CN108559857B - 一种废汞触媒汞回收及渣无害化处理工艺 - Google Patents

一种废汞触媒汞回收及渣无害化处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种废汞触媒汞回收及渣无害化处理工艺。本发明在现有“蒸馏法”的工艺流程基础上，对蒸馏炉出来的废活性炭残渣增加了“高温回转窑+二燃室+急冷+活性炭吸附”的工艺处理方法，使蒸馏炉产生的残渣完全转换成为一般固废渣，并得到妥善处理，消除了以前工艺流程中残渣二次污染环境，需要转移到有进一步处置资质的单位的问题。

Description

一种废汞触媒汞回收及渣无害化处理工艺
技术领域
本发明涉及废弃物回收处理领域，特别是一种废汞触媒汞回收及渣无害化处理工艺。
背景技术
氯化汞触媒(俗称汞触媒)作为电石法生产PVC中乙炔和氯化氢气体合成氯乙烯(VCM)的催化剂，是以活性炭作载体、氯化汞为活性物质，将氯化汞负载于活性炭表面。汞触媒在使用一定时间后，其活性下降需进行更换，更换下来的废汞触媒，一般含氯化汞2％～5％左右。汞触媒失效的主要原因有：高温时HgCl2升华，使氯化汞含量大大降低；原料气中的磷、硫使汞触媒中毒；生产原料中杂质覆盖于触媒表面或堵塞触媒孔道。由于HgCl2有剧毒，具有挥发性、又溶于水，因此更换下来的汞触媒若长期堆放或储存，易造成环境污染和安全隐患。并且，我国汞资源日益枯竭，每年需大量进口。因此，高效回收利用废汞触媒，既可防止汞进入环境从而对人体健康造成危害，又可获得具有巨大的经济效益。
根据《含汞废物处理处置污染防治可行技术指南》(征求意见稿，2014年9月)，“废汞触媒处理处置方法主要有蒸馏法和控氧干馏法。“蒸馏法”是先将废汞触媒进行化学预处理，将HgCl 2转化为氧化汞，然后再将其置于金属罐内，加热至700℃～800℃，使之分解为汞蒸气，再经冷凝以回收得到金属汞。
无论蒸馏法和控氧干馏法，对于废汞触媒处理后，排放在环境中的废渣、废液、废气中的汞成分依然较多，这不仅造成了废汞触媒综合处理后的汞回收率较低，也造成了汞成分流露到环境中，造成大量的环境污染。
发明内容
随着环保新政策出台，对于汞生产企业以及废汞触媒综合处理回收汞的企业来说，需要对汞的排放标准进一步的降低，使得含汞废渣一步处置到位，避免二次污染，进而提高环境质量。本发明结合实际生产实践，对废汞触媒综合处理的工艺进行调整，进而将废汞触媒综合处理过程中，在现有“蒸馏法”的工艺流程基础上，对蒸馏炉出来的废活性炭残渣增加了“高温回转窑+二燃室+急冷+活性炭吸附”的工艺处理方法，使蒸馏炉产生的残渣完全转换成为一般固废渣，并得到妥善处理，消除了以前工艺流程中残渣二次污染环境，需要转移到有进一步处置资质的单位的问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种废汞触媒汞回收及渣无害化处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
S1、碱化预处理：废汞触媒和生石灰分别经斗式提升机进入各自料仓，再经螺旋给料机充分混匀后进入预处理反应釜，同时加入水搅拌混匀。将反应釜内混合物料加热至温度为80℃左右，搅拌反应2h，将废汞触媒中的HgCl2转化成HgO；
S2、中间过渡仓处理：预处理后的物料经转料车进入中间过渡存料仓，存储72小时以上，以使氯化汞完全转化为氧化汞，同时让物料中的水份自然渗出；
S3、多管汞蒸馏炉处理：将反应好的含汞废物(氧化汞)从中间过渡存料仓放出后用提升机提到蒸馏炉顶，加入蒸馏炉的列管中，提供热能将炉温维持在730℃～800℃，热量经列管进行热量交换，加热含汞物料，焙烧蒸馏8h～12h；
S4、汞蒸气冷凝：采用空气冷却+多管冷凝器进行冷凝处理，汞蒸气先进入空气冷却器间接冷凝使大部分的汞蒸汽在冷凝系统中迅速冷凝，形成液态金属汞后进入下部的集汞箱储存，定期由人工装罐入库成为金属汞成品，剩余汞蒸气再经过多管冷凝器冷凝后得到的液态金属汞及汞炱进入下部集汞槽；
S5、含汞尾气净化：含汞尾气采用“活性炭吸附处理+高锰酸钾喷淋处理系统”进一步净化处理。
S6、混合配料皮带上料：将废汞触媒处理车间产生的蒸馏废渣及无烟煤分别计量后按1:0.05的比例在旋转窑车间内设置的混料区使用混料机混合配料，用密闭式皮带输送机将物料提升至高位料仓，通过圆盘给料机喂入具有一定安装倾斜度的回转窑内，蒸馏废渣主要成分为废活性炭，无烟煤作为燃料；
S7、回转窑高温焙烧：混合配料中无烟煤燃烧放出的热量足以使炉料燃烧，当回转窑窑体缓慢转动时，炉料翻转滚动，向窑头高温端移动，分别经历窑尾进料干燥预热带、高温反应带、窑头排渣端冷却带；
S8、二次燃烧：烟气由窑尾排出进入二燃室内，使回转窑中未燃尽的可燃气体进一步燃烧，去除烟气中的有毒有害成分；
S9、急冷、布袋收尘、活性炭吸附、脱硫：烟气先经喷淋急冷+布袋收尘+活性炭吸附处理后，尾气再经脱硫塔进行脱硫处理，由排气筒外排。
进一步的，所述步骤S5中高锰酸钾喷淋处理系统的处理过程为：经活性炭吸附处理后的尾气进入高锰酸钾喷淋塔，尾气在塔内与高锰酸钾溶液逆向流动，充分接触，气液旋切发生化学反应，高锰酸钾将尾气中微量的单质汞氧化成氧化汞进入溶液中，并定期加入硫化钠沉淀，沉淀池内含汞污泥定期掏出返回蒸汞炉处理，尾气含汞≤0.010mg/Nm3达标排放。
进一步的，所述步骤S6中蒸馏废渣及无烟煤的投入配比为1:0.05。
进一步的，所述步骤S7中干燥预热带温度一般控制在800～900℃，预热时间0.5h；高温反应带温度一般控制在1100～1200℃，反应时间1h，在反应带物料中的活性炭等成分在高温下燃烧分解，燃烧生成的烟气在窑尾负压风机的作用下向窑尾移动，烟气由窑尾排出进入二燃室。
进一步的，所述步骤S8中二燃室温度一般控制在1100～1200℃。
进一步的，所述步骤S9中喷淋急冷需要使二燃室出来的高温烟气在极短的时间内温度降低到200℃以下。
进一步的，所述步骤S9中应控制布袋除尘器出口烟气温度大于120℃，小于135℃。
进一步的，所述步骤S9中经活性炭吸附处理后的含硫烟气通过碱性溶液二级喷淋脱硫处理后烟气含量达标排放。
本发明具有以下优点：
1.废汞触媒资源回收处置一步到位，避免蒸汞废渣二次转移处置可能产生环境污染。
2.废汞触媒碱转化预处理使易挥发(302℃)的氯化物转化成容易分解的汞氧化物，提高了汞的回收率，降低了汞对环境的污染影响。
3.采用空气冷却+多管冷凝器对蒸汞炉出来的汞蒸气进行冷凝回收处理，大大提高了汞蒸气冷凝效果，减少了尾气中汞含量，减轻了下一步环保处理系统压力。
4.含汞尾气采用“活性炭吸附处理+高锰酸钾喷淋处理系统”，尾气在塔内与高锰酸钾溶液逆向流动，充分接触，气液旋切发生化学反应，高锰酸钾将尾气中微量的单质汞氧化成氧化汞进入溶液中，并定期加入硫化钠沉淀，沉淀池内含汞污泥定期掏出返回蒸汞炉处理，尾气含汞≤0.010mg/Nm3达标排放。
5.设置二次燃烧系统+急冷装置使可能产生的二噁英完全分解并避免再次合成，危害环境安全。烟气由窑尾排出进入二燃室内，使回转窑中未燃尽的可燃气体进一步燃烧，去除烟气中的有毒有害成分，燃烧温度控制在1100℃以上，烟气停留时间不少于2秒钟，可以使二噁英完全分解。急冷装置保证高温烟气极短时间内由800℃降低到200℃以下，避免二噁英合成。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种废汞触媒汞回收及渣无害化处理工艺包括如下工艺步骤：
(1)碱化预处理
废汞触媒和生石灰分别经斗式提升机进入各自料仓，再经螺旋给料机充分混匀后进入预处理反应釜，同时加入水搅拌混匀。将反应釜内混合物料加热至温度为80℃左右，搅拌反应2h，将废汞触媒中的HgCl2转化成HgO，化学反应方程式为：
Figure BDA0001637359350000041
注：氧化汞分解温度为500℃，在预处理阶段预处理反应釜中温度约为80℃左右，在此工段HgCl2、HgO、CaCl2均不会发生分解和挥发。
(2)中间过渡仓：预处理后的物料经转料车进入中间过渡存料仓，存储72小时以上，以使氯化汞完全转化为氧化汞，同时让物料中的水份自然渗出，减少物料中的水份，降低生产能耗，渗出水由仓底桶收集后回用做预处理反应釜用水。
(3)多管汞蒸馏炉
废汞触媒经预处理后，其汞主要以氧化汞形式存在，根据其性质在高温下氧化汞可分解成汞，以汞蒸气的形式挥发出来，经冷凝回收得到单质汞。化学反应方程式为：
2HgO→2Hg↑+O2↑
C+O2→CO2↑
将反应好的含汞废物(氧化汞)从中间过渡存料仓放出后用提升机提到蒸馏炉顶，加入蒸馏炉的列管中，列管为长方体，上口加料，下口卸料，材质为耐高温耐腐蚀材料，炉体前端为炉膛(燃烧无烟煤或者电炉、燃油炉、燃气炉等炉型)，提供热能将炉温维持在730℃～800℃，热量经列管进行热量交换(间接换热，加热烟气与汞蒸气不能有任何接触)，加热含汞物料，焙烧蒸馏8h～12h。
(4)汞蒸气冷凝
蒸馏炉产生的汞蒸气采用“空气冷却+多管冷凝器”进行冷凝处理，汞蒸气先进入空气冷却器间接冷凝使大部分的汞蒸汽在冷凝系统中迅速冷凝，形成液态金属汞后进入下部的集汞箱储存，定期由人工装罐入库成为金属汞成品，剩余汞蒸气再经过多管冷凝器冷凝后得到的液态金属汞及汞炱进入下部集汞槽，冷凝系统处理后的尾气还有少量的汞蒸汽，需要进一步净化处理合格后才能达标排放。
(5)含汞尾气净化(含汞废气处理系统)
含汞尾气采用“活性炭吸附处理+高锰酸钾喷淋处理系统”进一步净化处理。
活性炭吸附可以进一步降低尾气中汞蒸气含量，失效后还回原料端配料回收。
经活性炭吸附处理后的尾气进入高锰酸钾喷淋塔，尾气在塔内与高锰酸钾溶液逆向流动，充分接触，气液旋切发生化学反应(主反应2KMnO4+3Hg+H2O＝2KOH+2MnO2+3HgO↓副反应MnO2+2Hg＝Hg2MnO2↓)，高锰酸钾将尾气中微量的单质汞氧化成氧化汞进入溶液中(水中微溶)，并定期加入硫化钠沉淀(Hg2++Na2S＝2Na++HgS↓)。沉淀池内含汞污泥定期掏出返回蒸汞炉处理。尾气含汞(≤0.010mg/Nm3)达标排放。
(6)混合配料
将废汞触媒处理车间产生的蒸馏废渣(主要成分为废活性炭)及无烟煤(作为燃料)分别计量后按1:0.05的比例在旋转窑车间内设置的混料区使用混料机混合配料，用密闭式皮带输送机将物料提升至高位料仓，通过圆盘给料机喂入具有一定安装倾斜度的回转窑内，炉内填充系数约15％。
(7)高温焙烧
混合配料中无烟煤燃烧放出的热量足以使炉料燃烧，当回转窑窑体缓慢转动时，炉料翻转滚动，向窑头高温端移动(炉料与燃烧火焰逆向流动)，分别经历窑尾进料干燥预热带、高温反应带、窑头排渣端冷却带。干燥预热带温度一般控制在800～900℃，预热时间0.5h，可使混合物料充分干燥。
高温反应带温度一般控制在1100～1200℃，反应时间1h，在反应带，物料中的活性炭等成分在高温下燃烧分解，燃烧生成的烟气在窑尾负压风机的作用下向窑尾移动，烟气由窑尾排出进入二燃室，残余的少量窑渣从窑头排出后进行水淬，水淬渣属于一般固体废物，可外卖至水泥厂或作建筑材料或运输到固体填埋场填埋。
窑内废物燃烧所需的空气由收尘系统排风机所引起的负压吸入的空气和窑头鼓风机鼓入的高压风供给。
(8)二次燃烧
烟气由窑尾排出进入二燃室内，使回转窑中未燃尽的可燃气体进一步燃烧，去除烟气中的有毒有害成分，二燃室温度一般控制在1100～1200℃，燃烧器燃料采用0#柴油或其他燃油或天然气(煤气)。
(9)回转窑烟气冷却、布袋收尘、活性炭吸附、脱硫
从二燃室出来的烟气高达800～900℃，烟气先经“喷淋急冷+布袋收尘+活性炭吸附”处理后，尾气再经脱硫塔进行脱硫处理，由车间60m高排气筒外排。
喷淋急冷装置作用在于使二燃室出来的高温烟气在极短的时间内温度降低到200℃以下，迈过二噁英合成温度区间，杜绝二噁英二次合成。
冷却、布袋收尘收集的烟尘均返回配料。布袋收尘采用内滤式布袋收尘器，为防治布袋结露，应控制布袋除尘器出口烟气温度大于120℃，小于135℃。
活性炭吸附的作用在于利用其内部的高表面积，高吸附性将烟气中未除净的有毒有害气体(包括二噁英)进一步去除。失效后的活性炭返回原料端处理。
经活性炭吸附处理后的含硫烟气通过碱性溶液二级喷淋脱硫处理后烟气含量达标排放。脱硫副产品石膏外卖处置。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种废汞触媒汞回收及渣无害化处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
S1、碱化预处理：废汞触媒和生石灰进入各自料仓，充分混匀后进入预处理反应釜，同时加入水搅拌混匀，将反应釜内混合物料加热至温度为80℃，搅拌反应2h，将废汞触媒中的HgCl2转化成HgO；
S2、中间过渡仓处理：预处理后的物料进入中间过渡存料仓，存储72小时以上，以使氯化汞完全转化为氧化汞，同时让物料中的水份自然渗出；
S3、多管汞蒸馏炉处理：将反应好的含汞废物从中间过渡存料仓放出后提到蒸馏炉顶，加入蒸馏炉的列管中，提供热能将炉温维持在730℃～800℃，热量经列管进行热量交换，加热含汞物料，焙烧蒸馏8h～12h；
S4、汞蒸气冷凝：采用空气冷却+多管冷凝器进行冷凝处理，汞蒸气先进入空气冷却器间接冷凝使大部分的汞蒸汽在冷凝系统中迅速冷凝，形成液态金属汞后进入下部的集汞箱储存，定期由人工装罐入库成为金属汞成品，剩余汞蒸气再经过多管冷凝器冷凝后得到的液态金属汞及汞炱进入下部集汞槽；
S5、含汞尾气净化：含汞尾气采用活性炭吸附处理+高锰酸钾喷淋处理系统进一步净化处理；所述高锰酸钾喷淋处理系统的处理过程为：经活性炭吸附处理后的尾气进入高锰酸钾喷淋塔，尾气在塔内与高锰酸钾溶液逆向流动，充分接触，气液旋切发生化学反应，高锰酸钾将尾气中微量的单质汞氧化成氧化汞进入溶液中，并定期加入硫化钠沉淀，沉淀池内含汞污泥定期掏出返回蒸汞炉处理，尾气含汞≤0.010mg/Nm3达标排放；
S6、混合配料皮带上料：将废汞触媒处理车间产生的蒸馏废渣及无烟煤分别计量后按一定的比例在旋转窑车间内设置的混料区使用混料机混合配料，用密闭式皮带输送机将物料提升至高位料仓，喂入回转窑内，蒸馏废渣主要成分为废活性炭，无烟煤作为燃料；
S7、回转窑高温焙烧：混合配料中无烟煤燃烧放出的热量足以使炉料燃烧，当回转窑窑体缓慢转动时，炉料翻转滚动，向窑头高温端移动，分别经历窑尾进料干燥预热带、高温反应带、窑头排渣端冷却带；所述干燥预热带温度控制在800~900℃，预热时间0.5h；高温反应带温度控制在1100~1200℃，反应时间1h，在反应带物料中的活性炭成分在高温下燃烧分解，燃烧生成的烟气在窑尾负压风机的作用下向窑尾移动，烟气由窑尾排出进入二燃室；
S8、二次燃烧：烟气由窑尾排出进入二燃室内，使回转窑中未燃尽的可燃气体进一步燃烧，去除烟气中的有毒有害成分；
S9、急冷、布袋收尘、活性炭吸附、脱硫：烟气先经喷淋急冷+布袋收尘+活性炭吸附处理后，尾气再经脱硫塔进行脱硫处理，由排气筒外排。
2.一种根据权利要求1所述的废汞触媒汞回收及渣无害化处理工艺，其特征在于：所述步骤S6中蒸馏废渣及无烟煤的投入配比为1:0.05。
3.一种根据权利要求1所述的废汞触媒汞回收及渣无害化处理工艺，其特征在于：所述步骤S8中二燃室温度控制在1100~1200℃。
4.一种根据权利要求1所述的废汞触媒汞回收及渣无害化处理工艺，其特征在于：所述步骤S9中喷淋急冷需要使二燃室出来的高温烟气在极短的时间内温度降低到200℃以下。
5.一种根据权利要求1所述的废汞触媒汞回收及渣无害化处理工艺，其特征在于：所述步骤S9中应控制布袋除尘器出口烟气温度大于120℃，小于135℃。
6.一种根据权利要求1所述的废汞触媒汞回收及渣无害化处理工艺，其特征在于：所述步骤S9中经活性炭吸附处理后的含硫烟气通过碱性溶液二级喷淋脱硫处理后烟气含量达标排放。
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