CN111102584A - 一种多氯代烃废物的处理装置及处理方法 - Google Patents

一种多氯代烃废物的处理装置及处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多氯代烃废物的处理装置及处理方法，包括氯代烃预热器、氯代烃焚烧炉、燃烧炉、氢气进气管、氧气进气管、骤冷塔、洗涤塔及排气烟囱，所述氯代烃预热器连接氯代烃焚烧炉，所述氢气进气管连接氯代烃焚烧炉，所述氯代烃焚烧炉连接燃烧炉，所述氧气进气管连接燃烧炉，所述的燃烧炉连接换热器和骤冷塔，所述的骤冷塔连接洗涤塔，所述的洗涤塔通过排气管连接排气烟囱，所述的排气管上设有系统风机，系统控制连接PLC。本发明多氯代烃废物的处理方法，多氯代烃燃烧完全，脱氯彻底，有机物去除率高，减少二噁英的生成，后续处理产出合格的淡黄色盐酸。

Description

一种多氯代烃废物的处理装置及处理方法
技术领域
本发明属于废危处理技术领域，具体涉及一种多氯代烃废物的处理装置及处理方法。
背景技术
随着经济的快速发展，在化工、农药、印染等行业的生产过程中，会产生一些氯代烃危险废物。氯代烃均具有“三致”(致癌、致畸、致突变)效应或可疑“三致”效应，被各国列为优先控制的污染物，我国将其列入《国家危险废物名录》。氯代烃危险废物对生态环境和人类生活带来严重威胁，并严重制约经济的发展。如何安全、稳定、可靠的处理氯代烃危险废物是当前亟待解决的问题。
氯代烃危险废物有别于其他废物，其对焚烧处理的要求也高于其他废物，传统的废物焚烧处理技术存在以下问题:
①燃烧温度控制难以满足危险废物焚烧要求。一般城市垃圾焚烧炉如炉排炉或流化床锅炉的焚烧温度为800～900℃，但对于氯代烃危险废物，要求焚烧温度在1100℃以上，且烟气停留时间大于2秒，因此传统的垃圾焚烧炉无法满足氯代烃危险废物的焚烧要求。工业窑炉虽然燃烧温度可以达到1100℃以上，但部分燃烧区域由于温度过高，存在结焦严重的问题。
②燃烧过程组织不合理，燃烧稳定性较差、燃烧不完全的情况。传统的单燃烧室炉膛在处理危险废物时很难有效处理结焦、燃烧温度控制和焚烧效率三者之间的矛盾，一些炉型还存在燃料混合不均，燃烧流场紊流强度低，燃烧不充分等问题。
③燃烧后产生的烟气易产生二次污染。氯代烃危险废物在焚烧过程中会产生氮氧化物和二噁英等二次污染物，传统的固体废物焚烧设备在处理危险废物时对上述污染物很难进行有效的产生过程控制和后续排放控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多氯代烃废物的处理装置及处理方法，它可以解决现有技术中氯代烃处理装置能源消耗量大、燃烧稳定性较差、燃烧不完全及二噁英排放超标等的问题。为此，本发明提供一种多氯代烃废物的处理装置及处理方法。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种多氯代烃废物的处理装置，包括氯代烃预热器、氯代烃焚烧炉、燃烧炉、氢气进气管、氧气进气管、氮气进气管、骤冷塔、洗涤塔及排气烟囱，氯代烃预热器连接氯代烃焚烧炉，氢气进气管和氮气进气管连接氯代烃焚烧炉，氯代烃焚烧炉连接燃烧炉，氧气进气管连接燃烧炉，燃烧炉连接换热器和骤冷塔，骤冷塔连接洗涤塔，洗涤塔通过排气管接排气烟囱，排气管上设有系统风机，系统控制连接PLC。
进一步，氯代烃预热器通过液体输送管连接氯代烃焚烧炉，液体输送管上设有废液输送泵，氯代烃预热器和氯代烃焚烧炉由电加热器控制，氢气进气管上设有进气风机，氧气进气管上设有进气风机，废液输送泵、氢气进气风机、氧气进气风机、系统风机、电加热器连接PLC。
进一步，氢气进气风机根据不同的多氯代烃所含的氯原子数提供不同的氢气进气量，氧气进气风机根据进料的氯代烃废液质量提供不同的氧气进气量，并根据不同的多氯代烃控制氯代烃焚烧炉和燃烧炉的温度。
进一步，氯代烃焚烧炉内设有温度检测仪、压力检测仪，燃烧炉内设有温度检测仪、压力检测仪，温度检测仪和压力检测仪连接的PLC。
进一步，温度检测仪与压力检测仪分别检测氯代烃焚烧炉、燃烧炉内的温度值和压力值，并将信号反馈至PLC，实现对焚烧炉和燃烧炉的实时监控，通过控制不同的氯代烃对应不同焚烧炉温度，保证多氯代烃在焚烧炉内被充分脱氯加氢和热裂解，保证氯代烃的脱氯率；并且控制燃烧炉温度和氧气进气量，提高有机物去除率。
进一步，洗涤塔内盛放有洗涤液，洗涤液为水。
进一步，用水吸收氯代烃废物焚烧所生成的氯化氢气体，避免了二次污染物的产生，提高废弃物的利用率。在实际运行中，氯化氢的吸收率依塔高和塔(孔)径、气体流速、气体的溶解度不同而异。实际上典型的三级降膜吸收可以看做是稀盐酸的逆流洗涤，最后一级的盐酸最稀，吸收剂用水，酸浓度一般在10％以下，第二级吸收液为第一级产生的稀酸，浓度一般控制在20％以下，第一级的吸收液用第二级产生的酸，酸浓度控制在30％以下。由于HCl极易溶于水生成盐酸，常采用的HCl吸收装置是二级降膜+一级水吸收+一级碱液吸收，HCl去除率可达99.9％以上。
一种多氯代烃废物的处理方法，采用上述的多氯代烃废物处理装置，包括以下步骤：
(1)废液输送泵向氯代烃焚烧炉输送在氯代烃预热器内预热好的多氯代烃，同时氢气进气管用进气风机控制一定的氢气进气量通入氯代烃焚烧炉内，氯代烃焚烧炉的温度为700～900℃，多氯代烃与氢气进料量为氯原子和氢原子的摩尔比(Cl/H)为0.2～0.6。
(2)经氯代烃焚烧炉处理后的气体输送至燃烧炉内，同时氧气进气管用进气风机控制一定的氧气进气料通入燃烧炉内，发生氧化反应生成水、二氧化碳及氯化氢等的混合气体，氧气进料量为氯代烃废液质量的2～5倍。
(3)混合气体经换热器换热后进入骤冷塔，继而进入洗涤塔，后经系统风机输送至排气烟囱。
优选的，步骤(2)中燃烧炉的温度为900～1000℃，步骤(3)中的混合气体经换热器换热后的温度为400～500℃，经骤冷塔降温后的温度为65～75℃。
优选的，步骤(1)中的氯代烃废液在氯代烃焚烧炉内的停留时间为2～10s，步骤(2)中的经氯代烃焚烧炉处理后的气体在燃烧炉内的停留时间为2～10s。
氯代烃焚烧炉在有氢气的气氛中700～900℃条件下运行。焚烧炉内氯代烃燃烧速率主要受氯代烃成分、挥发性、燃烧温度、燃烧放热以及Cl/H摩尔比等因素的影响。在焚烧炉中燃烧的多氯代烃，随着氯含量的增加，热值下降，可燃性变差，燃烧速率降低，不容易稳定着火，易产生各类含氯的气态不完全燃烧产物和炭黑。实验结果表明，氯原子和氢原子的摩尔比(Cl/H)小于0.6时，燃烧速率是关于氯代烃燃烧热和蒸发热比值的单值二次函数；Cl/H接近1时，燃烧速率急剧下降，氯对燃烧的化学抑制作用处于主导地位。因此Cl/H在0.2～0.6，可以有效控制氯代烃在焚烧炉中的高脱氯率。
经氯代烃焚烧炉、燃烧炉处理多氯代烃废物产生的混合气体，经换热器换热后温度为400～500℃，经骤冷塔降温后温度为65～75℃。燃烧后产生的高温烟气通过设置急冷塔及引风机保证整个系统为负压运行，有效防止二噁英在低温区间的再次产生，避免有害气体从系统中泄漏。
经氯代烃焚烧炉处理后的气体输送至燃烧炉内，同时氧气进气管用进气风机控制一定的氧气进气量通入燃烧炉内，发生氧化反应生成水、二氧化碳及氯化氢的混合气体，氧气进料量为氯代烃废液质量的2～5倍，步骤(2)中的经氯代烃焚烧炉处理后的气体在燃烧炉内的停留时间为2～10s。
经焚烧炉处理后的氯代烃废气进入燃烧炉，由于氯代烃在焚烧炉内与氢气发生脱氯加氢反应和热裂解，焚烧炉出口的高温烟气的成分主要为烃类物质、HCl、Cl2和极少量的氯代烃类。通入氧气后，有燃烧炉温度控制在900～1000℃，如果温度太低，仅通过延长停留时间无法使烷烃充分氧化燃烧成CO2；相反，温度太高会促进HCl分解，增加Cl2的生成量。实验结果表明，当反应温度在900℃以上，停留时间大于1.5S，过量氧气系数为3时，二氯甲烷几乎全部转化为CO2。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明的一种多氯代烃废物的处理装置及处理方法，通过分别控制多氯代烃废物在氯代烃焚烧炉和燃烧炉内的温度、多氯代烃与氢气进料量比例关系、燃烧炉氧气用量以及物料在炉中的停留时间，使多氯代烃在焚烧炉内和燃烧炉内持续燃烧，达到彻底脱氯，去除有机物的目的；通过设置急冷塔及引风机保证整个系统为负压运行，有效防止二噁英在低温区间的再次产生，避免有害气体从系统中泄漏。
与现有技术相比，多氯代烃燃烧完全，脱氯彻底，有机物去除率高，无高温气体泄漏，可减少二噁英的生成，后续处理产出合格的淡黄色盐酸。
附图说明
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明一种多氯代烃废物的处理装置的结构示意图。
其中，附图标记具体说明如下：氯代烃预热器1、氯代烃焚烧炉2、燃烧炉3、氢气进气管4、氧气进气管5、骤冷塔6、洗涤塔7、排气烟囱8、系统风机9、废液输送泵10、氢气进气风机11、氧气进气风机12、氯代烃焚烧炉的温度检测仪13和压力检测仪14、换热器15、燃烧炉的温度检测仪16和压力检测仪17、氮气进气管18。
具体实施方式
一种多氯代烃废物的处理装置，包括氯代烃预热器1、氯代烃焚烧炉2、燃烧炉3、氢气进气管4、氧气进气管5、骤冷塔6、洗涤塔7及排气烟囱8，氯代烃预热器1连接氯代烃焚烧炉2，氢气进气管4连接氯代烃焚烧炉2，氯代烃焚烧炉2连接燃烧炉3，氧气进气管5连接燃烧炉3，燃烧炉3连接换热器15和骤冷塔6，骤冷塔6连接洗涤塔7，洗涤塔7通过排气管接排气烟囱8，排气管上设有系统风机9，系统控制连接PLC。氯代烃焚烧炉2为卧式炉体，炉体电加热器控制，可以根据焚烧炉内的温度、压力变化判断氯代烃的反应情况，洗涤塔7内盛放洗涤液为水，或者吸收氯化氢后的稀盐酸。
工作过程：启动装置，PLC打开进气风机11，进气风机11向中通入氮气对炉体进行吹扫，同时启动氯代烃预热器，将所需处理的氯代烃加热至100℃以上。氮气吹扫的同时，将氯代烃焚烧炉2升温至反应温度附近，关闭氮气进气管，开启氢气进气管4和氯代烃预热器1出料阀，开始通入氢气和所需处理的氯代烃，进料时通过PLC打开废液输送泵10和进气风机11使多氯代烃与氢气进料量控制在所需的氯原子和氢原子的摩尔比范围内反应，氯代烃焚烧炉温度控制在700～900℃，经氯代烃焚烧炉处理后的气体进入燃烧炉3，PLC开启氧气进气管5和进气风机12，控制氧气的进气量，使氯代烃焚烧炉处理后的气体在燃烧炉3内温度维持在900～1000℃持续燃烧。经燃烧炉燃烧后的混合气体经换热器15换热后进入骤冷塔6，继而进入洗涤塔7，后经系统风机9输送至排气烟囱8，工作过程中，压力检测仪17即时检测燃烧炉3内的压力值，并根据压力值调节系统风机9的风量，使燃烧炉3处于微负压状态，从而避免了高温废气的泄露，保证氯代烃处理装置安全、稳定的运行。
实施例1
启动装置，PLC打开进气风机通入氮气对炉体进行吹扫，同时将六氯苯废渣加入到氯代烃预热器内，加热氯代烃预热器至250℃以上，使六氯苯废渣全部液化；关闭氮气进气管，开启氢气进气管和氯代烃预热器出料阀，开始通入氢气和六氯苯废液，控制Cl/H摩尔比为0.6，氯代烃焚烧炉温度控制在900℃，经氯代烃焚烧炉处理后的气体进入燃烧炉，PLC开启氧气进气管和进气风机，控制氧气的进气量为六氯苯进料量的5倍，燃烧炉温度维持1000℃持续燃烧。燃烧后的混合气体经换热器换热，温度低于460℃，进入骤冷塔冷却至75℃以下，进入洗涤塔，经三级降膜吸收后经系统风机输送至排气烟囱。回收的盐酸浓度为31.2％，盐酸中TOC含量为32.7mg/L。
实施例2
启动装置，PLC打开进气风机通入氮气对炉体进行吹扫，同时将六氯苯废渣加入到氯代烃预热器内，加热氯代烃预热器至250℃以上，使六氯苯废渣全部液化；关闭氮气进气管，开启氢气进气管和氯代烃预热器出料阀，开始通入氢气和六氯苯废液，控制Cl/H摩尔比为0.5，氯代烃焚烧炉温度控制在860℃，经氯代烃焚烧炉处理后的气体进入燃烧炉，PLC开启氧气进气管和进气风机，控制氧气的进气量为六氯苯进料量的4.5倍，燃烧炉温度维持980℃持续燃烧。燃烧后的混合气体经换热器换热，温度低于420℃，进入骤冷塔冷却至70℃以下，进入洗涤塔，经三级降膜吸收后经系统风机输送至排气烟囱。回收的盐酸浓度为30.6％，盐酸中TOC含量为30.7mg/L。
实施例3
启动装置，PLC打开进气风机通入氮气对炉体进行吹扫，同时将TCE蒸馏残液加入到氯代烃预热器内，加热氯代烃预热器至80℃以上，使TCE蒸馏残液流动性较好；关闭氮气进气管，开启氢气进气管和氯代烃预热器出料阀，开始通入氢气和TCE蒸馏残液(事先测定氯离子含量)，控制Cl/H摩尔比为0.3，氯代烃焚烧炉温度控制在700℃，经氯代烃焚烧炉处理后的气体进入燃烧炉，PLC开启氧气进气管和进气风机，控制氧气的进气量为TCE蒸馏残液进料量的3倍，燃烧炉温度维持960℃持续燃烧。燃烧后的混合气体经换热器换热，温度低于450℃，进入骤冷塔冷却至70℃以下，进入洗涤塔，经三级降膜吸收后经系统风机输送至排气烟囱。回收的盐酸浓度为29.6％，盐酸中TOC含量为38.9mg/L。
实施例4
启动装置，PLC打开进气风机通入氮气对炉体进行吹扫，同时将TCE蒸馏残液加入到氯代烃预热器内，加热氯代烃预热器至80℃以上，使TCE蒸馏残液流动性较好；关闭氮气进气管，开启氢气进气管和氯代烃预热器出料阀，开始通入氢气和TCE蒸馏残液(事先测定氯离子含量)，控制Cl/H摩尔比为0.2，氯代烃焚烧炉温度控制在750℃，经氯代烃焚烧炉处理后的气体进入燃烧炉，PLC开启氧气进气管和进气风机，控制氧气的进气量为TCE蒸馏残液进料量的2倍，燃烧炉温度维持900℃持续燃烧。燃烧后的混合气体经换热器换热，温度低于400℃，进入骤冷塔冷却至65℃以下，进入洗涤塔，经三级降膜吸收后经系统风机输送至排气烟囱。回收的盐酸浓度为30.2％，盐酸中TOC含量为36.9mg/L。
实施例5
启动装置，PLC打开进气风机通入氮气对炉体进行吹扫，同时将240蒸馏废液加入到氯代烃预热器内，加热氯代烃预热器至100℃以上，使240蒸馏废液流动性较好；关闭氮气进气管，开启氢气进气管和氯代烃预热器出料阀，开始通入氢气和240蒸馏废液(事先测定氯离子含量)，控制Cl/H摩尔比为0.4，氯代烃焚烧炉温度控制在800℃，经氯代烃焚烧炉处理后的气体进入燃烧炉，PLC开启氧气进气管和进气风机，控制氧气的进气量为TCE蒸馏残液进料量的3.5倍，燃烧炉温度维持920℃持续燃烧。燃烧后的混合气体经换热器换热，温度低于420℃，进入骤冷塔冷却至65℃以下，进入洗涤塔，经三级降膜吸收后经系统风机输送至排气烟囱。回收的盐酸浓度为30.5％，盐酸中TOC含量为30.2mg/L。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种多氯代烃废物的处理装置，其特征在于：包括氯代烃预热器、氯代烃焚烧炉、燃烧炉、氢气进气管、氧气进气管、氮气进气管、骤冷塔、洗涤塔及排气烟囱，所述氯代烃预热器连接氯代烃焚烧炉，所述氢气进气管和氮气进气管连接氯代烃焚烧炉，所述氯代烃焚烧炉连接燃烧炉，所述氧气进气管连接燃烧炉，所述的燃烧炉连接换热器和骤冷塔，所述的骤冷塔连接洗涤塔，所述的洗涤塔通过排气管接排气烟囱，所述的排气管上设有系统风机，系统控制连接PLC。
2.根据权利要求1所述一种多氯代烃废物的处理装置，其特征在于：所述氯代烃预热器通过液体输送管连接氯代烃焚烧炉，液体输送管上设有废液输送泵，所述的氯代烃预热器和氯代烃焚烧炉由电加热器控制，所述氢气进气管上设有进气风机，所述氧气进气管上设有进气风机，所述废液输送泵、氢气进气风机、氧气进气风机、系统风机、电加热器连接所述PLC。
3.根据权利要求1所述一种多氯代烃废物的处理装置，其特征在于：所述的氯代烃焚烧炉内设有温度检测仪、压力检测仪，所述的燃烧炉内设有温度检测仪、压力检测仪，所述的温度检测仪、压力检测仪、温度检测仪、压力检测仪连接所述的PLC。
4.根据权利要求1所述一种多氯代烃废物的处理装置，其特征在于：所述的洗涤塔内盛放有洗涤液，所述洗涤液为水。
5.一种使用如权利要求1-4中任意一项所述多氯代烃废物的处理装置的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)废液输送泵向氯代烃焚烧炉输送在氯代烃预热器内预热好的多氯代烃，同时氢气进气管用进气风机控制一定的氢气进气量通入氯代烃焚烧炉内，氯代烃焚烧炉的温度为700～900℃，多氯代烃与氢气进料量为氯原子和氢原子的摩尔比(Cl/H)为0.2～0.6；
(2)经氯代烃焚烧炉处理后的气体输送至燃烧炉内，同时氧气进气管用进气风机控制一定的氧气进气量通入燃烧炉内，发生氧化反应生成水、二氧化碳及氯化氢的混合气体，氧气进料量为氯代烃废液质量的2～5倍；
(3)混合气体经换热器换热后进入骤冷塔，继而进入洗涤塔，后经系统风机输送至排气烟囱。
6.根据权利要求5所述一种多氯代烃废物的处理方法，其特征在于：所述步骤(2)中燃烧炉的温度为900～1000℃，所述步骤(3)中的混合气体经换热器换热后的温度为400～500℃，经骤冷塔降温后的温度为65～75℃。
7.根据权利要求5所述一种多氯代烃废物的处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中的氯代烃废液在氯代烃焚烧炉内的停留时间为2～10s，所述步骤(2)中的经氯代烃焚烧炉处理后的气体在燃烧炉内的停留时间为2～10s。
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