CN111250070B - 一种废弃汞吸附材料再生装置及回收方法 - Google Patents

一种废弃汞吸附材料再生装置及回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废弃汞吸附材料再生装置及回收方法，所述再生装置包括链槽炉、凝汞器和尾气塔；链槽炉炉体内部分为物料交换区和加热区，内部设置有链轮和链条，在链条上设置有多个料槽，还通过管路与凝汞器联通。所述方法包括向料槽内加料步骤、对物料进行加热气化汞步骤、排料步骤以及气化汞回收处理步骤。本方案解决了固定床炉料层厚度大、传热效率差，脱汞效果不均问题，通过调整料层厚度、温度和停留时间，提高脱汞效率，并能实现连续生产。

Description

一种废弃汞吸附材料再生装置及回收方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种废弃汞吸附材料再生装置及回收方法，应用于汞再生资源回收及含汞吸附材料解析。
背景技术
伴随“水俣公约”的履约，废水、废气排放标准中对汞的排放限值越发严格，很多涉汞行业采用传统除汞方法或协同除汞，难以达到排放标准，逐渐选用专用除汞吸附剂进行深度脱除，从而产生大量废汞吸附剂，该废汞吸附剂已明确属于国家危险废物名录中HW29类危废，面临着将其综合利用的困难。
目前含汞废物处理主要为在高含量废物如废汞触媒等中回收汞，一般采用固定床进行蒸发-冷凝回收单质汞或氯化汞。而对天然气行业废弃汞吸附剂等中回收汞，一般采用固定床进行蒸发-冷凝回收单质汞。废含汞化学试剂处理处置主要采用湿法处理技术，是根据不同废含汞化学试剂性质，采用过滤、蒸馏等提纯方法对其中含汞化学试剂进行回收。极少量的话采用填埋或固化处理。
对于废汞触媒处理技术，通过利用废汞触媒为原料，火法冶炼回收再生汞；以废汞触媒为原料，化学活化、回收生产“再生汞触媒”；控氧干馏法回收废触媒HgCl2及活性炭工艺。控氧干馏法也即高效回收HgCl2技术，已被列为电石法聚氯乙烯生产清洁生产推荐技术。
目前企业普遍采用的废汞触媒回收处理方法是蒸馏法回收金属汞，也有企业采用控氧干馏、化学活化法生产新的汞触媒。前者是以失活的废汞触媒为原料，而后者还需要使用氯化汞为原料。废汞触媒回收企业的最终产品是液汞或氯化汞触媒。
蒸馏法回收处理工艺与汞冶炼工艺相似，仅比汞冶炼工艺多出了废汞触媒的预处理环节，即化学浸渍。化学浸渍是利用化学方法使氯化汞脱离汞触媒，再通过焙烧、冷凝等工序获得金属汞。
控氧干馏法回收废触媒HgCl2及活性炭工艺即高效汞回收技术，是利用HgCl2高温升华且其升华温度低于活性炭焦化温度的原理，在负压密闭和惰性气体气氛环境下，通过干馏实现HgCl2和活性炭同时回收。该工艺不仅可实现氯化汞和活性炭的资源综合利用，还可有效避免回收过程中的汞流失，使氯化汞的回收率达到99%。适用于电石法生产PVC废汞触媒的处理，采用密闭循环回收，在运行中对环境不会造成污染。
化学活化法是在不分离废汞触媒中的活性炭和氯化汞的前提下，使用化学方法使活性炭重新活化，并消除积炭和催化剂中毒，然后再根据氯化汞触媒产品中的氯化汞含量要求补加适量的助剂和活性物质氯化汞，使其实现再生。其工艺过程为：先通过手选(或机选)和筛分将废汞触媒中的机械夹杂物(如铁屑、螺丝、石块、木块等)和碎细的废汞触媒除去，然后置于活化器内进行化学活化，再按正常的汞触媒生产工艺进行生产。
目前天然气行业国内外常用的脱汞吸附剂主要有载硫/载银活性炭、负载型金属硫化物和金属氧化物以及载银分子筛等。其中载银分子筛、载银活性炭属于可再生脱汞剂，其余均属于不可再生脱汞剂。因此，将气相脱汞工艺方法分为不可再生脱汞工艺和可再生脱汞工艺。无论哪种脱汞工艺最终都会产生废弃含汞吸附剂。我国针对含汞脱汞剂常规采用蒸馏技术进行处理，国外又采用填埋处理方式。
废含汞化学试剂处理处置主要采用湿法处理技术，是根据不同废含汞化学试剂性质，采用过滤、蒸馏等提纯方法对其中含汞化学试剂进行回收。
湿法回收处置废含汞化学试剂，处置成本低，处置过程中产生二次污染小，资源再生利用率高。
适用于废单质汞、废汞盐化学物等废含汞化学试剂的处理处置。
废含汞化学试剂湿法处理技术按所含化学试剂性质不同，处理工艺有所不同，废单质汞处理包括酸洗、碱洗、漂净、干燥过滤等单元；易升华的废汞盐化学物处理包括直接进行升华或蒸馏就可以去除杂质，得到合格的产品；易溶于酸和水的汞盐化合物处理包括加酸溶解、加碱沉淀、烘干等工艺单元。
该技术是以水泥固化为主、药剂为辅的综合稳定化处理工艺。将化学试剂、稳定药剂（有机硫化物）以及水泥或焚烧残渣按比例混合，经混合搅拌槽搅拌后，砌块成型并进行安全填埋
经固化处理后所形成的固体，应具有较好的抗浸出性、抗渗性、抗干湿性和抗冻融性，同时具有较强的机械强度等特性。
公布号CN 104451204A公开一种废汞触媒汞回收干馏装置，采用列管式布料及加热方式，在罐内分区加热，提高汞的回收率，但存在着设备腐蚀严重，加热故障率高、维修困难等问题。
公告号CN207512245U公开一种废汞触媒回收汞装置，利用直接加热废汞触媒和气体，再利用气体加热触媒的双重加热方式，确保触媒加热的均匀性，通过气体循环及时排出含汞蒸气，虽能提高材料脱汞效率，但只能间断操作，且工况不稳定。
利用固定床炉体处理含汞物料，普遍存在料层厚度大、传热效果差、无法连续操作等问题，使设备处理能力小，操作劳动强度大，不便于生产能力的提升。
发明内容
本发明的目的是：提供一种废弃汞吸附材料再生装置及回收方法，以解决现有技术存在的无法连续规模化生产问题。
本发明通过如下方案实现：一种废弃汞吸附材料再生装置，其特征在于：包括链槽炉、凝汞器和尾气塔；所述链槽炉包括炉体，在炉体内部分为物料交换区和加热区，在物料交换区一侧炉体的上部设置有进料仓，下部设置有出料仓；在加热区一侧设置有加热器和热电偶；在炉体上设置有与凝汞器上部相连通的引气管以及与凝汞器下部相连通的进气管11，在进气管上还设置有引风机16；所述尾气塔通过进气管与凝汞器相连通，且在尾气塔与进气管的连通处靠近炉体以及尾气塔一侧分别设置有阀门；所述炉体内部设置有链轮和链条，在链条上设置有多个料槽，料槽通过旋转轴与链条相配合，在料槽端部还设置有槽滑动轴；在位于出料仓的上部位置处设置有V形滑道，V形滑道的上沿高度高于槽滑动轴且低于旋转轴。
进一步的：所述链轮的链轮轴通过轴承与炉体配合，且一端伸出炉体，与电机相配合；所述料槽截面为半圆形或以圆直径为顶边的内接多边形，并左右对称，料槽重心位于圆心轴上，可相对于链条意转动；炉腔加热区长度为炉腔总长度的20%~50%，所述加热器位于炉体的炉腔内部或外部；所述进气管从物料交换区一侧进入炉体，在炉体内部伸向加热区位置，并开口在加热区。
本发明还公开了一种废弃汞吸附材料的回收方法，采用上述的再生装置，其特征在于：包括如下步骤：
S1，将废弃汞吸附材料放置于进料仓，同时启动加热器，对加热区进行加热，达到设定温度后，启动电机减速机，以链轮带动链条在链槽炉内环形运动，打开引风机，使链槽炉内部气体循环；
S2，开启进料仓，使废弃汞吸附材料落入料槽内，完成加料过程；
S3，料槽在链条的带动下环形运动，在加料区进行预热后，运送至加热区；
S4，废弃汞吸附材料中的汞在加热区受热气化，并经引气管进入到凝汞器，在凝汞器内通过冷凝形成液态汞并回收；冷凝后的气体由进气管经靠近进料仓一侧预热后返回链槽炉在加热区进入炉体；
S5，当废弃汞吸附材料中的汞气化完全后，料槽从加热区移动至加料区，料槽及其中的废弃汞吸附材料放热，与新加入的废弃汞吸附材料进行热交换；
S6，放热后，料槽移动至放料口上方，在槽滑动轴与V形滑道的配合下，使料槽翻转，将其中的废弃汞吸附材料倒入出料仓；
S7，卸料后的料槽靠自重翻转回原状，并移动至加料仓下方开始下一循环；
S6，出料仓中的废弃汞吸附材料定期排出，即完成废弃汞吸附材料的再生和汞的回收。
进一步的：停炉时，凝汞器中的冷凝后气体经尾气塔吸收处理后排空。
进一步的：料槽在加热区停留时间为1-2小时。
进一步的：料槽在加热区停留时间为45min-75min。
进一步的：所述加热区的温度为550℃-650℃。
进一步的：在加料过程中，进料仓为两级进料仓，下料口处堆满后自动阻止下料，料槽移动出现空隙后继续下料堆满，以使每个料槽从二级料仓下料口经过后保持料槽满料，二级料仓放空后关闭下料阀，打开一级仓阀，将一级料仓内材料放满二级料仓，关闭一级仓阀，完成二级料仓装料；再打开二级仓阀继续向料槽内放料，如此始终保持两级仓其中一个仓阀处于关闭状态，以防止炉腔内含汞气体由下料仓口外逸。
本发明结构具有如下优点：解决了固定床炉料层厚度大、传热效率差，脱汞效果不均问题，通过调整料层厚度、温度和停留时间，提高脱汞效率，并能实现连续生产。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明结构链槽炉A-A部分剖视图；
图3为本发明结构的料槽翻转动作示意图。
图中序号说明：
1为一级进料仓、2为二级进料仓、3为一次进料阀、4为二次进料阀、5为槽滑动轴、6为料槽、7为炉体、8为链条、9为引气管、10为链轮、11为进气管、12为凝汞器、13为阀门、14为排气管、15为尾气塔、16为引风机、17为加热器、18为热电偶、19为一级出料仓、20为一次出料阀、21为二级出料仓、22为V形滑道、23为链槽炉、24为二次出料阀、25为旋转轴。
具体实施方式
如图1-3所示为本发明结构一种废弃汞吸附材料再生装置，包括链槽炉23、凝汞器12和尾气塔15；所述链槽炉包括炉体7 ，在炉体内部左右两侧分别为物料交换区和加热区，在物料交换区一侧炉体的上部设置有进料仓，下部设置有出料仓；在加热区一侧设置有加热器17和热电偶18；进料仓为二级密封设置，包括上下依次连通的一级进料仓1和二级进料仓2，在其下侧还分别设置有一次进料阀3和二次进料阀4，出料仓同样为二级密封设置，包括上下依次连通的一级出料仓19和二级出料仓21，在其下侧还分别设置有一次出料阀20和二次出料阀24；进料仓和出料仓的二级设置，可以在进料和出料时，仍然能够保证炉体的密封性，防止有害气体溢出，提高了环保性。在炉体上设置有与凝汞器上部相连通的引气管9以及与凝汞器下部相连通的进气管11，在进气管上还设置有引风机16，通过引风机的带动，使炉体内部的气体得以循环并在凝汞器内除去汞，脱除的汞从凝汞器下部排出回收；引气管9在炉体内部的开口位于加热区，进气管11从物料交换区一侧进入炉体，在炉体内部伸向加热区位置，并开口在加热区。所述尾气塔通过排气管14与进气管相连通并进而与凝汞器相连通，且在尾气塔（排气管）与进气管的连通处靠近炉体以及尾气塔一侧分别设置有用于控制气体通路的阀门13；如图所示，两个阀门分别位于连通处远离凝汞器一侧，风机在连通处靠近凝汞器一侧，通过两个阀门的一开一关或一关一开，可有效控制凝汞器内的气体进入炉体或进入尾气塔。
在炉体内部还设置有链轮10和环状往复式链条8，链条有两组，在链条之间设置有多个料槽6，料槽通过旋转轴25与链条相配合，旋转轴可以焊接固定在链条的链节上，或与链条的连接轴同轴设置，本结构可以使料槽随着链条的移动而移动，同时又能保持向上或翻转；在料槽端部还设置有槽滑动轴5；在炉体位于出料仓的上部位置处设置有V形滑道22，V形滑道的上沿高度高于槽滑动轴且低于旋转轴。
优选的：所述链轮的链轮轴通过轴承与炉体配合，且一端伸出炉体，与电机相配合；所述料槽截面为半圆形或以圆直径为顶边的内接多边形，并左右对称，料槽重心位于圆心轴上，可相对于链条意转动；炉腔加热区长度为炉腔总长度的20%~50%，所述加热器位于炉体的炉腔内部或外部。料槽中的物料在加热区受热挥发。
优选的：所述加热器为电加热管，穿过炉体设置在加热区内部或直接设置在炉体外侧下方，进一步优选设置在两链条之间且不干涉料槽的位置。
优选的：所述加热器为燃气加热器，设置在炉体外侧下方。
优选的：如图3所示，所述的V形滑道为倒“八”字形，随着料槽的移动，槽滑动轴与V形滑道的一侧边发生干涉，在其作用下，料槽翻转，使内部的物料卸下，最后从出料口排出。
本发明还提供了一种废弃汞吸附材料的回收方法，采用如上所述的再生装置，其包括如下步骤：
S1，将废弃汞吸附材料放置于进料仓，同时启动加热器，对加热区进行加热，达到设定温度后，启动电机减速机，以链轮带动链条在链槽炉内环形运动，打开引风机，使链槽炉内部气体循环；
S2，开启进料仓，使废弃汞吸附材料落入料槽内，完成加料过程；
S3，料槽在链条的带动下环形运动，在加料区进行预热后，运送至加热区；
S4，废弃汞吸附材料中的汞在加热区受热气化，并经引气管进入到凝汞器，在凝汞器内通过冷凝形成液态汞并回收；冷凝后的气体由进气管经靠近进料仓一侧预热后返回链槽炉在加热区进入炉体；
S5，当废弃汞吸附材料中的汞气化完全后，料槽从加热区移动至加料区，料槽及其中的废弃汞吸附材料放热，与新加入的废弃汞吸附材料进行热交换；
S6，放热后，料槽移动至放料口上方，在槽滑动轴与V形滑道的配合下，使料槽翻转，将其中的废弃汞吸附材料倒入出料仓；
S7，卸料后的料槽靠自重翻转回原状，并移动至加料仓下方开始下一循环；
S6，出料仓中的废弃汞吸附材料定期排出，即完成废弃汞吸附材料的再生和汞的回收。
进一步的：停炉时，凝汞器中的冷凝后气体经尾气塔吸收处理后排空。
进一步的：料槽在加热区停留时间为1-2小时。
进一步的：料槽在加热区停留时间为45min-75min。
进一步的：所述加热区的温度为550℃-650℃。
进一步的：在加料过程中，进料仓为两级进料仓，下料口处堆满后自动阻止下料，料槽移动出现空隙后继续下料堆满，以使每个料槽从二级料仓下料口经过后保持料槽满料，二级料仓放空后关闭下料阀，打开一级仓阀，将一级料仓内材料放满二级料仓，关闭一级仓阀，完成二级料仓装料；再打开二级仓阀继续向料槽内放料，如此始终保持两级仓其中一个仓阀处于关闭状态，以防止炉腔内含汞气体由下料仓口外逸。
本发明中，进料仓和出料仓均为两级式设置，可以在保证进出料的同时，还保证至少有一个对应的阀门是处于关闭状态的，从而防止了炉腔内含汞气体由下料仓口外逸，提高了环保性。本方案中，料槽两端通过旋转轴固定在所对应的链条上，且两链轮同轴设置，既保证了固定的可靠性，同时又便于旋转倒料。采用固定在炉体上的V形滑道与槽滑动轴相配合的方式控制料槽倒料，简单可靠。料槽形状便于将料槽中的物料完全倾倒出来。炉体内部分区式设置，使加热效率高，减少了能耗，降低了处理成本。
本发明所述装置结构简单，造价低廉，热效率高，便于连续操作，易于控制，适用性广，可处理各种物料并满足不同用途需求。本发明所述方法步骤简单，适用性广，有效解决了固定床炉料层厚度大、传热效率差，脱汞效果不均问题，通过调整料层厚度、温度和停留时间，提高脱汞效率，并能实现连续生产。

Claims (6)

1.一种废弃汞吸附材料再生装置，其特征在于：包括链槽炉、凝汞器和尾气塔；所述链槽炉包括炉体，在炉体内部分为物料交换区和加热区，在物料交换区一侧炉体的上部设置有进料仓，下部设置有出料仓；在加热区一侧设置有加热器和热电偶；在炉体上设置有与凝汞器上部相连通的引气管以及与凝汞器下部相连通的进气管，在进气管上还设置有引风机；所述尾气塔通过进气管与凝汞器相连通，且在尾气塔与进气管的连通处靠近炉体以及尾气塔一侧分别设置有阀门；所述炉体内部设置有链轮和链条，在链条上设置有多个料槽，料槽通过旋转轴与链条相配合，在料槽端部还设置有槽滑动轴；在位于出料仓的上部位置处设置有V形滑道，V形滑道的上沿高度高于槽滑动轴且低于旋转轴;
所述链轮的链轮轴通过轴承与炉体配合，且一端伸出炉体，与电机相配合；所述料槽截面为半圆形或以圆直径为顶边的内接多边形，并左右对称，料槽重心位于圆心轴上，可相对于链条转动；炉腔加热区长度为炉腔总长度的20%~50%，所述加热器位于炉体的炉腔内部或外部；所述进气管从物料交换区一侧进入炉体，在炉体内部伸向加热区位置，并开口在加热区。
2.一种废弃汞吸附材料的回收方法，采用如权利要求1所述的再生装置，其特征在于：包括如下步骤：
S1，将废弃汞吸附材料放置于进料仓，同时启动加热器，对加热区进行加热，达到设定温度后，启动电机减速机，以链轮带动链条在链槽炉内环形运动，打开引风机，使链槽炉内部气体循环；
S2，开启进料仓，使废弃汞吸附材料落入料槽内，完成加料过程；
S3，料槽在链条的带动下环形运动，在加料区进行预热后，运送至加热区；
S4，废弃汞吸附材料中的汞在加热区受热气化，并经引气管进入到凝汞器，在凝汞器内通过冷凝形成液态汞并回收；冷凝后的气体由进气管经靠近进料仓一侧预热后返回链槽炉在加热区进入炉体；
S5，当废弃汞吸附材料中的汞气化完全后，料槽从加热区移动至加料区，料槽及其中的废弃汞吸附材料放热，与新加入的废弃汞吸附材料进行热交换；
S6，放热后，料槽移动至放料口上方，在槽滑动轴与V形滑道的配合下，使料槽翻转，将其中的废弃汞吸附材料倒入出料仓；
S7，卸料后的料槽靠自重翻转回原状，并移动至加料仓下方开始下一循环；
S8，出料仓中的废弃汞吸附材料定期排出，即完成废弃汞吸附材料的再生和汞的回收；
其中，在加料过程中，进料仓为两级进料仓，下料口处堆满后自动阻止下料，料槽移动出现空隙后继续下料堆满，以使每个料槽从二级料仓下料口经过后保持料槽满料，二级料仓放空后关闭下料阀，打开一级仓阀，将一级料仓内材料放满二级料仓，关闭一级仓阀，完成二级料仓装料；再打开二级仓阀继续向料槽内放料，如此始终保持两级仓其中一个仓阀处于关闭状态，以防止炉腔内含汞气体由下料仓口外逸。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：停炉时，凝汞器中的冷凝后气体经尾气塔吸收处理后排空。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：料槽在加热区停留时间为1-2小时。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：料槽在加热区停留时间为45min-75min。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述加热区的温度为550℃-650℃。
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