CN105542813A - 一种生物质资源化及铬渣无害化同步技术 - Google Patents
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Abstract
本发明是同步处理铬渣及生物质的方法，利用危险废物铬渣等催化剂高温催化裂解生物质，在水蒸汽气化的条件下较为彻底的将生物质转化为低分子的高温能源气体，避免了铬渣表面的结焦。同时利用高温能源气体加热铬渣，同时使铬渣中六价铬还原为三价铬，顺便对能源气体进行冷却，而能源气体中的CO2及Cl被铬渣中的碱性物质吸收。本工艺在无害化铬渣的同时，大大节约了能源，同时获得了高品位的能源气。
Description
技术领域
本发明是同步处理铬渣及生物质的方法，在无害化铬渣的同时，大大节约了能源，同时获得了高品位的能源气。属于环境保护及低碳技术领域。
背景技术
铬渣是重铬酸盐生产过程中排放的副产物。因其中含有水溶性六价铬而具有极大的毒性，如果不经过处理而露天堆放，对地下水源、河流或海域会造成不同程度的污染，严重的危害人体健康和动植物的生长。
总体来说，目前铬渣的解毒方法（即将毒性高的六价铬变为三价铬）分为湿法解毒和干法解毒两大类。但都有各自问题。湿法是将通过添加还原剂将铬渣中Cr6+在液相还原解毒的方法。但该法试剂消耗大，成本高，目前还难以大规模用于治理铬渣。干法解毒既是通过高温还原性气氛的强还原作用使铬渣中六价铬还原为三价铬达到解毒的目的。传统的干法治理是用碳做还原剂，再还原性气氛中加热至1000℃左右把有毒的Cr6+还原成无毒的Cr6+，该法已经大规模应用于铬渣的治理，有一定经济效益，但处理过程中伴有二次粉尘污染，且投资成本高，能耗大。
另一方面，我国每年产生大量的生物质，如今大部分生物质没有有效利用，而进行田间焚烧，形成了雾霾，严重影响了大气环境。生物质热解利用是一种生物质利用方法，但其产品焦油通常难以利用，还存在设备结焦的问题。申请号2014102110190的专利介绍了一种利用污泥及生物质催化重整裂解制取燃料气的方法，该方法将生物质焦油转化为可燃气的方法，虽然产生了较为易利用的燃料气，但其CO2含量高，品质差；同时需要1000℃左右高温，能耗大，利用率较低；此外该法还需要利用较为昂贵的CaO基、Al2O3基催化剂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明是一种新型的铬渣、生物质的处理处置方法。通过工艺控制，可将铬渣中六价铬高效还原的同时，将生物质转化为高品质能源气，同时大大提高了能源利用率。
本工艺技术方案为：利用危险废物铬渣等催化剂高温催化裂解生物质裂解气，在水蒸汽气化的条件下较为彻底的将生物质转化为低分子的高温能源气体（H2、CO及CH4等），避免了铬渣表面的结焦。随后利用高温能源气体加热铬渣，同时使铬渣中六价铬还原为三价铬，顺便对能源气体进行冷却，而能源气体中的Cl及CO2被铬渣中的碱性物质吸收。本工艺在无害化铬渣的同时，大大节约了能源，同时获得了高品位的能源气。
本发明的方法具体包括以下步骤：
（1）将生物质在450-700℃进行预裂解，产生的裂解产物与高温蒸汽混合后，进入催化重整炉，炉内负载煅烧后的铬渣，混合气体在800-1200℃范围内进行催化重整，生成能源气体；煅烧后的铬渣在连续催化生物质裂解产物的同时，实现了无害化；
（2）步骤（1）中生成的高温能源气体随后进入内热式回转窑窑头中，与窑尾输送过来的铬渣进行换热处理，同时能源气体将铬渣中六价铬还原为三价铬；高温能源气体温度降低至250℃以下后，从回转窑窑尾排出，进入冷凝装置，与冷却水逆向流动并发生间接换热，随后对能源气分别进行收集；
（3）步骤（2）中换热后的高温铬渣从回转窑窑头排出，进入冷却装置，使用冷却水将其冷却至150℃以下后排放，同时控制冷却装置内部气压高于室外气压0-30kp；
（4）步骤（2）跟（3）中的换热后的冷却水汽分别输往催化重整炉炉头，与生物质裂解产物进行混合；
（5）高温蒸汽与生物质质量比为2-10：1；高温能源气体与铬渣的质量比控制在（1-8）：4。
相比传统的生物质处理方法，本方法有如下优势：
1.利用铬渣危险废物铬渣催化生物质，避免使用昂贵催化剂的同时，还实现了铬渣的无害化；
2.因高温蒸汽的作用，使得铬渣在还原处理后，表面积炭量大大减少，有利于处理后铬渣的二次利用；
3.利用催化重整后所产生的高温能源气体加热并无害化铬渣，充分利用了热能，大大提高了能源效率，同时节约了额外冷却高温气体的设备；
4.充分利用了冷却能源气体及高温铬渣时的冷却水所产生的蒸汽，无须额外热源辅助生产蒸汽，有利于节能，同时减少了蒸汽排放的所带来二次热污染；
5.生物质催化裂解产生的能源气中生成的副产物CO2等可以被铬渣中的CaO等碱性物质吸收，提高燃料产品质量；
6.铬渣冷却设备利用冷却水冷却铬渣，产生蒸汽的同时，增大装置内部气压，阻止外部空气进入系统，氧化还原后的三价铬，同时避免了使用额外的装置控制气压。
附图说明
图1是工艺流程图
具体实施实例如下：
（1）将生物质在500℃进行预裂解，产生的裂解产物与高温蒸汽混合后，进入催化重整炉，炉内负载煅烧后的铬渣，混合气体在1000℃范围内进行催化重整，生成能源气体；
（2）步骤（1）中生成的高温能源气体随后输入内热式回转窑窑头中，与窑尾连续输送过来的铬渣进行换热处理，同时能源气体将铬渣中六价铬还原为三价铬；高温能源气体温度降低至250℃以下后，从回转窑窑尾排出，进入冷凝装置，与冷却水逆向流动并发生间接换热，冷凝脱水后收集；
（3）步骤（2）中换热后的高温铬渣从回转窑窑头排出，进入冷却装置，使用冷却水将其冷却至150℃以下后排放，同时控制冷却装置内部气压高于室外气压0-30kp；
（4）步骤（2）跟（3）中的换热后的所产生的冷却蒸汽分别输往催化重整炉炉头，与生物质裂解产物进行混合；高温蒸汽与生物质质量比为3：1；高温能源气体与铬渣的质量比控制在8：4；
（5）使用国标GB5086.2水平振荡法对处理后铬渣进行毒性浸出试验，测得水溶性铬为0.01mg/L，大大低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L；每吨生物质产生0.6-0.7t能源气，可燃气含量高于80%。
实例2：
（1）将生物质在800℃进行预裂解，产生的裂解产物与高温蒸汽混合后，进入催化重整炉，炉内负载煅烧后的铬渣，混合气体在1200℃范围内进行催化重整，生成能源气体；
（2）步骤（1）中生成的高温能源气体随后输入内热式回转窑窑头中，与窑尾连续输送过来的铬渣进行换热处理，同时能源气体将铬渣中六价铬还原为三价铬；高温能源气体温度降低至250℃以下后，从回转窑窑尾排出，进入冷凝装置，与冷却水逆向流动并发生间接换热，冷凝脱水后收集；
（3）步骤（2）中换热后的高温铬渣从回转窑窑头排出，进入冷却装置，使用冷却水将其冷却至150℃以下后排放，同时控制冷却装置内部气压高于室外气压0-30kp；
（4）步骤（2）跟（3）中的换热后的所产生的冷却蒸汽分别输往催化重整炉炉头，与生物质裂解产物进行混合；高温蒸汽与生物质质量比为2：1；高温能源气体与铬渣的质量比控制在1：2；
（5）使用国标GB5086.2水平振荡法对处理后铬渣进行毒性浸出试验，测得水溶性铬为0.01mg/L，大大低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L；每吨生物质产生0.65-0.75t能源气，可燃气含量高于95%。
Claims (4)
1.一种生物质资源化及铬渣无害化同步技术，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将生物质在450-700℃进行预裂解，产生的裂解产物与高温蒸汽混合后，进入催化重整炉，炉内负载煅烧后的铬渣，混合气体在800-1200℃范围内进行催化重整，生成能源气体；
（2）步骤（1）中生成的高温能源气体随后输入内热式回转窑窑头中，与窑尾连续输送过来的铬渣进行换热处理，同时能源气体将铬渣中六价铬还原为三价铬；高温能源气体温度降低至250℃以下后，从回转窑窑尾排出，进入冷凝装置，与冷却水逆向流动并发生间接换热，冷凝脱水后收集；
（3）步骤（2）中换热后的高温铬渣从回转窑窑头排出，进入冷却装置，使用冷却水将其冷却至150℃以下后排放，同时控制冷却装置内部气压高于室外气压0-30kp；
（4）步骤（2）跟（3）中的换热后的产生的高温蒸汽分别输往催化重整炉炉头，与生物质裂解产物进行混合。
2.根据权利要求1所述的一种生物质资源化及铬渣无害化同步技术，其特征在于，连续输入的高温蒸汽与连续输入的生物质质量比为2-10：1。
3.根据权利要求1所述的一种生物质资源化及铬渣无害化同步技术，其特征在于，连续产生的高温能源气体与连续输入的铬渣的质量比控制在（1-8）：4。
4.根据权利要求1所述的一种生物质资源化及铬渣无害化同步技术，其特征在于，催化重整炉中负载的铬渣可以被白云石、Al2O3基纳米级催化剂替代。
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