CN106215691A - 化工废料处理装置及处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化工废料处理技术领域，具体涉及一种化工废料处理装置及处理工艺。化工废料处理装置包括反应器，反应器的侧部设置有第一料枪、第二料枪和固料输送机，反应器、旋风分离器、前换热器、后换热器、节能换热器、空气预热器、除尘器、排风机与烟囱依次相连，高温风机分别与前换热器、后换热器相连，高温风机、烟气混合器与反应器依次相连，烟气混合器与空气预热器相连，节能换热器与反应器相连，二次风机与空气预热器相连，一次风机与反应器相连。本发明采用废油、废气、固体化工废弃物同时进入反应器进行处理。废气可以作为预热能源，而无需再采用重油、天然气作为预热能源，成本较低。
Description
技术领域
本发明属于化工废料处理技术领域，具体涉及一种化工废料处理装置及处理工艺。
背景技术
化工等行业在生产过程中会产生大量的废油、废气、固体化工废弃物，对人体有害，对环境造成了极大的破坏。目前处理废油的方法主要是对废油精制进行二次利用，或得到汽油、柴油等作为燃料，但此方法成本高，没法推广；国内还有把废油当做燃料直接烧掉，但所用设备反应不充分，热量利用率低，而且反应后产生很多二氧化硫、一氧化碳等有毒气体，这些有毒气体没有经过净化处理直接排放，造成环境污染。处理废气的方法主要有吸附法、催化反应法、直接催化反应法。吸附法适用于低浓度有机废气的净化，也可用于高浓度有机废气回收，但所用吸附剂为活性炭、硅胶、离子交换树脂等，成本较高。催化反应法主要用于高温、高浓度、连续排放的有机废气的净化，但由于化工废气成分复杂，通过催化反应方法无法彻底脱出化工废气中的有机物。直接催化反应法适用于高温、高浓度有机废气的净化，并可回收热量，但直接催化反应法消耗能源多，需采用重油、天然气作为预热能源，成本较高。
目前没有对废油、废气、固体化工废弃物同时处理的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种化工废料处理装置，投资及运行费用低，处理废油、废气、固体化工废弃物量大，效率高，污染小，热量利用率高，可对化工废油、废气、固体化工废弃物同时处理；本发明同时提供了采用化工废料处理装置的处理工艺，科学合理、简单易行。
本发明所述的化工废料处理装置，包括反应器，反应器的侧部设置有第一料枪、第二料枪和固料输送机，第一料枪、废油输送泵与废油储罐依次相连，第二料枪与废油输送泵相连，反应器、旋风分离器、前换热器、后换热器、节能换热器、空气预热器、除尘器、排风机与烟囱依次相连，高温风机分别与前换热器、后换热器相连，高温风机、烟气混合器与反应器依次相连，烟气混合器与空气预热器相连，节能换热器与反应器相连，二次风机与空气预热器相连，一次风机与反应器相连。
采用本发明所述的化工废料处理装置的处理工艺，步骤如下：
(1)向反应器中第一次加入催化剂和脱硫剂；
(2)先预热反应器，随后将废气引入反应器进行催化反应，配风从反应器底部送入，将催化剂吹起，呈流化状态；
(3)反应器温度达到正常运行值的60％时，将废油送入反应器催化反应，同时按废油流量调节送入反应器的风量；
(4)废油在装置内催化反应后，装置达到稳定生产负荷，将固体化工废弃物通过固料输送机送入反应器进行催化反应；
(5)废油、废气和固体化工废弃物一同在装置内流化催化反应；
(6)反应后高温气体截出10-30％进行循环送回反应器，其余气体依次经过旋风分离器、前换热器、后换热器、节能换热器、空气预热器、除尘器、排风机，最后从烟囱排到大气中；
(7)第一次加入脱硫剂10小时后再投入和第一次相同量的脱硫剂，然后每隔8小时分析烟气中SO2的含量，并向反应器中补加催化剂和脱硫剂。
所述的催化剂是瓷球和金属粉经煅烧制成。
所述的瓷球组成如下，以重量百分比计：
所述的金属粉组成如下，以重量百分比计：
所述的催化剂的制备方法是瓷球粘上粘合剂(硅酮)，放于含有铁粉、钼粉、钨粉、铅粉、铝粉的混合粉料中滚粘，将沾附金属粉末的瓷球进行煅烧。
所述的脱硫剂为石灰石粉。
所述的催化反应温度为600-1200℃。
步骤(1)中所述的催化剂的加入量为反应器容积的3-5％。
步骤(1)中所述的脱硫剂的加入量为反应器容积的1％。
本发明用由废油、废气输送管道，固体废料输送机及反应器本体组成的装置通过循环催化反应，同时处理固体化工废弃物、废油、废气。
废油、废气、固体化工废弃物主要由C、H、O元素组成，少量含有S、N等元素，具有较好的催化反应性。
废油、废气输送管道本身及其所属阀门、管件应具有抗腐蚀的能力；固体废料输送机具有良好密闭性，耐腐蚀能力。
反应器本体采用循环催化工艺，采用支吊结构，内部关键部位进行防腐处理，点火枪采用内倾斜布置，顶部设置蒸汽发生装置。
本发明废油、废气、固体化工废弃物的处理采用循环催化工艺。
反应器内含有大量的催化剂，催化剂将物料吸附到表面进行选择催化反应，在催化转化过程中大量的催化物料被气体携带到装置上部，经过布置在装置出口的分离器，将催化物料与烟气分开，并经过非机械式回送阀将物料回送至装置内，多次循环催化反应。
装置内脱硫技术是加入石灰石作为脱硫剂，Ca/S摩尔比约为2，反应料及脱硫剂多次循环，反复进行低温反应和脱硫反应。
反应器采用分级送风，氧化始终在低过量空气下进行；增加烟气混合，通过高温风机，在前换热器和后换热器中间将温度比较高的烟气抽出加压送回反应器，与催化剂混合，提升混合物料温度。
本发明反应器采用分级送风，氧化始终在低过量空气下进行。
本发明的关键是反应器本身作为废油、废气、固体化工废弃物处理设备，配以废油、废气输送装置和固体废料输送机将化工生产过程中产生的废油、废气、固体化工废弃物经过安全控制送入反应器，在反应室内催化转化后，废气中的有害气体转化为水蒸气、二氧化碳、二氧化硫等，反应器内置脱硫设施进行脱硫，脱硫效率达到90％，反应后烟气经过有效换热进行能源充分利用并降低温度，再经过除尘除去有害物质，达到国家规定排放标准后排入大气。
因本发明处理的废气会产生少量二氧化硫、氮氧化合物、酸性气体等，需要在一些烟气通道进行防腐处理，反应器局部采用耐腐蚀处理。
本发明废油、废气、固体化工废弃物同时进入反应器进行催化反应处理。
本发明增加烟气混合器。
本发明催化剂吸附能力强，可以有效吸附有机物到催化剂表面进行选择性氧化反应，而不至于过度氧化。
本发明反应器的运行温度在600-1200℃之间，是一个理想的脱硫区间，采用装置内脱硫技术。
所述的烟气混合器可以实现部分热气回流，降低排气浓度，保持流化床的床温，减少副反应产物，保证气体排放达标。
装置运行时，废油由界外送入废油储罐，然后加温90-120℃，用废油输送泵加压0.3-0.6MPa送到第一料枪和第二料枪的中间喷嘴，喷入反应器中进行催化反应放热；固体化工废弃物通过固料输送机送入反应器，和催化剂混合反应；废气经过安全控制送入第一料枪和第二料枪的套筒，进入反应器内催化反应；废气、废油、固体化工废弃物在反应器内部催化反应后的热气经过旋风分离器将夹带的催化剂粉末截留，固体料返回反应器；反应后高温气体继续进入前换热器，之后从总管上分出部分气体，通过高温风机加压，经过烟气混合器返回反应器；其余气体进入后换热器、节能换热器、空气预热器、除尘器经排风机送入烟囱排入大气。参与反应的主要的空气经风机加压送入反应器的底部，将催化剂和脱硫剂吹起反应；另外有部分空气经风机加压通过空气预热器，和反应后气体换热后送入烟气混合器，然后进入反应器中。
自外部送入给水进入节能换热器，和反应后气体交换热量后送入反应器上部并进入反应器下部的列管，反应器主体内的催化反应温度在600-1200℃，热量传到反应器列管中水中，汽水混合进入反应器上部的蒸汽发生器，产生蒸汽送出，饱和蒸汽送到后换热器和前换热器，加热后变成过热蒸汽送出界外。
反应器装备采用支吊结合的固定方式，采用位于反应器设备前排膜式管排下部的两点给料，采用位于反应器设备底部布风板上的两点排渣。
送风系统采用两级配风，一次风由一次风机提供，由反应器下部布风板下的一次风箱进入反应器。二次风由二次风机提供，由反应器下部的二次风喷口进入反应器内。
旋风分离器位于反应器主体出口和尾部竖井烟道之间，反应后气体进入旋风分离器分离出固体粉料，从旋风分离器下端的返料器将分离下来的物料送回反应器。
前换热器、后换热器、节能换器依次布置在尾部竖井烟道之中。
采用本发明所述的化工废料处理装置的处理工艺，具体步骤如下：
(1)向反应器中第一次加入催化剂和脱硫剂。
(2)先点燃外部提供燃气预热装置，随后将废气引入装置进行催化反应。废气中杂质少且催化反应性能良好时，用废气作为催化反应预热原料。配风从反应器底部送入，将催化剂吹起，呈流化状态。
(3)装置温度达到正常运行值的60％时，将废油送入装置催化反应，同时按废油流量调节送入装置的风量，确保充分催化反应。
(4)废油在装置内正常催化反应后，装置达到稳定生产负荷，将固体化工废弃物从固料输送机送入反应器进行催化反应。
(5)废油、废气和固体化工废弃物一同在装置内流化催化反应，监控装置内蒸汽温度(390-400℃)，蒸汽压力(1.8-2.05MPa)的数据，不偏离正常值的15％。
(6)反应后高温气体截出10-30％进行循环送回反应器，保证少量未充分氧化的气体进行完全的催化反应，其余气体依次经过旋风分离器、前换热器、后换热器、节能换热器、空气预热器、除尘器、排风机，最后从烟囱排到大气中。
(7)第一次加入脱硫剂10小时后再投入和第一次相同量的脱硫剂，然后每隔8小时分析烟气中SO2的含量(低于50mg/m3)，并向反应器中补加催化剂和脱硫剂(含量高则增加20％投入量)。
反应器装置内含有大量的催化料，在催化转化过程中大量的催化物料被气体携带到装置上部，经过布置在装置出口的分离器，将催化物料与烟气分开，并经过非机械式回送阀将物料回送至装置内，进行多次循环催化反应。废油进入反应器后，由于物料加催化料浓度高，具有很大的热容量和良好的催化混合作用，这些循环催化物料传热系数高，使反应器热负荷调节范围广，化工废料的加入量调节范围宽。由于化工废料在装置内强烈的湍流和循环，增加了废料在装置内的停留时间，因此提高了反应效率，在低负荷下能稳定运行，而无需增加辅助燃料。
循环流化催化反应反应器运行温度通常在600-1200℃之间，采用装置内脱硫技术，向装置内加入石灰石作为脱硫剂，反应料及脱硫剂经多次循环，反复进行低温反应和脱硫反应，加之装置内湍流运动剧烈，Ca/S摩尔比约为2时，可以使脱硫效率达到90％左右，SO2的排放量大大降低。同时循环转化装置采用分级送风，使氧化始终在低过量空气下进行，从而大大降低了氮氧化物的生成和排放。
增加分气装置和烟气混合器，实现部分热气回流，降低排气浓度，保持反应室催化转化床温，减少副反应产物，保证气体排放达标。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明采用废油、废气、固体化工废弃物同时进入反应器进行处理。废气可以作为预热能源，而无需再采用重油、天然气作为预热能源，成本较低。利用反应器进行处理，处理量大并且提高了热量利用率。
本发明采用循环催化工艺。化工废油、废气、固体化工废弃物可以在装置内强烈的湍流和循环，增加了废油、废气、固体化工废弃物在装置内的停留时间，提高了反应效率；在低负荷下能稳定运行，无需在增加辅助原料，降低了成本。
本发明内置脱硫技术，反应料与脱硫剂多次循环，反复进行低温反应和脱硫反应，脱硫效率大大提高。
本发明反应器采用分级送风，氧化始终在低过量空气下进行，从而大大降低了氮氧化物的生产和排放。
本发明增加分气装置和烟气混合器，实现部分热气回流，降低排气浓度，保持反应时温度，减少副反应产物，保证了气体排放达标。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1、反应器；2、第一料枪；3、第二料枪；4、固料输送机；5、废油输送泵；6、废油储罐；7、旋风分离器；8、前换热器；9、后换热器；10、节能换热器；11、空气预热器；12、除尘器；13、排风机；14、烟囱；15、高温风机；16、烟气混合器；17、二次风机；18、一次风机。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
如图1所示，本发明化工废料处理装置包括反应器1，反应器1的侧部设置有第一料枪2、第二料枪3和固料输送机4，第一料枪2、废油输送泵5与废油储罐6依次相连，第二料枪3与废油输送泵5相连，反应器1、旋风分离器7、前换热器8、后换热器9、节能换热器10、空气预热器11、除尘器12、排风机13与烟囱14依次相连，高温风机15分别与前换热器8、后换热器9相连，高温风机15、烟气混合器16与反应器1依次相连，烟气混合器16与空气预热器11相连，节能换热器10与反应器1相连，二次风机17与空气预热器11相连，一次风机18与反应器1相连。
装置运行时，废油由界外送入废油储罐6，然后加温90-120℃，用废油输送泵5加压0.3-0.6MPa送到第一料枪2和第二料枪3的中间喷嘴，喷入反应器1中进行催化反应放热；固体化工废弃物通过固料输送机4送入反应器1，和催化剂混合反应；废气经过安全控制送入第一料枪2和第二料枪3的套筒，进入反应器1内催化反应；废气、废油、固体化工废弃物在反应器1内部催化反应后的热气经过旋风分离器7将夹带的催化剂粉末截留，固体料返回反应器1；反应后高温气体继续进入前换热器8，之后从总管上分出部分气体，通过高温风机15加压，经过烟气混合器16返回反应器1；其余气体进入后换热器9、节能换热器10、空气预热器11、除尘器12经排风机13送入烟囱14排入大气。参与反应的主要的空气经风机加压送入反应器1的底部，将催化剂和脱硫剂吹起反应；另外有部分空气经风机加压通过空气预热器11，和反应后气体换热后送入烟气混合器16，然后进入反应器1中。
自外部送入给水进入节能换热器10，和反应后气体交换热量后送入反应器1上部并进入反应器1下部的列管，反应器1主体内的催化反应温度在600-1200℃，热量传到反应器1列管中水中，汽水混合进入反应器1上部的蒸汽发生器，产生蒸汽送出，饱和蒸汽送到后换热器9和前换热器8，加热后变成过热蒸汽送出界外。
反应器1装备采用支吊结合的固定方式，采用位于反应器1设备前排膜式管排下部的两点给料，采用位于反应器1设备底部布风板上的两点排渣。
送风系统采用两级配风，一次风由一次风机18提供，由反应器1下部布风板下的一次风箱进入反应器。二次风由二次风机17提供，由反应器1下部的二次风喷口进入反应器1内。
旋风分离器7位于反应器1主体出口和尾部竖井烟道之间，反应后气体进入旋风分离器7分离出固体粉料，从旋风分离器7下端的返料器将分离下来的物料送回反应器1。
前换热器8、后换热器9、节能换热器10依次布置在尾部竖井烟道之中。
采用上述化工废料处理装置的处理工艺，步骤如下：
(1)装置反应器为Φ1200mm直径规格；初次投入催化剂400kg，脱硫剂100kg进入反应器；
(2)将废气送入反应器第一料枪和第二料枪的夹套，启动反应，将废气调整到400Nm3/h；
(3)启动一次风机，变频调节，提供风量5000m3/h；
(4)反应器内温度提高，温度达到400℃；
(5)废油由界外送入废油储罐，用蒸汽加热到90℃，用废油输送泵加压0.4MPa，送入废油进入反应器的第一料枪和第二料枪的喷嘴，废油开始参与反应；
(6)提高一次风机提供的风量到20000m3/h；
(7)投入废油量为1500kg/h；
(8)开启二次风机，通过空气预热器，和反应后气体换热后送入烟气混合器(注：二次风机提供的风不和反应后的热的反应气体混合)，从而进入反应器内部(此时不增加高温烟气返回)，提供风量5000m3/h，反应器内温度达到600℃以上；
(9)反应器稳定反应2小时后用固料输送机投入固体废弃物，固体废弃物投入量100kg/h；
(10)二次风机提供风量提高到10000m3/h；
(11)热气经过旋风分离器将夹带的催化剂粉末截留，固体料返回反应器；反应后高温气体继续进入前换热器；
(12)将反应后高温气体自前换热器后面截出5000m3/h进入烟气混合器，与二次风机提供的风混合后送回反应器，反应器内温度达到1100℃；
(13)烟气继续进入后换热器、节能换热器、空气预热器、除尘器经排风机送入烟囱排入大气；
(14)反应器装置上部的蒸汽发生器产出蒸汽，检测温度达到390℃，压力2.0MPa，蒸汽产量达到15t/h；
(15)分析尾气中SO2含量不高于50mg/m3。
实施例2
化工废料处理装置同实施例1。
采用上述化工废料处理装置的处理工艺，步骤如下：
(1)装置反应器为Φ1000mm直径规格；初次投入催化剂300kg，脱硫剂60kg进入反应器；
(2)将废气送入反应器第一料枪和第二料枪的夹套，启动反应，将废气调整到350Nm3/h；
(3)启动一次风机，变频调节，提供风量4000m3/h；
(4)反应器内温度提高，温度达到400℃；
(5)废油由界外送入废油储罐，用蒸汽加热到100℃，用废油输送泵加压0.5MPa，送入废油进入反应器的第一料枪和第二料枪的喷嘴，废油开始参与反应；
(6)提高一次风机提供的风量到13000m3/h；
(7)投入废油量为1000kg/h；
(8)开启二次风机，通过空气预热器，和反应后气体换热后进入烟气混合器，从而进入反应器内部(此时不增加高温烟气返回)，提供风量3500m3/h，反应器内温度达到600℃以上；
(9)反应器稳定反应2小时后用固料输送机投入固体废弃物，固体废弃物投入量80kg/h；
(10)二次风机提供风量提高到7000m3/h；
(11)热气经过旋风分离器将夹带的催化剂粉末截留，固体料返回反应器；反应后高温气体继续进入前换热器；
(12)将反应后高温气体自前换热器后面截出4000m3/h进入烟气混合器，与二次风机提供的风混合后送回反应器，反应器内温度达到1050℃；
(13)烟气继续进入后换热器、节能换热器、空气预热器、除尘器经排风机送入烟囱排入大气；
(14)反应器装置上部的蒸汽发生器产出蒸汽，检测温度达到395℃，压力1.8MPa，蒸汽产量达到10t/h；
(15)分析尾气中SO2含量不高于50mg/m3。
实施例3
化工废料处理装置同实施例1。
采用上述化工废料处理装置的处理工艺，步骤如下：
(1)装置反应器为Φ900mm直径规格；初次投入催化剂200kg，脱硫剂40kg进入反应器；
(2)将废气送入反应器第一料枪和第二料枪的夹套，启动反应，将废气调整到200Nm3/h；
(3)启动一次风机，变频调节，提供风量3000m3/h；
(4)反应器内温度提高，温度达到400℃；
(5)废油由界外送入废油储罐，用蒸汽加热到120℃，用废油输送泵加压0.6MPa，送入废油进入反应器的第一料枪和第二料枪的喷嘴，废油开始参与反应；
(6)提高一次风机提供的风量到10000m3/h；
(7)投入废油量为600kg/h；
(8)开启二次风机，通过空气预热器，和反应后气体换热后进入烟气混合器，从而进入反应器内部(此时不增加高温烟气返回)，提供风量2500m3/h，反应器内温度达到650℃以上；
(9)反应器稳定反应2小时后用固料输送机投入固体废弃物，固体废弃物投入量50kg/h；
(10)二次风机提供风量提高到5000m3/h；
(11)热气经过旋风分离器将夹带的催化剂粉末截留，固体料返回反应器；反应后高温气体继续进入前换热器；
(12)将反应后高温气体自前换热器后面截出3000m3/h进入烟气混合器，与二次风机提供的风混合后送回反应器，反应器内温度达到1150℃；
(13)烟气继续进入后换热器、节能换热器、空气预热器、除尘器经排风机送入烟囱排入大气；
(14)反应器装置上部的蒸汽发生器产出蒸汽，检测温度达到400℃，压力2.1MPa，蒸汽产量达到6t/h；
(15)分析尾气中SO2含量不高于50mg/m3。
Claims (9)
1.一种化工废料处理装置，包括反应器(1)，其特征在于反应器(1)的侧部设置有第一料枪(2)、第二料枪(3)和固料输送机(4)，第一料枪(2)、废油输送泵(5)与废油储罐(6)依次相连，第二料枪(3)与废油输送泵(5)相连，反应器(1)、旋风分离器(7)、前换热器(8)、后换热器(9)、节能换热器(10)、空气预热器(11)、除尘器(12)、排风机(13)与烟囱(14)依次相连，高温风机(15)分别与前换热器(8)、后换热器(9)相连，高温风机(15)、烟气混合器(16)与反应器(1)依次相连，烟气混合器(16)与空气预热器(11)相连，节能换热器(10)与反应器(1)相连，二次风机(17)与空气预热器(11)相连，一次风机(18)与反应器(1)相连。
2.一种采用权利要求1所述的化工废料处理装置的处理工艺，其特征在于步骤如下：
(1)向反应器中第一次加入催化剂和脱硫剂；
(2)先预热反应器，随后将废气引入反应器进行催化反应，配风从反应器底部送入，将催化剂吹起，呈流化状态；
(3)反应器温度达到正常运行值的60％时，将废油送入反应器催化反应，同时按废油流量调节送入反应器的风量；
(4)废油在装置内催化反应后，装置达到稳定生产负荷，将固体化工废弃物通过固料输送机送入反应器进行催化反应；
(5)废油、废气和固体化工废弃物一同在装置内流化催化反应；
(6)反应后高温气体截出10-30％进行循环送回反应器，其余气体依次经过旋风分离器、前换热器、后换热器、节能换热器、空气预热器、除尘器、排风机，最后从烟囱排到大气中；
(7)第一次加入脱硫剂10小时后再投入和第一次相同量的脱硫剂，然后每隔8小时分析烟气中SO2的含量，并向反应器中补加催化剂和脱硫剂。
3.根据权利要求2所述的处理工艺，其特征在于所述的催化剂是瓷球和金属粉经煅烧制成。
4.根据权利要求3所述的处理工艺，其特征在于所述的瓷球组成如下，以重量百分比计：
5.根据权利要求3所述的处理工艺，其特征在于所述的金属粉组成如下，以重量百分比计：
6.根据权利要求2所述的处理工艺，其特征在于所述的脱硫剂为石灰石粉。
7.根据权利要求2所述的处理工艺，其特征在于所述的催化反应温度为600-1200℃。
8.根据权利要求2所述的处理工艺，其特征在于步骤(1)中所述的催化剂的加入量为反应器容积的3-5％。
9.根据权利要求2所述的处理工艺，其特征在于步骤(1)中所述的脱硫剂的加入量为反应器容积的1％。
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