CN110563238B - 实验室废液的管式裂解方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实验室废液的管式裂解方法，包括：(1)将废液在残液余热回收器内汽化的步骤；(2)将汽化后的废液蒸汽在一级等离子裂解管式反应器进行第一次裂解的步骤；(3)将步骤(2)的裂解气在二级等离子裂解管式反应器进行第二次裂解的步骤；(4)将步骤(3)的裂解气依次经过残液余热回收器、空气余热回收器、急冷器、碱洗塔后尾气经烟囱排放的步骤。本发明可使残液裂解充分且环保，由于裂解温度高，再加上等离子的作用，因此无二噁英生成，适合处理各种成分复杂的高难度有机废液。

Description

实验室废液的管式裂解方法
技术领域
本发明涉及废液处理领域，尤其是涉及一种实验室废液的管式裂解方法。
背景技术
随着社会经济和现代工业的发展，对于日益增多的各种废弃物的处理已经成为各国必须面对的环保问题，有毒有害的危险废弃物处理已经成为各国政府头疼的大课题，也是关系到人类发展与生态环境的难题。
这些废弃物中很难处理的是高校、科研院所产生的实验室废液，这些废液具有成分复杂，未知组分多，毒性大等特点。
传统的物理处理法，化学处理法，物理化学处理法，生物处理法等都难以处理，只能采用焚烧进行处理。
从上世纪60年代起，西欧、日本等发达国家普遍采用焚烧来处理这些废弃物，近年来我国也开始引进、生产焚烧设备。焚烧可使垃圾体积变小，但产生的二噁英一直备受关注的焦点。国际环保机构曾经发表了《焚烧炉与人类健康》的报告，对二噁英与焚烧炉的关系作了进一步专门的研究。报告称，在80年代至90年代初，焚烧炉已经成为二噁英排放的主要源头，估计约占各工业二噁英排放总量的40～80％，由于记录和统计方法有漏洞，实际数字可能更高。
同时由于实验室废液的组成复杂，有大量未知的副反应产物，在焚烧过程中除二噁英问题外还存在残液难以彻底分解等一系列问题。
发明内容
本发明为了解决目前实验室废液难以彻底分解的问题，为此提供了一种验室废液的管式裂解方法，包括：
(1)将废液在残液余热回收器内汽化的步骤；
(2)将汽化后的废液蒸汽在一级等离子裂解管式反应器进行第一次裂解的步骤；
(3)将步骤(2)的裂解气在二级等离子裂解管式反应器进行第二次裂解的步骤；
(4)将步骤(3)的裂解气依次经过残液余热回收器、空气余热回收器、急冷器、碱洗塔后仅剩二氧化碳和水蒸气，尾气经烟囱排放。
本发明实验室废液的管式裂解方法，步骤(1)中残液余热回收器与二级等离子裂解管式反应器连接，由二次裂解产生的裂解气进行供热，将废液升温并汽化至300℃。
本发明实验室废液的管式裂解方法，步骤(2)中汽化后的残液直接喷入一级等离子裂解管式反应器的等离子火炬上，等离子火炬的内焰温度高于外焰温度，内焰温度为7000℃，外焰温度为3000℃，一级等离子裂解管式反应器内温度呈多段式分布，从内端反应端到外端排气端逐段递减，且外端温度为 1500℃，等离子起弧的载体选用过热水蒸气，在一级等离子裂解管式反应器中段补入过热水蒸气，该段温度为2000-2300℃。而为了防止有氮氧化物生成，等离子起弧的载体选用过热水蒸气，同时在一级等离子裂解管式反应器中段补入适量的过热水蒸气，过热水蒸气在等离子的高温下部分会分解成O2和H2， O2使得残液裂解形成的炭黑生成CO2。
本发明实验室废液的管式裂解方法，一级等离子裂解管式反应器放出的裂解气直接进入二级等离子裂解管式反应器，该反应器中的等离子火炬的内焰温度也高于外焰温度，内焰温度为7000℃，外焰温度为3000℃，反应器内温度呈多段式分布，从内端反应端到外端排气端逐段递减，且外端温度为2000℃，经二级等离子裂解管式反应器放出的裂解气温度在1900-2000℃。经过第二次高温裂解，以确保所有的有机物全部分解。
本发明实验室废液的管式裂解方法，步骤(4)中空气余热回收器外接水蒸气管，经二级等离子裂解管式反应器放出的裂解气在残液余热回收器中与废液进行一次换热之后，进入空气余热回收器与接入的水蒸气进行二次换热，将水蒸气升温至300℃后补入一级等离子裂解管式反应器中段。
本发明实验室废液的管式裂解方法，步骤(4)中急冷器采用水喷淋进行急剧冷却至温度到200℃以下，同时还能吸收掉一部分尾气中的酸性成分。
本发明实验室废液的管式裂解方法，步骤(4)碱洗塔中采用浓度为25％的氢氧化钠溶液，裂解气中的酸性成分与碱液中和，仅剩二氧化碳和水蒸气排出，水蒸气接入水蒸气管，二氧化碳则从烟囱排出。而在水蒸气 管上还设有在线CO、CO2浓度检测仪，在线CO、CO2浓度检测仪用于对碱洗塔排出尾气的浓度进行检测，并根据检测结果来控制水蒸气的进料量，进而控制了O2的生成量。
本发明的有益效果是：
本发明可使残液裂解充分且环保，由于裂解温度高，再加上等离子的作用，因此无二噁英生成，适合处理各种成分复杂的高难度有机废液。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种验室废液的管式裂解方法，包括以下步骤：
(1)将废液在残液余热回收器内升温并汽化至300℃；
(2)将汽化后的废液蒸气直接喷入一级等离子裂解管式反应器的等离子火炬上，进行第一次裂解，等离子火炬的内焰温度高于外焰温度，内焰温度为 7000℃，外焰温度为3000℃，一级等离子裂解管式反应器内温度呈多段式分布，从内端反应端到外端排气端逐段递减，且外端温度为1500℃，经一级等离子裂解管式反应器放出的裂解气温度为1500℃。而为了防止有氮氧化物生成，等离子起弧的载体选用过热水蒸气，在一级等离子裂解管式反应器中段补入适量的过热水蒸气作为等离子起弧的载体，过热水蒸气在等离子的高温下部分会分解成O2和H2，O2使得残液裂解形成的炭黑生成CO2；
(3)一级等离子裂解管式反应器放出的裂解气直接进入二级等离子裂解管式反应器，该反应器中的等离子火炬的内焰温度也高于外焰温度，内焰温度为7000℃，外焰温度为3000℃，反应器内温度也呈多段式分布，从内端反应端到外端排气端逐段递减，且外端温度为2000℃，经二级等离子裂解管式反应器放出的裂解气温度为1900-2000℃，经过再一次高温裂解，以确保所有的有机物全部分解；残液余热回收器与二级等离子裂解管式反应器连接，由二次裂解产生的裂解气进行供热，裂解气则在残液余热回收器中经过与废液的换热实现初步的降温；
(4)步骤(3)放出的裂解气在经过残液余热回收器之后依次通入空气余热回收器、急冷器、和碱洗塔，空气余热回收器外接水蒸气管，裂解气进入空气余热回收器与接入的水蒸气进行二次换热，水蒸气升温至300℃后补入一级等离子裂解管式反应器中段，而裂解气则实现了第二次降温，以利于后续的急冷；急冷器采用水喷淋将裂解气进行急剧冷却至温度到200℃以下，同时水喷淋还能吸收掉一部分尾气中的酸性成分；急冷后的裂解气进入碱洗塔进行碱洗，碱液采用浓度为25％的氢氧化钠溶液，裂解气中的酸性成分与碱液中和，仅剩二氧化碳和水蒸气排出，水蒸气经检测合格后接入水蒸气管，二氧化碳则从烟囱排出；而在水蒸气 管上还设有在线CO、CO2浓度检测仪，在线CO、CO2浓度检测仪用于对碱洗塔排出尾气的浓度进行检测，并根据检测结果来控制水蒸气的进料量，进而控制了O2的生成量。
等离子裂解管式反应器中热等离子体放电产生的电弧具有5000-10000℃的高温，其产生辐射热、对流热以及电子引起的传热，在这个温度下能够将几乎所有的化学物质在0.01-0.05秒内完全分解，即所有的有机物会在0.01-0.05 秒之内完全分解成单原子物质。与焚烧相比，该过程不是焚化，而是裂解，大分子有机物在高温下所有的化学键瞬间全部断开。因此无二噁英生成，适合处理各种成分复杂的高难度有机废液。
上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种实验室废液的管式裂解方法，其特征在于，包括：
(1)将废液在残液余热回收器内汽化的步骤；
(2)将汽化后的废液蒸汽在一级等离子裂解管式反应器进行第一次裂解的步骤，该步骤中汽化后的残液直接喷入一级等离子裂解管式反应器的等离子火炬上，等离子火炬的内焰温度高于外焰温度，等离子起弧的载体选用过热水蒸气，在一级等离子裂解管式反应器中段补入过热水蒸气；
(3)将步骤(2)的裂解气在二级等离子裂解管式反应器进行第二次裂解的步骤；
(4)将步骤(3)的裂解气依次经过残液余热回收器、空气余热回收器、急冷器、碱洗塔后尾气经烟囱排放的步骤。
2.根据权利要求1所述的实验室废液的管式裂解方法，其特征在于，步骤(1)中残液余热回收器与二级等离子裂解管式反应器连接，由二次裂解产生的裂解气进行供热，将废液升温并汽化。
3.根据权利要求1所述的实验室废液的管式裂解方法，其特征在于，一级等离子裂解管式反应器放出的裂解气直接进入二级等离子裂解管式反应器，该反应器中的等离子火炬的内焰温度高于外焰温度。
4.根据权利要求1所述的实验室废液的管式裂解方法，其特征在于，步骤(4)中空气余热回收器外接水蒸气管，经二级等离子裂解管式反应器放出的裂解气在残液余热回收器中与废液进行一次换热之后，进入空气余热回收器与接入的水蒸气进行二次换热，将水蒸气升温至300℃后补入一级等离子裂解管式反应器中段。
5.根据权利要求4所述的实验室废液的管式裂解方法，其特征在于，步骤(4)在碱洗塔产生的水蒸气通入空气余热回收器外接的水蒸气管。
6.根据权利要求5所述的实验室废液的管式裂解方法，其特征在于，在水蒸气 管上还设有进气阀。
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