Preliminary results of metals leaching from a spent hydrodesulphurization (HDS) catalyst

• Autorzy: Mulak Wł. , Szymczycha A. , Leśniewicz A. , Żyrnicki W.

Warianty tytułu

PL

Wstępne wyniki badań nad ługowaniem metali z zużytego katalizatora hydroodsiarczania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A spent industrial HDS catalyst Ni,Mo/γ-Al2O3 used for reducing sulphur in petroleum products was physically and chemically characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope, electron microprobe and chemical analysis. The leaching efficiency of Mo, Ni, V and Al from the spent catalyst in oxalic acid solution with hydrogen peroxide addition was investigated. The effects of oxalic acid and hydrogen peroxide concentrations and the stirring speed on the rate of metal leaching were studied. The results revealed that addition of hydrogen peroxide to oxalic acid up to 3.0M H2O2 concentration enhanced leaching of metals remarkably, and thereafter remained relatively constant. The highest extraction of metals from the spent catalyst (at 50 C in solution of 0.5M H2C2O4 with 3.0M H2O2) was found to be 90% Mo, 94% V, 65% Ni and 33% Al in 4 hour leaching.

PL

Katalizatory hydroodsiarczania HDS o składzie Ni,Mo/Al2O3 oraz Co,Mo/Al2O3 należą do najszerzej stosowanych w procesach rafineryjnych. Ich dezaktywacja następuje głównie na skutek osadzania się na powierzchni związków węgla i siarczków metali. Tego typu zużyte katalizatory zaliczane są do niebezpiecznych odpadów: są one łatwopalne, wybuchowe, toksyczne, korozyjne, a w kontakcie ze środowiskiem naturalnym wydzielają trujące gazy. Recykling tych katalizatorów jest konieczny ze względów ekologicznych i ekonomicznych. Do badań stosowano zużyty katalizator Ni,Mo/Al2O3 uprzednio odolejony toluenem. Jego charakterystykę fizykochemiczną wykonano na podstawie wyników analizy chemicznej, elementarnej, rentgenowskiej oraz skaningowym mikroskopem elektronowym z mikrosondą rentgenowską. Analiza chemiczna katalizatora wykonana metodą ICP-OES po uprzednim przeprowadzeniu próbki do roztworu wykazała następujące zawartości metali: 5,08% Mo, 5,26% Ni, 5,36% V oraz 24,57% Al. Wyniki analizy skaningowym mikroskopem elektronowym wykazały obecność wanadu, niklu, żelaza oraz siarki głównie na powierzchni katalizatora. W celu ustalenia optymalnego czynnika ługującego metale z katalizatora wykonano ługowania testujące w czasie trzech godzin w temperaturze 70oC w roztworach kwasu siarkowego (VI) oraz kwasu szczawiowego z dodatkiem takich utleniaczy jak: H2O2, NaNO3, NH4NO3 oraz (NH4)2S2O8. Wykazano, że najlepszym czynnikiem ługującym molibden i wanad jest roztwór kwasu szczawiowego z dodatkiem ditlenku diwodoru, natomiast najlepszym czynnikiem ługującym nikiel jest roztwór zawierający kwas siarkowy (VI) z dodatkiem H2O2 lub (NH4)2S2O8. Określono wpływ stężenia H2C2O4 oraz H2O2 na wydajność ługowania Mo, Ni, V oraz Al. Najwyższe wydajności wyługowania metali wynoszące 90% Mo, 94% V, 65% Ni oraz 33% Al uzyskano w roztworze zawierającym 0,5M H2C2O4 z dodatkiem 3,0M H2O2 w temperaturze 50oC po 4 godzinach ługowania.

Słowa kluczowe

EN

spent hydrodesulphurization catalyst; metal foulants; acidic leaching

PL

ługowanie metali; katalizator hydroodsiarczania; odpady niebezpieczne; recykling

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Physicochemical Problems of Mineral Processing
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 40
• Strony: 69--76
• Opis fizyczny: bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Mulak Wł.

autor

Szymczycha A.

autor

Leśniewicz A.

autor

Żyrnicki W.

• Wroclaw University of Technology, Chemical Department, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wroclaw, Poland,

Bibliografia

• BISWAS R.K., (1985), Recovery of vanadium and molybdenum from heavy oil desulphurization waste catalyst, Hydrometallurgy, 14, 219-230.
• FURIMSKY E., (1996), Spent refinery catalysts: environment, safety and utilization, Catalysis Today 30, 223-286.
• FURIMSKY E., MASSOTH F.E., (1999), Deactivation of hydroprocessing catalysts, Catalysis Today , 52, 381-495.
• GABALLAH J., KANARI N., DJONA M., (2002), Use of chlorine for mineral processing, metal extraction and recycling via synthesis of new reagent, in: Chloride Metallurgy 2002, vol. 1. 32nd Annual Hydrometallurgy Meeting. Peek E., G. van Weert (Editors), Metallurgical Society of the Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, Montreal, pp. 203-225.
• KAR B.B., DATTA P., MISRA V.N., (2004), Spent catalyst: secondary source for molybdenum recovery, Hydrometallurgy, 72, 87-92.
• MARAFI M., STANSILAUS A., (1989), Regeneration of spent hydroprocessing catalysts: metals removal, Applied Catalysis 47, 85-96.
• MARAFI M., STANSILAUS A., ABSI-HALABI M., (1994), Heavy oil hydrotreating catalyst rejuvenation by leaching of foulant metals with ferric nitrate-organic acid mixed reagents, Applied Catalysis B: Environmental, 4, 19-27.
• MARAFI M., STANSILAUS A., (2003), Options and processes for spent catalyst handling and utilization, Journal of Hazardous Materials B101, 123-132.
• QUENEAU P.B., HOGSETT R.F., BECKSTEAD L.W., BARCHERS D.E., (1989), Processing of petroleum coke for recovery of vanadium and nickel, Hydrometallurgy, 22, 3-24.
• RABAH M.A., HEWAIDY I.F., FARGHALY F.E., (1997), Recovery of molybdenum and cobalt powders from spent hydrogenation catalyst, Powder Metallurgy, 40 (4), 283-288.
• SANTHIYA D., TING Y.P., (2005), Bioleaching of spent refinery processing catalyst using Aspergillus niger with high-yield oxalic acid, Journal of Biotechnology, 116, 171-184.
• SIEMENS R.E., JONG B.W., RUSSELL J.H., (1986), Potential of spent catalysts as a source of critical metals, Conservation & Recycling, 9(2), 189-196.
• STANISLAUS A. MARAFI M. ABSI-HALABI M., (1993), Studies on the rejuvenation of spent catalysts: effectiveness and selectivity In the removal of foulant metals from spent hydroprocessing catalysts In coked and decoked forms, Applied Catalysis A: General, 105, 195-203.
• YOO J.S., (1998), Metal recovery and rejuvenation of metal–loaded spent catalysts, Catalysis Today , 44, 27-46.