催化剂中贵金属的回收

贵金属广泛用于催化剂的制造, 在以制药工业为代表的在很多产业方面都有广泛的应用。这些催化剂虽然有以均匀系催化剂的形式使用的, 但通常为了方便操作都以结合固体载体的不均匀系催化剂 的形式使用。

在很多的用途中, 贵金属催化剂是能够为反应提供必要的速度和选择性的唯一手段。同时, 这些催化剂的寿命常会带来最大的成本效果, 但像铂、钯这样的贵金属需要高额的初期投资。制造催化剂的 经济性关键在于从废催化剂中回收贵金属并加以利用。为此, 从废催化剂中迅速而有效地回收贵金属是很重要的。但是, 废催化剂大多为反应混合物中的有机物质所污染。而这些有机物质往往是有毒的, 所以在回收废催化剂的贵金属成分时必需首先使有机物与碳一起从载体中除去。

在以往的回收工艺中, 为了除去包含在其中的有 机物, 将废催化剂燃烧, 然后进行残留物的取样检验, 测定贵金属含量后的贵金属氧化物被化学处理。Johnson Matthey公司开发了一种从废催化剂中回收贵金属的新方法, 谓之Aquacat 法。该法首先利用直接取样技术测定废催化剂中的贵金属含量; 第二步是使用超临界水性氧化法(Supercritical water Oxidation), 这项专利技术是与瑞典的Chematur En- gineering公司共同开发的。废催化剂中的全部碳化氢转变为二氧化碳和水后除去, 使贵金属以氧化物的形式残留下来。

Aquacat 法适于很多用途, 特别是对从医药品、活性药品成分及合成催化剂的制造业、农药、香料及香水, 把其它铂族金属作为液相催化剂利用的制造 厂排出的废催化剂最适合。这些废催化剂的大部分是不均匀系催化剂, 而且一部分固体物质可能在取样容器的中间形成泥浆状, 这种泥浆加入一定量的水和界面活性剂就会成为均匀性的悬浊液; 因这种液状物质确定是均匀性的, 采用反复搅拌的方法后,进入下一个工序前从循环回路取样, 以便决定物质中贵金属的含量, 把测定结果告知顾客。 “JM”公司把这种取样方法与以前的燃烧式回收方法相比较验证, 确认其回收贵金属的量是同等的。经分析后, 液状物质用泵送到用 Aquacat 法的超临界相, 因贵金属含有量在工艺初期的取样阶段已经得到证明, 对于委托回收的顾客来说, 下一次购入这种再生催化剂的有效率大大地增强。

在Aquacat 法中, 水分在温度value="374" unitname="℃">374℃, 压力221帕以上时达到超临界相, 但这些设定数值必需按投入的物质作相应的变化。在超临界相水的物理特性变化了, 最重要的是气体与有机物的溶解度几乎100%增大了, 另一方面, 无机物也成为不溶性的了。这些条件下, 在有催化剂存在时, 如果一旦加入氧气就会产生 极迅速的反应, 使杂质被燃烧, 有机物也完全被破坏。从反应器取出的生成物依次被返回到预热原料的省煤器上, 经过每小时产生1t蒸汽的蒸汽锅炉后, 被送到主工序的蒸汽中, 最终生成物在设定的环境温度及压力下被冷却、减压后氧化气体被分离。从这个工序排出的气体仅是常温的二氧化碳和氮气, 而残留下来的是包含精制的粒状贵金属氧化物的清净水, 这种固体贵金属氧化物从水中分离后将作为精炼的新催化剂被再次利用。 

Aquacat 法在环境保护方面有很多优点, 首先由于从顾客那里带来的废催化剂从容器直接投入到反应器中, 减少了物理处理的作业量; Aquacat 法产生的热能可以在别的工艺部分得到利用, 减少了燃 料的消耗量。而在超临界反应中, 碳与全部有机物完全氧化变为二氧化碳, 完全没有一氧化碳的排出再就是因这种方法比以往的方法在更低的温度下便可进行, 呋喃或氮氧化物(NOX)等不会产生。硫、磷及卤化物全部被积攒在装置内, 没有造成排放到大气中的物质。所以, 采用Aquacat法这种技术的企业为废催化剂的回收利用作出了新的环保标准。