Переработка отработанных катализаторов: что это такое и как это работает?

Промышленные катализаторы используются повсеместно в тяжелой промышленности, но большинство людей не задумываются о них, пока они не «отработают свой ресурс», а когда это происходит, производительность падает. Но отработанные катализаторы — это не мусор. 

Фактически, во многих случаях это концентрированный источник ценных металлов, которые можно извлечь и вернуть в оборот.

Переработка промышленных катализаторов — это мост между простоями, рисками утилизации и получением реальной выгоды от материала, за который вы уже заплатили.

Что такое промышленный катализатор?

Промышленный катализатор — это материал, используемый для ускорения химических реакций без расхода в самой реакции.

В реальных условиях эксплуатации катализаторы со временем деградируют. Они могут загрязняться, терять площадь поверхности, «отравляться» серой или другими соединениями, а также физически разрушаться под воздействием тепла и абразивного износа.

Когда катализатор перестаёт соответствовать заявленным характеристикам, он становится «отработанным катализатором», и именно здесь вступает в дело переработка.

Где используются промышленные катализаторы

Катализаторы используются в огромном количестве процессов.

При этом переработка промышленных катализаторов чаще всего встречается в следующих секторах:

• Нефтепереработка и переработка нефтехимической продукции (гидроочистка, гидрокрекинг, риформинг)

• Химическое производство (окисление, гидрирование, переработка полимеров)

• Производство удобрений (аммиак и связанные с ним процессы)

• Экологические системы (селективное каталитическое восстановление и очистка выбросов)

• Пищевая промышленность и производство специальных химикатов (некоторые процессы гидрогенизации)

В разных отраслях промышленности используются разные типы катализаторов, и способ их повторного использования во многом зависит от химического состава и физической формы катализатора.

4 распространенных типа отработанных промышленных катализаторов, подлежащих переработке

Промышленные катализаторы не бывают универсальными. Для переработки важно, какие металлы присутствуют, как они связаны в катализаторе и какие загрязнения переносятся вместе с ним.

Вот несколько общих категорий, которые вы можете увидеть:

Катализаторы из драгоценных металлов

Это катализаторы, содержащие такие металлы, как платина, палладий и родий.

Они, как правило, имеют высокую ценность, даже в относительно небольших количествах, поскольку содержание металла в одном фунте может быть весьма существенным.

Катализаторы на основе неблагородных металлов

В их состав часто входят такие металлы, как никель, кобальт, молибден, ванадий, медь или вольфрам.

Некоторые из них по-прежнему очень ценны, особенно при высокой концентрации целевого металла или стабильном составе исходного сырья.

Катализаторы на основе керамики или оксида алюминия

Во многих промышленных катализаторах в качестве носителя используются такие материалы, как оксид алюминия, диоксид кремния или керамическая сотовая структура.

Сама по себе основа обычно имеет меньшую стоимость, чем металл, но она влияет на методы обработки и условия транспортировки.

Цеолитные катализаторы

Цеолиты широко используются в нефтепереработке, в том числе в процессах, связанных с каталитическим крекингом.

В них могут содержаться извлекаемые металлы, но они также могут содержать загрязняющие вещества и мелкие частицы, требующие надлежащей обработки и оценки.

Почему важна переработка отработанных промышленных катализаторов?

Существует три практические причины, по которым компании перерабатывают отработанные катализаторы, а не рассматривают их как отходы.

1) Возврат стоимости

Отработанные катализаторы часто содержат значительное количество металла.

Переработка отходов позволяет компаниям восстанавливать ценность, которая в противном случае была бы утрачена. Во многих случаях это может компенсировать затраты на замену или поддержать операционные бюджеты.

2) Экологическая и нормативная ответственность

Отработанные катализаторы могут подпадать под действие правил обращения с опасными материалами. Однако это зависит от их состава и степени загрязнения.

Правильная организация процесса переработки отходов здесь кардинально меняет ситуацию. Это может снизить риск юридической ответственности, способствовать достижению целей в области соблюдения нормативных требований и улучшить документацию для внутренних аудитов или внешней отчетности.

3) Более эффективный контроль над цепочкой поставок

В случае с каталитическими материалами «как» имеет почти такое же значение, как и «где».

Надежная система переработки включает в себя отслеживание, безопасную обработку, четкие условия оплаты и документацию, показывающую, что произошло с материалом.

Что делает каталитический материал ценным?

Два катализатора, которые выглядят одинаково, могут стоить совершенно разное количество денег.

Ценность обычно определяется несколькими факторами:

Содержание и качество металла

Это главный фактор. Катализатор с высоким содержанием драгоценных металлов часто оседает совсем иначе, чем низкосортный катализатор на основе неблагородных металлов.

Даже в рамках одной категории значения нагрузки могут различаться. Именно поэтому отбор проб и анализ так важны.

Форм-фактор и стабильность

Гранулы, экструдаты, порошки, сотовые монолиты и суспензионные материалы ведут себя по-разному в процессе обработки.

Как правило, стабильное сырье легче отбирать пробы, легче перерабатывать и с меньшей вероятностью вызывать споры по урегулированию споров.

Загрязняющие вещества

Катализаторы могут содержать соединения серы, хлориды, углеводороды, мышьяк, свинец, мелкодисперсный кремнезем и другие примеси.

Загрязнение влияет на обработку, безопасность и выход продукции при переработке, что, в свою очередь, влияет на осаждение.

Содержание влаги и масла

Влага увеличивает вес, не повышая при этом ценность металла. Содержание масла может создавать проблемы при транспортировке и обеспечивать безопасность.

Точная оценка включает в себя понимание соотношения влажного и сухого веса, а также наличия масла или органических примесей, влияющих на процесс обработки.

Процесс переработки промышленных катализаторов: пошаговое описание

Источник: https://www.researchgate.net/figure/Flow-diagram-of-the-processes-involved-in-the-recycling-for-spent-catalysts_fig1_340728038

Переработка промышленных катализаторов — это не то же самое, что выбрасывание металлолома в мусорный бак. Обычно это контролируемый, документированный процесс с множеством контрольных точек.

Вот как обычно выглядит этот процесс, если его правильно выполнить.

Шаг 1: Идентификация и планирование приема

Начните с того, что вам известно о катализаторе:

• Процесс, из которого оно произошло

• Производитель или тип катализатора

• Любые имеющиеся у вас паспорта безопасности или технические описания.

• Приблизительные даты замены и условия эксплуатации

• Известные загрязняющие вещества (сера, хлориды, тяжелые металлы)

Даже неполная информация помогает обеспечить безопасное обращение и определить дальнейшие действия.

Шаг 2: Упаковка и безопасное обращение

Отработанный катализатор может представлять опасность, например:

• Остаточные углеводороды

• Пирофорный риск в некоторых материалах

• Пыль и мелкие частицы

• Коррозионное или токсичное загрязнение

Вот почему упаковка имеет значение. Правильная упаковка, вкладыши, маркировка и процедуры обращения защищают работников и уменьшают проблемы при транспортировке.

Шаг 3: Отбор проб и анализ

Анализ – это метод определения реальной стоимости сделки.

В зависимости от материала отбор проб может включать смешивание, измельчение, пошаговое снятие нарезки и отправку репрезентативных образцов в лабораторию для анализа.

При правильном подходе выборочный анализ позволяет ответить на такие вопросы, как:

• Какие металлы присутствуют?

• Какие концентрации присутствуют?

• Какая часть веса приходится на влагу или неперерабатываемый материал?

• Есть ли какие-либо загрязняющие вещества, которые могут повлиять на процесс обработки?

На этом этапе прозрачность имеет первостепенное значение. Если выборка не является репрезентативной, соглашение будет недействительным.

Шаг 4: Обработка и извлечение металлов

Метод регенерации зависит от типа отработанных катализаторов.

Вот несколько распространенных вариантов: 

• Термическая обработка для удаления органических веществ или подготовки материала к рафинированию.

• Гидрометаллургические процессы, в ходе которых металлы растворяются и извлекаются путем химического разделения.

• Пирометаллургические методы, в которых высокие температуры способствуют извлечению и разделению металлов.

• Специализированная переработка драгоценных металлов, целью которой является выделение отдельных металлов до высокой степени чистоты.

Не все предприятия по переработке отходов выполняют все этапы работы собственными силами. Некоторые специализируются на сборе и предварительной обработке, а затем отправляют отходы на перерабатывающие заводы, которые специализируются на конкретных металлах.

Шаг 5: Расчет и оформление документов

Профессиональный партнер по переработке катализаторов предоставит четкую документацию по урегулированию споров, которая может включать в себя:

• Полученный вес

• Корректировка влажности, если применимо.

• Результаты анализа

• Расчет подлежащего выплате металла

• Плата за обработку или плата за переработку

• Окончательная сумма сделки

Здесь же, в зависимости от задачи, могут быть предоставлены документы, подтверждающие цепочку поставок, сертификаты на переработку или другая документация.

Что нужно знать перед утилизацией отработанных катализаторов

Если вы хотите, чтобы заселения проходили гладко и было меньше неожиданностей, подготовительная работа того стоит.

Вот с чего следует начать:

Знайте, что вы отправляете

Если у вас есть технические характеристики, результаты предыдущих анализов или спецификации поставщиков, сохраните их в виде прикрепленных к файлу задания.

Даже если окончательное урегулирование основано на новых данных, полученных в результате анализа проб, этот контекст помогает определить ожидания и уменьшить путаницу.

По возможности разделяйте материалы

Смешивание различных типов катализаторов в одном контейнере может затруднить отбор проб и снизить прозрачность осадка.

Раздельное хранение партий может привести к более точным анализам и упрощению учета.

План по влажности и весу

Если материал влажный, одного веса будет недостаточно.

Поинтересуйтесь, как рассчитываются вес в сухом и влажном виде, чтобы ваша команда не столкнулась с неожиданностями в дальнейшем.

Уточните, как проводится отбор проб

Именно на этапе отбора проб формируется доверие.

Хороший партнер сможет объяснить этапы отбора проб, как обеспечить репрезентативность выборки и какие лабораторные методы используются.

Кто пользуется услугами по переработке отработанных промышленных катализаторов?

Переработка промышленных катализаторов чаще всего применяется в следующих случаях:

• Нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы

• Химические заводы

• Бригады по техническому обслуживанию промышленных предприятий, занимающиеся плановыми ремонтами.

• Поставщики экологических услуг, занимающиеся заменой катализаторов.

• Подрядчики, участвующие в проектах по остановке и замене оборудования.

Многие из этих задач требуют оперативного выполнения. Когда на кону стоит результат, командам нужен партнер, который сможет грамотно организовать логистику и поддерживать документацию в порядке.

Источник: https://www.scrapgators.com/recycling-spent-catalysts-what-is-it-and-how-does-it-work/