCC催化剂使用量15万吨以上。

由于原油的催化裂化过程中伴随有严重的结焦、积碳，重金属（Ni、V和Fe）中毒污染，机械磨损冲击，再生过程中烧结、非晶化等作用，导致FCC催化剂在长时间运行后反应活性降低。当失效FCC催化剂无法通过再生处理手段恢复到原有性能时，只能废弃。目前我国每年报废的FCC催化剂在10万吨以上。

FCC催化剂由分子筛构成，主要以SiO₂、Al₂O₃、少量碱金属元素及稀土金属为主要成分。失活中毒的FCC催化剂中还含有Ni、V、Sb、Fe等重金属元素。由于废FCC催化剂中含有大量有价金属元素，直接堆放会造成严重的环境污染。2016年环保部新颁布的《国家危险废物名录》中，明确将废FCC催化剂定性为危险废物（危险特性T），必须按照危险固体废物处置要求进行填埋处理。

填埋法处理废FCC催化剂无疑会造成土壤污染。另外，废FCC催化剂中含有较多的有价元素，如Al、Si、Ni、V、Cu、Co等。这些资源是不可再生的战略物资，从资源利用角度考虑，应充分回收利用废FCC催化剂中的金属元素，变废为宝。

CN 108465482A公开了一种由FCC废催化剂制备高效蒽醌加氢催化剂的方法，其将FCC废催化剂、NaOH及少量水混合均匀，于一定温度下焙烧一段时间，焙烧后物料经研磨、老化、搅拌晶化等处理，过滤洗涤干燥制备4A沸石，并以H₂PdCl₄溶液等体积浸渍上述4A沸石，依次经洗涤、干燥、焙烧后制备所述催化剂。CN 108421556A将FCC废催化剂进行碱熔融活化、强酸预水解等预处理，然后经水热、过滤、洗涤、干燥和焙烧制备有序介孔Al-SBA-15分子筛，并添加0.3%Pd，制备催化剂用于蒽醌加氢。

CN 108993531A公开了一种废FCC催化剂资源化利用的方法，以废FCC催化剂、黏土和TiO₂为催化剂原料，混合、烘干、研磨后喷洒占催化剂原料10～15wt%的过渡金属盐水溶液，1080～1200℃下烧结15～30min制备臭氧催化剂，用于处理难降解工业废水。

CN 107159215A将废FCC催化剂除去杂质，并利用等体积浸渍法将硝酸镍、硝酸铜负载到废FCC催化剂中，干燥、焙烧制备沸腾床加氢催化剂。

CN 108160109A则是将FCC废催化剂在微波辐射条件下进行碱浸、酸浸，得到富含稀土、铁、钒、镍的浸出液，回收其中的稀土元素、铁、钒、镍金属，浸出渣作为合成新FCC催化剂的原料。

CN 108190910A公开了一种从FCC废催化剂制备Y型分子筛的方法，将FCC废催化剂用化学法浸出脱除钒、镍、铁，保留分子筛骨架结构作为铝源，并添加硅源、钠源、水和导向剂，在一定条件下结晶、晶化，干燥得到Y型分子筛。

上述废FCC催化剂的再利用方法都存在操作过程繁琐、耗能大的不足，并且在制备新催化剂时，均需要另外加入金属原料，经济性差。