CN106683734A - 一种使用双区流化床蒸汽重整设备处理废树脂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种使用双区流化床蒸汽重整设备处理废树脂的方法。本发明中蒸汽重整设备为流化床反应器，在所述流化床反应器中设置气体分布板将塔体至少分成上下两个反应区；在下层反应区中，过热蒸汽与含碳颗粒反应得到还原性气体，氧气与含碳颗粒和还原性气体发生反应放出热量；产生的气体进入上层反应区，使上层反应区内的惰性颗粒流化，与废树脂、添加剂反应后得到固体产物和气体产物，固体产物在流化气带动下从反应器顶部排出。通过本发明可以将废树脂处理成稳定、耐热的固体产物形式，固体产物的体积较树脂进料大大减小，气体产物无污染，且处理过程中无废液生成。

Description

一种使用双区流化床蒸汽重整设备处理废树脂的方法
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种使用双区流化床蒸汽重整设备处理废树脂的方法。
背景技术
核电站在运行过程中会产生含有放射性的废离子交换树脂，其中存在的放射性核素包括Cs137、Sr90、Co60、C14等，其总放射性活度达到核电站核废物总放射性的80％左右。因此，放射性废树脂的处理技术一直受到人们的重视。目前，我国主要采用水泥固化法处置放射性废树脂，以水泥作固化剂直接固化废树脂后深埋。该方法操作简单、成本低，但废弃物体积增加、核素抗浸出能力低，无法满足我国日益增长的放射性废树脂处理需求和环保要求。
流化床蒸汽重整技术是在高温和微负压条件下，废树脂发生裂解、矿化等复杂反应产生矿物残渣如金属氧化物或碳化物，再对残渣进行后处置的方法。蒸汽重整技术能将有机树脂完全转化为无机物，放射性元素富集在矿化物中，生成的矿化物结构耐久性、稳定性好，核素抗浸出性能高。该方法具有显著的减容效果，废物体积能减至处理前的1/10～1/5。处理过程中不会产生二次污染，裂解后产生的合成气经处理后可转化为水、CO2和N2，基本无废液生成。流化床蒸汽重整技术具有反应温度较焚烧低、尾气处理更简单、废渣较玻璃固化体更为稳定、不产生液体废物等优势。
已有的蒸汽重整处理废树脂工艺中，蒸汽重整反应能够在单一反应器中或多个串联的反应器中实施。例如，US6084147中公开了有机废物的热分解方法，主反应器为两台串联的蒸汽重整反应流化床，由蒸汽、氮气、氧气等组成的高速流化气体进入第一个反应床，在450-800℃下将大部分有机废物裂解；碳和未反应的废料通过过滤装置进入第二个反应器，加入不同的添加剂、控制温度进一步反应形成最终产物。US0024279A1中公开了一种直接在储存桶中以裂解和蒸汽重整方法处理有害废料的方法。主反应在热解反应器中发生，直接在储存桶中加热废料，避免了含核素废料的搬运。
在流化床蒸汽重整反应器中，废树脂发生裂解的同时，还会发生水气变换反应、燃烧反应、还原反应、添加剂作用下的矿化反应等多种不同类型的反应。这些反应过程相互耦合，一旦流化床反应器操控不好，极易形成局部热点或生产粘性物质，导致流化颗粒团聚结块，轻则影响流化质量和反应效果，重则会导致失流化停车。因此，需要开发新型的流化床反应器及放射性废树脂处理方法，提高流化床反应器的运行稳定性和废树脂的处理效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用双区流化床蒸汽重整反应设备处理废树脂的方法及其设备，采用该方法及设备能够将废树脂处理成稳定、耐热的固体产物形式，固体产物的体积较废料大大减小，气体产物无污染，且该处理过程中无液体废物生成。
本发明提供了一种使用双区流化床蒸汽重整设备处理废树脂的方法，所述的蒸汽重整设备为流化床反应器，在所述流化床反应器中设置气体分布板将塔体至少分成上下两个反应区(也可以根据实际需要设置更多的反应区)；在下层反应区中，过热蒸汽与含碳颗粒反应得到还原性气体，氧气与含碳颗粒和还原性气体发生反应放出热量；产生的气体进入上层反应区，使上层反应区内的惰性颗粒流化，与废树脂、添加剂反应后得到固体产物和气体产物，固体产物在流化气带动下从反应器顶部排出。
上述过程中，在高温条件下，部分过热蒸汽与含碳颗粒反应得到还原性气体CO、H2；向下层反应区中加入适量的氧气，与含碳颗粒、CO、H2等发生反应，放出热量，为上层反应区中进料中水分的蒸发、树脂的裂解反应等吸热过程提供热量；产生的气体组成包括N2、CO、H2、H2O、CO2等，通过气体分布板，流化上层反应区的颗粒；待处理的废料与添加剂混合、预热后，通过雾化喷嘴喷入上层反应区，在流化气氛中反应发生废树脂的裂解反应、氮氧化物的还原反应、与添加剂的矿化反应等反应后，得到固体产物和气体产物，得到的气体产物夹带固体产物从反应器顶部排出。废树脂发生裂解反应变成小分子有机物并释放出放射性元素，矿化反应生成的矿化固体颗粒产物能够吸附废料中的放射性核素，且矿化固体颗粒产物的抗浸出性能、耐热性能、机械性能都很好。
所述下层反应区发生的反应主要为：
C+H2O→H2+CO
CO+H2O→CO2+H2
C+O2→CO2
CO+O2→CO2
H2+O2→H2O
所述上层反应区发生的主要反应为：
CxHyOzSm→C+CH4+CO+H2+SOn+etc
CxHyOzNm→C+CH4+CO+H2+NOn+etc
2NaOH+Al2O3·2SiO2→2NaAlSiO4+H2O
NOn+CO→N2+CO2
NOn+H2→N2+H2O
所述下层反应区的反应温度范围为400～1000℃，更优选的范围为450～850℃；上层反应区的反应温度范围为400～1100℃，更优选的范围为500～900℃。所述流化床反应器的温度控制十分重要，如果反应温度过高，废料中放射性核素(如Cs)更容易挥发，造成尾气中放射性含量过高，导致需要更高性能的尾气分离系统，增加成本；温度过高还会使得盐类共熔，导致流化床团聚结块影响流化状态。如果温度过低，则废料中的有机物不能完全裂解，副反应增多，造成结焦。开车前床层需要通过换热装置进行预热，反应物进入床层前也需要通过换热器预热；运行过程中，下层反应区中氧气与含碳颗粒、CO、H2等发生放热反应，能够为上层反应区中进料中水分的蒸发、树脂的裂解反应等吸热过程提供热量。通过调节进料中氧气和碳的进料量之比可以控制放热量，同时调节换热装置的换热量，从而控制床层温度。
上层反应区中废树脂裂解产生低碳烃，而低碳烃会继续反应生成分子量较大的积碳、焦油等，容易黏壁、结块造成反应器堵塞。这是不希望发生的反应，因此裂解反应的关键之一是采用短停留时间的工艺，减少后续副反应。所述流化气体的气速范围为0.1～30m/s，更优选的气速范围为0.5～10m/s。通入高气速的气体吹动床层颗粒，破碎固体废料，达到短的停留时间。所述反应物在塔体内的平均停留时间为1～10000s，更优选的范围为5～100s，反应迅速完成，生成固体产物和气体产物。
固体产物包括矿化颗粒、无机盐、碳等，气体产物包括N2、H2O、CO2、H2、CO、酸性气体等。所述小颗粒固体产物被所述气体产物夹带从塔顶排出，通过后续高温过滤器分离后，固体经收集、固化后深埋处置，气体通过氧化、吸收、过滤，达到排放标准后排放。
反应物包括长链有机物、硝酸盐、卤化物、硫化物、碳酸盐、硫酸盐等，所述添加剂包括黏土、石灰、氧化锌、氧化镁等，含碳颗粒包括煤粉、木炭、葡萄糖或其它糖类物质等。黏土与废料反应形成稳定的矿化产物，能够吸附放射性核素，且形成的矿化产物的抗浸出性能、耐热性能、机械性能都很好；石灰能够与磷酸盐反应生成高熔点的磷酸钙，减少腐蚀性的PO4 3-产生；氧化镁能够与进料中的一些盐类形成高熔点物质，防止盐类熔融造成结块；Zn的加入能够减少Cs的挥发。
在流化床中填充高密度惰性颗粒，包括但不限于陶瓷球、氧化铝球；所述惰性颗粒的粒径范围为100～3000微米。
本发明还提供了一种用于所述废树脂处理方法的双区流化床蒸汽重整设备，所述反应设备包括流化床反应器塔体以及设置在塔体内的气相分布器。所述气相分布器将塔体分成上下两个反应区域。所述气体分布器可以采用单层筛板、多层筛板、由夹层填料的分布板、泡帽板、侧缝锥帽板、管式分布器等形式。
所述设备在上层反应区近分布板处设置有第一开口，待处理废料和添加剂混合后通过输送泵、换热器，从第一开口由雾化喷嘴进入床层，由气动控制阀门控制液相进料速率。所述换热器通过出口高温气体与进料进行换热，将进料预热至一定温度。所述设备在下层反应区近塔底处设置有第二开口和第三开口，含碳颗粒通过氮气输送从第二开口进入床层，过热蒸汽、氧气从第三开口通入床层。
所述设备的上下两个反应区都至少设有一个换热装置用以加热床层，控制床层温度。换热装置可以外置或者内置，可以选用电加热器、环管式熔盐换热器等形式，换热介质可以选用氟化盐、碳酸盐、硫酸盐等，其换热温度范围在800～1200℃。在开车阶段，需要用换热装置加热床层，运行稳定后下层反应区中发生的氧化反应能够为上层反应区提供热量，换热装置的供热量可以适当减少，保持床层温度稳定。
所述设备的上层反应区上部设置有一段管径缩小段。由于管径变小，气体的流速变大，利于气体夹带颗粒产物排出。
所述的流化床反应器塔体包括但不限于以下形式：上下两层反应区均采用圆柱形结构；下层反应区采用倒锥形结构，上层反应区采用圆柱形结构；上层反应区的下半部分与下层反应区采用倒锥形结构，上层反应区上半部分采用圆柱形结构，分布板位于锥形段；下层反应区采用圆柱形结构，上层反应区的下半部分采用倒锥形结构，上半部分采用圆柱形结构。
本发明具有如下特点：下层反应区发生蒸汽的水气变换反应、氧化反应，为上层反应区提供还原性气体和反应所需热量；上层反应区内发生树脂的裂解反应、还原反应、矿化反应等。反应分区的操作减少了上述反应之间的相互影响，提高反应过程的可控性。通过调控氧气和蒸汽比例、加热器功率，可以控制床层温度在适宜范围，避免颗粒团聚结块及放射性核素挥发。通过控制上层反应区内添加剂的种类可以调控最终产物形式，获得减容比大、放射性核素捕获率高以及核素抗浸出性能高的产物。
附图说明
图1表示本发明提供的所述流化床蒸汽重整反应设备的结构示意图；
图2表示实施例1、2、3中采用的流化床蒸汽重整反应设备的结构示意图；
图3表示采用不同塔体形式的流化床蒸汽重整反应设备的结构示意图；
图4表示采用不同塔体形式的流化床蒸汽重整反应设备的第二种结构示意图；
图5表示采用不同塔体形式的流化床蒸汽重整反应设备的第三种结构示意图。
具体实施方式
以下通过图1和图2对本发明提供的所述流化床蒸汽重整反应设备进行详细的描述。
根据本发明所述的流化床蒸汽重整反应设备包括流化床反应器塔体1以及设置在塔体内的气相分布器4。其中，气相分布器将塔体1分成上下两个反应区域2和5。在上层反应区2近分布板设置有第一开口3；在下层反应区近塔底处设置有第二开口6和第三开口7。气相分布器4可选用单层筛板，开孔率可取1％～5％，小孔孔径为0.1～5mm。在上层反应区域上部设置一段管径缩小段18，两段之间以管径变化段19过渡，通过减小管径增大气速，便于气体夹带颗粒产物排出。塔体1的内径为D1，管径缩小段的内径为D2，其内径比D1:D2＝1:(0.4～0.8)。下层反应区5的垂直高度为a，上层反应区2的垂直高度为b，管径变化段19的垂直高度为c，管径缩小段18的垂直高度为d，它们之间满足a:b:c:d＝1:(0.8～1.5):(0.4～0.5):(0.4～0.5)。
设备在上层反应区近分布板处设置有第一开口3，待处理废料和添加剂混合后通过输送泵10、换热器11，从第一开口3由雾化喷嘴进入床层，由气动控制阀门控制液相进料速率。换热器11通过出口17的高温气体与进料进行换热，将进料预热至一定温度。设备在下层反应区近塔底处设置有第二开口6和第三开口7，含碳颗粒通过氮气输送从第二开口进入床层，过热蒸汽、氧气从第三开口7通入床层。
设备的上下两个反应区都至少设有一个换热装置用以加热床层，控制床层温度。换热装置15、16可以外置或者内置，可以选用电加热器、环管式熔盐换热器等形式，换热介质可以选用氟化盐、碳酸盐、硫酸盐等，其换热温度范围在800～1200℃。在开车阶段，需要用换热装置将床层加热至550℃左右，运行稳定后，下层反应区中发生的氧化反应能够为上层反应区提供热量，换热装置的供热量可以适当减少，保持床层温度稳定。
流化床反应器塔体包括但不限于以下形式：上下两层反应区均采用圆柱形结构(图1)；下层反应区采用倒锥形结构，上层反应区采用圆柱形结构(图3)，下层反应区与上层反应区的垂直高度之比满足1：(0.8～1.5)，倒锥形的上底半径与下底半径满足1:(0.4～0.7)；下层反应区与上层反应区的下半部分采用倒锥形结构，上层反应区上半部分采用圆柱形结构，下层反应区与上层反应区的垂直高度之比满足1：(0.8～1.5)，倒锥形的上底半径与下底半径满足1:(0.4～0.7)，分布板位于锥形段(图4)，分布板距离倒锥形上底与倒锥形下底的垂直距离满足1：3～5；下层反应区采用圆柱形结构，上层反应区的下半部分采用倒锥形结构，上半部分采用圆柱形结构(图5)，下层反应区与上层反应区的垂直高度之比满足1：(0.8～1.5)，倒锥形的上底半径与下底半径满足1:(0.5～0.7)，上层反应区倒锥形结构与圆柱形结构的垂直高度之比满足1：(0.8～1.2)。上述形式中，下层反应区采用倒锥形结构可以减少因过热蒸汽与含碳颗粒发生水气变换产生的气体对反应器中气速造成的波动。
本发明还提供了一种使用双区流化床蒸汽重整设备处理废树脂的方法，用气体分布板将塔体分成上下两个反应区。在下层反应区中，过热蒸汽在流化床层颗粒的同时，与含碳颗粒反应得到还原性气体CO、H2，氧气与部分含碳颗粒、CO、H2等发生反应放出热量；产生的气体组成包括N2、CO、H2、H2O、CO2等，进入上层反应区流化上层反应区颗粒，与待处理废料反应后得到固体产物和气体产物，气体产物夹带固体产物从反应器顶部排出。当然，也可以设置更多的反应区，比如设置多个上层反应区，同时进行裂解反应、矿化反应，本发明对此不做限定。
下层反应区的反应温度范围为400～1000℃，更优选的范围为450～850℃；上层反应区的反应温度范围为400～1100℃，更优选的范围为500～900℃。通过调节进料中氧气和碳的进料量之比可以控制放热量，同时调节换热装置的换热量，从而控制床层温度。
反应物在塔体内的平均停留时间为1～10000s，更优选的范围为5～100s，反应迅速完成。流化气体的气速范围为0.1～30m/s，更优选的气速范围为0.5～10m/s。以较高气速吹动流化颗粒，破碎反应的固体废料和产生的固体产物，并夹带出小颗粒固体产物。
反应物包括长链有机物、硝酸盐、卤化物、硫化物、碳酸盐、硫酸盐等，添加剂包括黏土、石灰、氧化锌、氧化镁等，含碳颗粒包括煤粉、木炭、葡萄糖或其它糖类物质等。
固体产物包括矿化颗粒、无机盐、碳等，气体产物包括N2、H2O、CO2、H2、CO、酸性气体等。小颗粒固体产物被气体产物夹带从塔顶排出，通过后续高温过滤器分离后，固体经收集、固化后深埋处置，气体通过氧化、吸收、过滤，达到排放标准后排放。
在流化床中填充高密度惰性颗粒，包括但不限于陶瓷球、氧化铝球；惰性颗粒的粒径范围为100～3000微米。
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的流化床蒸汽重整处理废树脂的设备及处理方法。
采用图2所示的流化床蒸汽重整反应设备处理废树脂，该流化床蒸汽重整反应设备包括流化床蒸汽重整反应器塔体1，塔体内设置有气相分布器4，气相分布器4将塔体1分成上下两个反应区2和5。气相分布器4采用单层筛板，开孔率2％，开孔孔径为1mm。在上层反应区上部设置一段管径缩小段18，两段之间以管径变化段19过渡，通过减小管径增大气速，便于气体夹带颗粒产物排出。塔体1的内径为1000mm，管径缩小段的内径为600mm。上层反应区2的垂直高度b为600mm，下层反应区5的垂直高度a为500mm，管径变化段19的垂直高度为250mm，管径缩小段18的垂直高度为250mm。床层中填充的流化颗粒为氧化铝惰性耐磨球，氧化铝质量分数为95％，堆积密度为3.68g/cm3，颗粒的粒径在2500～3000微米范围内。在上层反应区2近分布板设置有第一开口3，反应进料罐8中的进料与添加剂罐9中的添加剂混合后，通过输送泵10、换热器11，通过第一开口3由雾化喷嘴喷入上层反应区2，通过气动控阀门控制液相进料速率。在下层反应区近塔底处设置有第二开口6和第三开口7。过热蒸汽14作为流化气体通过第三开口7进入下层反应区5，含碳颗粒储存罐中12中的含碳颗粒与氮气管路13相连，氮气作为载气将含碳颗粒通过第二开口6送入床层。反应器塔体1上部的出口气体17与进料换热后，通过高温过滤器分离并收集小颗粒固体产物，气体再通过氧气氧化、氢氧化钠吸收酸性气体、过滤固体颗粒等处理方式净化后排放。
上下两个反应区分别设有外置的第一熔盐换热器15、第二熔盐换热器16用于加热床层，控制床层温度，换热介质选用碳酸钠(熔点858℃)。开启换热器，将反应床层预热至550℃左右。过热蒸汽和氧气通过预热后温度升高至600℃左右，从第三开口7进入下层反应区5。床层流化后，以氮气为载气输送碳粉进入下部反应区5，碳粉与过热蒸汽反应生成CO、H2等还原性气体。同时，加入的适量氧气与含碳物质、CO、H2等反应生成CO2、H2O，该反应是放热反应，为上部床层中水分的蒸发、树脂的裂解反应等吸热过程提供热量。下层反应区的合成气体包括N2、H2O、CO、H2、CO2等，通过气体分布板流化上层颗粒，与待处理废料反应。控制流化气速在0.5m/s，吹动流化颗粒、破碎反应的固体废料和产生的固体产物，并夹带出小颗粒固体产物。将300克的模拟废树脂颗粒(Cs和Co的含量分别为：0.1g/kg树脂，阳离子交换树脂型号为Amberlite IRN-77，阴离子交换树脂型号为Amberlite IRN-78)，与Al2O3·2SiO2混合后通过输送泵9、换热器10从第一开口3由雾化喷嘴喷入上层反应区。在床层内，树脂表面水分迅速蒸发，其中的有机成分迅速裂解生成C、CH4、H2、CO等，树脂的停留时间在8s左右。上层反应区处在还原环境下，废料若含有硝酸盐，其能够被转化为氮气。在蒸汽条件下，黏土与废树脂中的无机物形成矿化固体颗粒，并且吸附核素Co和Cs。气体产物夹带固体产物从反应器顶部排出。
下层反应区5的反应温度为700℃，压力为0.1MPaA；上层反应区2的反应温度为650℃，压力为0.08MPaA。最终合成气中包含CO、H2、CH4、N2、H2O、酸性气体等。通过高温过滤器后，合成气夹带的固体颗粒从过滤器底部进入固体产物收集罐，气体通入尾气处理器中，与氧气反应生成CO2、H2O，再通过碱液吸收酸性气体，净化后排放至大气。
检测固体产物收集罐中的固体产物，通过原子吸收光谱法测定其中Co、Cs的含量，分析得知核素的回收率达到99.99％，固体产物的体积约为固体废料的1/8。装置在三个月试验期内无团聚结块导致的停车情况发生。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的流化床蒸汽重整处理废树脂的设备及处理方法。
采用与实施例1中相同的流化床蒸汽重整反应设备处理废树脂，处理过程包括：开启换热器，将反应床层预热至550℃左右。过热蒸汽和氧气通过预热后温度升高至600℃左右，从第三开口7进入下层反应区5。床层流化后，以氮气为载气输送碳粉进入下部反应区5，碳粉与过热蒸汽反应生成CO、H2等还原性气体。同时，加入的适量氧气与含碳物质、CO、H2等反应生成CO2、H2O，该反应是放热反应，为上部床层中水分的蒸发、树脂的裂解反应等吸热过程提供热量。下层反应区的合成气体包括N2、H2O、CO、H2、CO2等，通过气体分布板流化上层颗粒，与待处理废料反应。控制流化气速在0.5m/s，以较高气速吹动流化颗粒，破碎反应的固体废料和产生的固体产物，并夹带出小颗粒固体产物。将300克的模拟废树脂颗粒(Cs和Co的含量分别为：0.1g/kg树脂，阳离子交换树脂型号为Amberlite IRN-77，阴离子交换树脂型号为Amberlite IRN-78)，与Al2O3·2SiO2混合后通过输送泵9、换热器10从第一开口3由雾化喷嘴喷入上层反应区。在床层内，树脂表面水分迅速蒸发，其中的有机成分迅速裂解生成C、CH4、H2、CO等，树脂的停留时间在8s左右。上层反应区处在还原环境下，废料若含有硝酸盐，其能够被转化为氮气。在蒸汽条件下，黏土与废树脂中的无机物形成矿化固体颗粒，并且吸附核素Co和Cs。气体产物夹带固体产物从反应器顶部排出。
下层反应区5的反应温度为450℃，压力为0.1MPaA；上层反应区2的反应温度为400℃，压力为0.08MPaA。最终合成气中包含CO、H2、CH4、N2、H2O、酸性气体等。通过高温过滤器后，合成气夹带的固体颗粒从过滤器底部进入固体产物收集罐，气体通入尾气处理器中，与氧气反应生成CO2、H2O，再通过碱液吸收酸性气体，净化后排放至大气。
检测固体产物收集罐中的固体产物，通过原子吸收光谱法测定其中Co、Cs的含量，分析得知核素的回收率达到98.73％，固体产物的体积约为固体废料的1/3。对比实施例1与实施例2，床层反应温度低造成有机物裂解不彻底，核素释放不完全，使得产物减容比减小，核素回收率降低，与实验结果相符。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的流化床蒸汽重整处理废树脂的设备及处理方法。
采用与实施例1中相同的流化床蒸汽重整反应设备处理废树脂，处理过程包括：开启换热器，将反应床层预热至550℃左右。过热蒸汽和氧气通过预热后温度升高至600℃左右，从第三开口7进入下层反应区5。床层流化后，以氮气为载气输送碳粉进入下部反应区5，碳粉与过热蒸汽反应生成CO、H2等还原性气体。同时，加入的适量氧气与含碳物质、CO、H2等反应生成CO2、H2O，该反应是放热反应，为上部床层中水分的蒸发、树脂的裂解反应等吸热过程提供热量。下层反应区的合成气体包括N2、H2O、CO、H2、CO2等，通过气体分布板流化上层颗粒，与待处理废料反应。控制流化气速在0.5m/s，以较高气速吹动流化颗粒，破碎反应的固体废料和产生的固体产物，并夹带出小颗粒固体产物。将300克的模拟废树脂颗粒(Cs和Co的含量分别为：0.1g/kg树脂，阳离子交换树脂型号为Amberlite IRN-77，阴离子交换树脂型号为Amberlite IRN-78)，与Al2O3·2SiO2混合后通过输送泵9、换热器10从第一开口3由雾化喷嘴喷入上层反应区。在床层内，树脂表面水分迅速蒸发，其中的有机成分迅速裂解生成C、CH4、H2、CO等，树脂的停留时间在8s左右。上层反应区处在还原环境下，废料若含有硝酸盐，其能够被转化为氮气。在蒸汽条件下，黏土与废树脂中的无机物形成矿化固体颗粒，并且吸附核素Co和Cs。气体产物夹带固体产物从反应器顶部排出。
下层反应区5的反应温度为900℃，压力为0.1MPaA；上层反应区2的反应温度为850℃，压力为0.08MPaA。最终合成气中包含CO、H2、CH4、N2、H2O、酸性气体等。通过高温过滤器后，合成气夹带的固体颗粒从过滤器底部进入固体产物收集罐，气体通入尾气处理器中，与氧气反应生成CO2、H2O，再通过碱液吸收酸性气体，净化后排放至大气。
检测固体产物收集罐中的固体产物，通过原子吸收光谱法测定其中Co、Cs的含量，分析得知核素的回收率达到89.1％，固体产物的体积约为固体废料的1/9。对比实施例3与实施例1，床层反应温度过高造成有机物中核素挥发过多，使得固体产物中核素回收率降低，与实验结果相符。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种使用双区流化床蒸汽重整设备处理废树脂的方法，其特征在于，所述的蒸汽重整设备为流化床反应器，在所述流化床反应器中设置气体分布板将塔体至少分成上下两个反应区；在下层反应区中，过热蒸汽与含碳颗粒反应得到还原性气体，氧气与含碳颗粒和还原性气体发生反应放出热量；产生的气体进入上层反应区，使上层反应区内的惰性颗粒流化，与废树脂、添加剂反应后得到固体产物和气体产物，固体产物在流化气带动下从反应器顶部排出。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述下层反应区的反应温度范围为400～1000℃，更优选的范围为450～850℃；上层反应区的反应温度范围为400～1100℃，更优选的范围为500～900℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流化床反应器的压力范围为0.0001～10MPaA，更优选的范围为0.01～5MPaA。
4.根据权利要求1所述的方法，所述反应物在塔体内的平均停留时间为1～10000s，更优选的范围为5～100s。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流化气体的气速范围为0.1～30m/s，更优选的气速范围为0.5～10m/s。
6.根据权利要求1所述的方法，在所述流化床中填充高密度惰性颗粒，包括但不限于陶瓷球、氧化铝球；所述惰性颗粒的粒径范围为100～3000微米。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的蒸汽重整设备的上下两个反应区都至少设有一个换热装置用于控制床层温度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的蒸汽重整设备的上层反应区上部设置有一段管径缩小段。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的流化床反应器塔体包括但不限于以下形式：上下两层反应区均采用圆柱形结构；下层反应区采用倒锥形结构，上层反应区采用圆柱形结构；上层反应区的下半部分与下层反应区采用倒锥形结构，上层反应区上半部分采用圆柱形结构；下层反应区采用圆柱形结构，上层反应区的下半部分采用倒锥形结构，上半部分采用圆柱形结构。
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