Способ извлечения ванадия из нефтяного кокса

 

Использование: извлечение ванадия из нефтяного кокса, измельчением и выщелачиванием. Сущность: нефтяной кокс измельчают до максимального размера частиц менее 0,063-0,100 мм, выдерживают в концентрированной серной кислоте при температуре не ниже 270^oС, Т:Ж от 1:2 до 1:5 в течение 1,5-4 часов. 1 табл.

Изобретение относится к области переработки нефти и может быть использовано при утилизации нефтяных коксов, полученных из ванадиеносных нефтей.

Известны способы извлечения ванадия из нефтяного кокса путем смешивания с солями щелочных металлов, обжига шихты при температуре ниже точки плавления добавляемых солей и последующего перевода ванадия в водный раствор, откуда он может быть осажден известными способами [1,2] Недостатком этих способов является потеря значительной части углерода кокса при обжиге и невозможность его дальнейшего использования.

Известен способ извлечения ванадия из нефтяного кокса путем полной газификации кокса, получения золы и горючего газа, и извлечения ванадия из золы [3] Углерод кокса переводится в горючий газ и не может быть использован как восстановитель в металлургии, как абсорбент в химических производствах, как наполнитель в резиновой промышленности.

Наиболее близок к заявляемому способ извлечения ванадия из нефтяного кокса, включающий измельчение до крупности свыше 0,125 мм и циркуляцию раствора серной кислоты через частицы кокса [4] Однако максимальное извлечение ванадия составило 48% низкое извлечение ванадия является недостатком способа.

Цель предлагаемого изобретения повышение извлечения ванадия в раствор. Поставленная цель достигается тем, что измельчение кокса ведут до размера частиц (0,063-0,100) мм, а выщелачивание проводят путем выдержки в концентрированной серной кислоте при температуре не ниже 270^oС при Т:Ж равному 1:2-5 в течение 1.5-4,0 ч.

Нефтяной кокс термоконтактного крекинга с содержанием ванадия не менее 0,3% измельчают при помощи конусной инерционной дробилки или шаровой мельницы до получения размеров частиц менее 0,063-0,100 мм. При измельчении происходит повышение удельной поверхности кокса, что способствует протеканию реакции выщелачивания. Измельченный кокс помещают в реактор с концентрированной серной кислотой и выдерживают при температуре 270-338^oС. В течение 1,5-4,0 ч поддерживают Т:Ж в пределах от 2 до 5 (примеры 1, 2, 3, 4, 5).

При реализации способа повышается извлечение ванадия в раствор по сравнению с прототипом (пример 6) на 30-49% и составляет 78-97% Повышение величины частиц кокса выше 0,100 мм приводит к снижению извлечения ванадия в раствор за счет снижения эффективной поверхности взаимодействия (пример 7). Переизмельчение кокса до крупности менее 0,063 мм расширяет класс крупности менее 0,010 мм в измельченном коксе, резко возрастают потери кокса с пылью; повышенная эксплуатация измельчающего оборудования не обеспечивает дополнительного извлечения ванадия.

Применение Т: Ж менее 2 приводит к снижению извлечения ванадия за счет ограниченной растворимости соединений ванадия в кислоте (пример 8). При этом химическое равновесие реакции выщелачивание устанавливается на более низкой величине абсолютного извлечения ванадия при одинаковой максимальной концентрации в растворе.

Повышение величины Т:Ж выше 5 не приводит к повышению извлечения ванадия (пример 9).

Применение разбавленной серной кислоты снижает величину извлечения ванадия (по прототипу, пример 6). Вместе с тем даже слабо разбавленная серная кислота не может быть нагрета выше температуры 290^oС, что не обеспечивает полный интервал температур процесса. При естественной убыли кислоты в процессе выщелачивания за счет выпаривания добавление разбавленной кислоты до необходимого Т: Ж приводит к падению температуры. Температура реакционной смеси повышается только по мере выкипания воды, содержащейся в разбавленной кислоте. Применение разбавленной кислоты снижает извлечение ванадия за счет меньшего количества Н₂SO₄, участвующего в реакции и за счет снижения температуры процесса.

При температурах ниже 270^oС извлечение ванадия в раствор падает (пример 10). Повышение температуры процесса ограничено точкой кипения H₂SO₄ 338^oС.

Сокращение экспозиции менее 1,5 ч сопровождается понижением извлечения ванадия (пример 11). Возрастание экспозиции выше 4 ч нецелесообразно, так как не приводит к возрастанию извлечения ванадия в раствор (пример 12).

После окончания процесса выщелачивания твердый остаток отделяют от раствора, промывают, сушат и используют как абсорбент. Из раствора осаждают ванадий известными методами с получением технической пятиокиси ванадия.

Механизм воздействия концентрированной серной кислоты на нефтяной кокс заключается в частичном окислении углерода кокса и переводе частиц серы кокса в раствор. После удаления серы, содержащейся в ванадиеносных нефтяных коксах в количествах не менее 5% возрастает удельная поверхность кокса и развивается процесс перехода ванадия из металлического, и возможно сульфидного состояния в коксе, в раствор в виде сложного иона, устойчивого в кислой среде при рН ниже 1. Интенсификация всех процессов взаимодействия кокса с кислотой происходит в заявляемых условиях, которые были определены экспериментально. Действие способа может быть пояснено примером.

Пример. Нефтяной кокс термоконтактного крекинга состава С 87% V - 0,49% S 7,2% измельчают в шаровой мельнице до класса 0,100 мм. Помещают кокс в реактор с концентрированной серной кислотой, Т:Ж поддерживают на уровне 4. Температуру процесса устанавливают в интервале 300-310^oС, экспозиция 3 ч После охлаждения полученный раствор отделяют от частиц кокса фильтрованием. Твердый остаток кокса промывают водой и сушат. Масса сухого остатка кокса составляет 78% от исходного. Содержание ванадия в сухом остатке 0,056% Извлечение ванадия в раствор составляет 91% (пример 2 табл.). Из раствора ванадий осаждают известным методом вводит аммиак, осаждают ванадат аммония, осадок прокаливают и получают техническую пятиокись ванадия. Сухой остаток кокса может быть использован как абсорбент, а также как восстановитель в металлургии или как наполнитель в резиновой промышленности.

Формула изобретения

Способ извлечения ванадия из нефтяного кокса, включающий измельчение и выщелачивание в серной кислоте, отличающийся тем, что измельчение кокса ведут до размера частиц 0,063 0,100мм, а выщелачивание проводят путем выдержки в концентрированной серной кислоте при температуре не ниже 270^oС при Т:Ж 1:2 в течение 1,5 4,0 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1