СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЛЮМОПЛАТИНОВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО СОДЕРЖАЩИХ РЕНИЙ Российский патент 2003 года по МПК C22B11/00 C22B61/00 C22B3/00 C22B7/00 

Описание патента на изобретение RU2204619C2

Изобретение относится к металлургии редких и платиновых металлов и может быть использовано на предприятиях, перерабатывающих дезактивированные катализаторы различных производств химического и нефтехимического профиля.

Из анализа научной и патентной литературы следует, что описанные методы, касающиеся технологии переработки отработанных платинорениевых катализаторов, можно разделить на два типа: 1) перевод металлов в окисленное водорастворимое состояние с отделением раствора от нерастворимого кека [1]; 2) сжигание или растворение носителя катализатора с разделением полученного раствора от нерастворенного осадка благородного и редкого металлов [2]. Обе группы методов имеют как свои положительные, так и отрицательные стороны. К числу главных недостатков в первом типе способов следует отнести невысокую полноту извлечения ценных металлов ввиду высокой сорбционной емкости основы катализаторов. В итоге это приводит к большой технологической задолженности по их остаточному содержанию и "доработке" с использованием других методов, более пригодных к переработке первичного сырья. Вторым недостатком следует считать накопление больших по объему и малых по концентрации ценных компонентов растворов, образующихся при многократных процедурах отмывки.

Вторая группа методов, основанных на полном растворении носителя в щелочном или кислотном вариантах, бесспорно приводит к полному доступу к каталитическим металлам. Однако имеет ограничение по вещественному составу основы. При создании новых катализаторов она постоянно обновляется, например вводятся в эксплуатацию катализаторы на пемзе, шпинелях, алюмосиликатах, цеолитах, углеродсодержащих матрицах и т.д. Тем не менее, основная масса платинорениевых катализаторов риформинга выпускается до настоящего времени на основе активной окиси алюминия, и в обозримом будущем этот тип катализатора будет ведущим на предприятиях нефтепереработки.

Ближайшим аналогом - прототипом к заявляемому способу - является способ, описанный в авторском свидетельстве [3], где перевод основы в растворимое состояние проводят растворами плавиковой кислоты в диапазоне концентрации 10-80 %. Ценные компоненты - платина и рений - выделяются в металлическом состоянии, а образующаяся от растворения основы фтороалюминиевая кислота направляется на получение криолита.

Решая задачу комплексной переработки дезактивированных катализаторов на γ Аl2О3, способ-прототип не лишен некоторых недостатков, а именно:
1. Вводимый в переработку катализатор проходит предподготовку, направленную лишь на окислительное выжигание органических отложений дезактивированного катализатора. При этом полностью отсутствует процедура восстановления всей платины и рения в металлическое состояние. В приведенном примере 1 вышеуказанного авторского свидетельства температура отжига достигает значения 700-800oС. Этой температуры вполне достаточно для частичного перевода окиси алюминия из γ-модификации в α-форму, которая не растворяется в плавиковой кислоте любой концентрации.

2. Растворение проводят в диапазоне концентрированной плавиковой кислоты 10-80%, хотя известно, что носитель в виде γ-Аl2О3 в плавиковой кислоте с концентрацией ниже 20% не растворяется. Растворы HF с концентрацией до 40% называются плавиковой кислотой, а выше этого значения - растворами фтористого водорода в воде. Даже при комнатной температуре, а тем более при нагреве до 60-70oС эти растворы приводят к сильному газовыделению фтористого водорода, который требуется улавливать.

3. По условиям примера 3 осадок платины и рения представляет собой металлическую платину и рений. Общеизвестно, что во время длительной эксплуатации и проведения операций регенерации часть платины и рения (до 30-40% исходного содержания) переходит в окисленное состояние. Эта часть металлов без применения специальных стадий восстановления или осаждения, например сульфидного, будет безвозвратно потеряна с раствором.

4. Последующая утилизация гексафтороалюминиевой кислоты в криолит требует операции ее нейтрализации, фильтрации на барабанных вакуум-фильтрах и сушки криолитовой пасты во вращающихся печах, т.е. отдельной технологической ветки и специального оборудования.

Для достижения главного технического результата - повышения степени извлечения металлов, упрощения стадий последующего аффинажа и менее трудоемких операций с образующейся кислотой (Н3АlF6) с получением в качестве товарной продукции фторида алюминия как сырья для производства алюминия электролизом, проводят способ переработки алюмоплатиновых катализаторов, преимущественно содержащих рений, включающий обработку плавиковой кислотой. При этом, согласно изобретению, перед обработкой в плавиковой кислоте предварительно осуществляют обжиг катализатора в диапазоне 300-450oС в течение 2-3 ч, после растворения вводят в полученный раствор сухой тиоацетамид в количестве 2-3 г/л при температуре 30 - 60oС, отделяют осадок и проводят последующее выделение из него платины и рения, при этом раствор после отделения осадка нейтрализуют гидроксидом алюминия до образования кристаллического осадка трифторида алюминия, который фильтруют и сушат.

Перед растворением катализатора в плавиковой кислоте он подвергается нагреву в атмосфере воздуха в температурном диапазоне 300-450oС. Проведение такой операции диктуется в первую очередь необходимостью удаления с поверхности катализатора органических отложений и выжигания серы и сажи. При этом нижнее значение температуры 300oС устанавливает лишь время ее проведения, т.к. конечной целью процесса обжига является удаление кокса, который экранирует платину и рений и, обладая высокой поверхностной активностью, сорбирует эти металлы, затрудняя последующий перевод их в раствор в виде комплексных ионов. Верхнее значение температуры - 450oС - более существенно и жестко задаваемо. Оно должно быть строго выдержано, чтобы не давать переходить носителю в другой кристаллографический тип, а именно α-Аl2О3, которая не будет в дальнейшем растворяться и закапсулирует каталитические металлы внутри зерна. При температуре выше чем 450oС возможен переход рения в возгон в виде летучего окисла Re2O7, что приведет к значительным безвозвратным его потерям или необходимости установки аппаратуры для его улавливания.

Второй существенный признак предлагаемого способа заключается в замене цементации алюминием, для восстановления платины из раствора и генерации при этом большого количества водорода, на сульфидное осаждение платины и рения до образования нерастворимых сульфидов, производимое различными серосодержащими реагентами. Отсутствие образования газообразного сероводорода при сульфидном осаждении позволило в этом случае применить такое соединение, как тиоацетамид.

Именно сочетание этих двух существенных признаков: изначальный обжиг, приводящий к более полному переводу ценных металлов в раствор и последующее сульфидное осаждение платины и рения тиоацетамидом, обеспечивают повышение степени извлечения металлов.

Кроме того, в результате предлагаемого способа переработки алюмоплатиновых катализаторов получают товарный кристаллический трифторид алюминия, который выделяется из раствора фторалюминиевой кислоты при ее нейтрализации гидроокисью алюминия и после фильтрации и сушки направляется в производство алюминия.

Таким образом, совокупность существенных признаков направлена на решение главной задачи - повышения степени извлечения ценных металлов в коллективный концентрат, а также упрощения технологических стадий последующего их разделения и аффинажа.

Пример 1. Переработке подвергали дезактивированный платинорениевый катализатор марки КР-104А после его использования в циклах каталитического риформинга, следующего состава по макрокомпанентам, мас.%: платина - 0,32; рений - 0,16; углеродсодержащие остатки - 8,0; железо - 0,3; оксид кремния - 2,2; никель - 0,3; титан - 0,58; оксид алюминия - остальное.

Навеска катализатора в 1000 г загружается в вертикальный трубчатый реактор из кварца, имеющего перфорационное днище с размером отверстий 0,5 - 1 мм. Нагрев осуществляется безградиентной печью сопротивления, задается и поддерживается с помощью изодромного терморегулятора с точностью ± 5oС. После достижения заданной температуры в 300oС обжиг продолжается в режиме изотермы в течение 3-х часов. После охлаждения катализатор помещается во фторопласторый реактор объемом 9 л и заливается по частям 6 л 40%-ной плавиковой кислоты при перемешивании. Анализ раствора показывает, что количество водо-растворимой формы платины и рения составляет 22% и 48% соответственно от их исходного содержания. В полученный реакционный раствор, охлажденный до температуры 60oС, вводится навеска сухого тиоацетамида в количестве 1,5 - 2 г из расчета на осаждение не только платины и рения, но других металлических компонентов. После охлаждения раствора до комнатной температуры осадок сульфидов отфильтровывают и промывают водой. Платиново-рениевый кек массой 11, 43 г, что соответствует коэффициенту концентрирования не менее чем 80 раз, направляют на выделение платины и рения, а раствор на получение фторида алюминия.

Пример 2. Навеска катализатора в 1000 г состава, приведенного в примере 1, нагревается при температуре 450oС в течение 2-х часов. Последующий рентгенофазный анализ продукта обжига не индицируют λ-модификации оксида алюминия (с нижним пределом обнаружения 5 мас.%). Растворение в 30% плавиковой кислоте, проведенное по условиям примера 1, и последующий анализ на платину и рений показывают увеличение содержания окисленных форм платины и рения до уровня 56% и 84% соответственно. Платино-рениевый концентрат, полученный после проведения сульфидизации тиоацетамидом в количестве 2,0-2,2 г фильтруют и промывают водой. Остаточное содержание платины и рения в растворе, определенное атомно-абсорбционным методом, составляет 1 мг/л и 3 мг/л соответственно. Безвозвратные потери платины с раствором равняются 7 мг, а рения - 21 мг, что составляет 0,22% и 1,3% от их начального содержания, при этом выход платины составляет 99,79% и рения 98,69%.

Таким образом, на основании вышеизложенного следует, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет существенно повысить степень извлечения рения, не требуя применения дополнительного оборудования. Использование тиоацетамида, а не других известных сульфидирующих реагентов, например сероводорода, делает его высокотехнологичным из-за получения сульфидов, являющихся для платины и рения весовыми формами. Предложенный способ гораздо безопасней в проведении, исключает применение взрывоопасных и ядовитых веществ, и экологически более чистый, поскольку отсутствует операция введения вредного сероводорода.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Япония А, 63-203728, МПК С 22 В 11/04; Способ извлечения металла группы платины из отработанного катализатора - аналог.

2. Патент РФ 2083705, МПК С 22 В 11/00, 7/00; Способ извлечения благородных металлов из глиноземных материалов и отходов производства - аналог.

3. Авторское свидетельство 211655, Чехословацкая Социалистическая Республика, МПК В 01 J 23/40, 26.02.1982. Способ переработки отработанных катализаторов, содержащих драгоценные металлы - прототип.

Похожие патенты RU2204619C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛАТИНО-РЕНИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ 2006
  • Шипачев Владимир Алексеевич
  • Горнева Галина Александровна
RU2311466C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕНИЯ И ПЛАТИНЫ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ 2007
  • Дробот Наталия Федоровна
  • Кренев Владимир Александрович
  • Носкова Ольга Анатольевна
  • Печенкина Елена Николаевна
RU2344184C1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДЕЗАКТИВИРОВАННЫХ ПЛАТИНО-РЕНИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ 2003
  • Тер-Оганесянц А.К.
  • Анисимова Н.Н.
  • Котухова Г.П.
  • Глазков В.Б.
RU2261284C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЛАТИНОВЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ 2001
  • Шипачев В.А.
RU2209843C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕНИЯ И ПЛАТИНОВЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ НА НОСИТЕЛЯХ ИЗ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ 2013
  • Сонькин Владимир Семенович
  • Ковалев Сергей Васильевич
  • Сидин Евгений Геннадьевич
  • Гельман Геннадий Ефимович
  • Муралеев Адиль Ринатович
  • Маганов Дмитрий Дмитриевич
RU2525022C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА, СОДЕРЖАЩЕГО РЕНИЙ И ПЛАТИНУ, ИЗ СОДЕРЖАЩИХ ИХ КИСЛЫХ РАСТВОРОВ 2007
  • Шустов Сергей Владимирович
  • Чернышев Валерий Иванович
  • Тертышный Игорь Григорьевич
  • Махсутова Марина Юрьевна
  • Гордеева Нина Николаевна
  • Пахоменкова Маргарита Ивановна
  • Дальнова Ольга Александровна
  • Тертышная Наталия Михайловна
  • Радо Галина Николаевна
RU2363744C1
СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЛАТИНЫ И РЕНИЯ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ ПЛАТИНОРЕНИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ 1999
  • Борбат В.Ф.
  • Адеева Л.Н.
  • Корнеева И.Н.
RU2167213C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЛАТИНОВЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ НА НОСИТЕЛЯХ ИЗ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ 2013
  • Сонькин Владимир Семенович
  • Ковалев Сергей Васильевич
  • Гельман Геннадий Ефимович
  • Муралеев Адиль Ринатович
  • Маганов Дмитрий Дмитриевич
RU2564187C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕНИЯ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ НА НОСИТЕЛЯХ ИЗ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ, СОДЕРЖАЩИХ ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ И РЕНИЙ 2010
  • Темеров Сергей Анатольевич
  • Плечкина Светлана Ивановна
RU2421532C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И ОЧИСТКИ РЕНИЯ ИЗ РАСТВОРОВ ОТ ПЕРЕРАБОТКИ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ 2010
  • Шипачев Владимир Алексеевич
RU2437836C1

Реферат патента 2003 года СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЛЮМОПЛАТИНОВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО СОДЕРЖАЩИХ РЕНИЙ

Изобретение относится к металлургии редких и платиновых металлов и может быть использовано на предприятиях, перерабатывающих дезактивированные катализаторы различных производств химического и нефтехимического профиля. Способ переработки алюмоплатиновых катализаторов, преимущественно содержащих рений, заключается в первоначальном обжиге катализатора в температурном диапазоне 300-450oС в течение 2-3 ч, приводящем к более полному переводу ценных металлов в раствор с последующим сульфидным осаждением платины и рения тиоацетамидом, обеспечивающим повышение степени извлечения металла. Кроме того, в результате предлагаемого способа получают товарный кристаллический трифторид алюминия, который выделяется из раствора фторалюминиевой кислоты при ее нейтрализации гидроокисью алюминия. Способ приводит к повышению степени извлечения ценных металлов в коллективный концентрат, а также упрощению технологических стадий последующего их разделения и аффинажа. 1 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 204 619 C2

1. Способ переработки алюмоплатиновых катализаторов, преимущественно содержащих рений, включающий обработку плавиковой кислотой, отличающийся тем, что перед обработкой в плавиковой кислоте предварительно осуществляют обжиг катализатора в диапазоне 300-450oС в течение 2-3 ч, после растворения вводят в полученный раствор сухой тиоацетамид в количестве 2-3 г/л при температуре 30-60oС, отделяют осадок и проводят последующее выделение из него платины и рения. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что раствор после отделения осадка нейтрализуют гидроксидом алюминия до образования кристаллического осадка трифторида алюминия, который фильтруют и сушат.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2204619C2

Тематический обзор
Извлечение ценных металлов из отработанных гетерогенных катализаторов
- М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1988, с.13
Реферативный журнал Химия
- М.: ВИНИТИ, 1988, реферат 21л222П
US 5122185 16.06.1992
Способ приготовления сернистого красителя защитного цвета 1915
  • Настюков А.М.
SU63A1

RU 2 204 619 C2

Авторы

Шипачев В.А.

Горнева Г.А.

Даты

2003-05-20Публикация

2001-01-09Подача