CN117816700A - 一种汽车生产危废物处理工艺流程 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车生产危废物处理工艺流程，属于危废品处理技术领域。报废汽车废弃物的不规范处理将造成环境污染。主要体现在报废汽车的废油、废液、废电池、汽车破碎残渣及有毒废弃物(含铅、汞、镉、铬等)，如不经过严格的回收处置将对土壤、水体和大气造成严重污染。与传统的处理方式，焚烧和水泥窑协同的氧化反应相比，连续碳化反应中整个碳化过程是还原过程，不会产生氮氧化物、硫氧化物和焦油，同时从产生机理上杜绝了二噁英、呋喃等剧毒有害物质。实测空气排放可达到欧盟级别的超净排放标准，环境负面效应基本为零。本发明采用连续碳化反应对汽车危废物进行碳化，连续碳化反应可以实现持续的生产过程，具有高生产效率、节约能源的优势。
Description
技术领域
本发明属于危废品处理技术领域，涉及一种汽车生产危废物处理工艺流程。
背景技术
报废汽车对环境的危害主要体现在三个方面：一是报废汽车露天堆放占用大量土地。二是以排放水平低于国Ⅰ排放标准的汽油车和国Ⅲ排放标准的柴油车“黄标车”为主的废旧汽车对空气的污染很大。按排放标准分类，国II及以下的行将报废的老旧汽车保有量占12.8％，但CO、HC、NOx、PM的排放占比分别达到60.7％、60.6％、43.6％、67.1％。三是拆解环节对报废汽车废弃物的不规范处理将造成环境污染。主要体现在报废汽车的废油、废液、废电池、汽车破碎残渣及有毒废弃物(含铅、汞、镉、铬等)，如不经过严格的回收处置将对土壤、水体和大气造成严重污染。与传统的处理方式，焚烧和水泥窑协同的氧化反应相比，连续碳化反应中整个碳化过程是还原过程，不会产生氮氧化物、硫氧化物和焦油，同时从产生机理上杜绝了二噁英、呋喃等剧毒有害物质。实测空气排放可达到欧盟级别的超净排放标准，环境负面效应基本为零。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车生产危废物处理工艺流程，具有高生产效率、节约能源的特点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种汽车生产危废物处理工艺流程，包括危废物预处理，连续碳化处理，尾气处理，其特征在于，所述工艺流程如下：
S1：将固体和液体处置物经过预处理后分别定量输送进行碳化处理，在绝氧环境下进行高温高速连续碳化处理，碳化得到的固体碳颗粒进行冷却收集；
S2：对碳化过程中产生的烟气进行二次燃烧，燃烧产生的热量可为后续处置物的碳化供热；
S3：将二次燃烧的高温尾气先经过余热回收，急冷降温后进入改性高温陶瓷过滤进行除尘处理，最后再将尾气经过脱硫脱硝处理及表面改性活性炭吸附，达标后可排放。
进一步的，所述固体处置物经过低温干化处理，其流程如下，通过80℃的干燥热风不断地对固体处置物进行吹扫，固体处置物内的水分吸热后不断汽化，产生大量饱和的水蒸气，通过冷凝除湿的方式把水气收集排出，同时，产生的饱和度较低的水蒸气的再加热到80℃，变成干燥高温的热空气，进入周期性循环，从而达到低温干燥脱水的目的。
低温干化主要利用密闭式热风循环冷凝工艺，对固体废弃物进行低温干化，有效的提高了干化效率，降低能耗，采用热泵加热技术，热回收利用技术，梯度式加热制冷技术，具有节能环保等优点，实现了对固体废弃物的稳定化，无害化及减量化处理。
进一步的，所述液体处置物经过均质均量处理，对液体处置物进行搅拌，在液体处置物加入2wt％的硫化钠和0.5wt％的PAM聚丙烯酰胺，使得液体处置物中的金属离子沉淀，过滤去除后，再加入1wt％的两性表面活性剂，继续搅拌，可使液体处置物达到更好的均质均量状态。
进一步的，所述连续碳化时长为15min，碳化温度为750～800℃，二次燃烧温度为1000～1200℃，燃烧时长≥2s。
废弃物根据形态分为液态废弃物和固态废弃物。液态废弃物只需满足一定的流动性，通过匹配各类工业泵直接将废弃物定量泵入碳化装置进行处置。固态废弃物进入碳化装置前须根据其含水率、粒径等物理参数进行脱水(含水率≤30％)、破碎、造粒等预处理后，以定量输送的方式进入碳化装置中的碳化腔体内，处置物在碳化腔体内绝氧环境下间接受热。在干馏和热解的作用下，处置物中的有机成份转化为水蒸汽、不凝性可燃小分子气体和碳粒。
废弃物在绝氧环境下(氧含量控制在0.2％以内)，在碳化室内进行高温间接加热(碳化温度750℃以上，最高可达1200℃)，废弃物中的有机成份在干馏和热解的作用下被彻底热解为水蒸气、不凝性可燃小分子气体和碳颗粒。水蒸汽、不凝性气体混合形成裂解气，从碳化腔体排出后直接进入碳化装置中的两级内燃室进行充分燃烧。裂解气先经碳化装置一级内燃室进行第一次主动燃烧。第一次主动燃烧产生的热能用于碳化自持运行，最大程度节省能耗。为防止燃烧不充分导致尾气难达标的情况，经过一燃室的气体再进入第二燃烧室，完成第二次被动燃烧。经过两次燃烧最大限度控制了氮氧化物、硫氧化物的产生，VOCs等有机污染物同时得以最大程度去除，尾气处置成本大幅降低。由于碳化室内起初始温度在750℃及以上，有效避开了二噁英、呋喃等剧毒物质的生成温区，且碳化腔体处于绝氧的环境，有机质在整个处置过程均处于还原状态，即从原理上最大限度扼制了二噁英、呋喃等剧毒物质的生成。与此同时，废弃物在高温环境下，有机物质可在极短的时间内被分解掉或从固态或液态升华为气态，因此碳化室内的焦油成份极少，再配合焦油自清装置彻底解决了结焦问题。燃烧室排出的高温尾气在850℃左右，可根据用户需求进行余热利用。经过余热回收或换热降温后的烟气通过净化设备后即可达标排放。
碳化反应方程式可概括为：
油漆渣：(C6H10O5)n→(3C+CH4+2CO+3H2O)n
废溶剂：(C4H8O3N2)n→(2C+CH4+CO+N2+2H2O)n
脂类：C57H110O6→50C+7CH4+6H2O+35H2
其他附属反应式：C+H2O→CO+H2
进一步的，所述急冷降温将高温烟气瞬时降温至200℃。
进一步的，所述改性高温陶瓷为蜂窝状材料，改性步骤如下：在原料20wt％堇青石、10wt％钛酸铝、10wt％锆英石、10wt％碳化硅里加入2wt％的粘结剂聚丙烯酸，润滑剂桐油，增塑剂邻苯二甲酸酯以及解胶剂油酸混合物，再加入1wt％表面活性剂以及1wt％络合剂，将颗粒研磨均匀，放入模具中挤压成型并干燥，在高温下烧制得到，将烧制得到的高温陶瓷浸入金属离子溶液中，超声1h，在80℃下干燥12h，使表面附着一层金属催化剂。
进一步的，所述表面浸渍的金属催化剂为锰基催化剂。
作为过渡金属，Mn基催化剂具有以下优点：煅烧温度低、价态种类多且不同的价态之间可以相互转变，复合金属氧化物的比表面积、结构和酸度等方面优于单组分金属氧化物，因此通常将其他金属元素掺杂到单组分Mn基催化剂中，来优化催化性能。本发明中将MnOx和CNTs相互组合，CNTs为中空结构，有更好的热稳定性。利用CNTs的优异性能和MnOx的特定催化性能，可提高MnOx催化剂的催化性能。
进一步的，所述脱硫脱硝流程如下:
S1:除尘后的烟气进行干式脱硫处理，通过在高温的环境下喷入Ca(OH)2粉，与烟气中的SOx反应，达到脱硫的目的，其反应方程式如下：
SO2+Ca(OH)2 CaSO3+H2O
CaSO3+1/2 O2 CaSO4
SO3+Ca(OH)2 CaSO4+H2O
S2:脱硫完成的烟气先经过干燥，再通过通入氨气还原，在金属催化剂的作用下，NOx发生还原反应，其反应方程式如下：
4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2 3N2+6H2O
进一步的，所述活性炭为表面改性活性炭，其改性步骤如下根据权利要求1所述的一种汽车生产危废物处理工艺流程，其特征在于，所述活性炭为表面改性活性炭，其改性步骤如下：在室温下，在质量分数为20％的浓硝酸下回流处理12h，将活性碳取出，使用氮气在80℃下对活性炭表面吹扫2h，继续在浓硝酸下回流处理12h，使用蒸馏水过滤洗涤至pH值为7，在60℃下干燥36h制得表面改性活性炭。
改性技术一方面可进一步调整活性炭的孔隙结构，另一方面可对活性炭的表面进行修饰和改性，用HNO3处理后，活性炭表面的酸性基团含量增加，活性炭表面的亲水性显著提高，使用氮气吹扫后再继续使用浓硝酸处理，可使得活性碳内部也可被硝酸改性，增大比表面积，增加酸性位点，改性后的活性炭各种含氧官能团和吸湿性均明显增加，这有利于改性活性炭在吸附中的应用。
本发明的有益效果：
本发明第一方面采用连续碳化反应对汽车危废物进行碳化，连续碳化反应可以实现持续的生产过程，具有高生产效率、节约能源和人力资源的优势；
本发明第二方面对高温陶瓷进行改性及表面催化剂浸渍，通过改性制备的高温陶瓷有更大的比表面积，可吸附更多的粉尘颗粒，表面浸渍的催化剂还可转化更多的有害气体；
本发明第三方面对尾气处理中的活性炭进行表面改性，用HNO3改性后的活性炭表面的酸性基团含量增加，活性炭表面的亲水性显著提高，活性炭表面的各种含氧官能团和吸湿性均明显增加。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1汽车生产危废物处理工艺流程；
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
S1：连续碳化反应，将固体处置物低温干化处理后，和液体处置物分别定量输送进碳化反应器，在绝氧环境下进行连续碳化处理，碳化时长15min，碳化温度800℃，碳化过程中废弃物中的有机成份在干馏和热解的作用下被彻底热解为水蒸气、不凝性可燃小分子气体和碳颗粒，碳颗粒冷却收集；
S2：烟气降温，对产生的烟气进行二次燃烧，燃烧温度1000℃，燃烧时长≥2s，对二次燃烧的高温尾气先经过余热回收将温度降至500℃，再进行急冷降温，将烟气瞬时降温至200℃；
S3：除尘处理，将急冷降温处理后的烟气通入改性高温陶瓷过滤，该改性高温陶瓷表面浸渍的锰基催化剂还可对烟气进行一定的转化；
S4：尾气脱硫脱硝处理，除尘后的烟气进入干式脱硫处理器，通过在高温的环境下喷入Ca(OH)2粉末，与烟气中的SOx反应，达到脱硫的目的；脱硫完成的烟气先经过干燥，再通过氨气还原，在金属催化剂的作用下，NOx发生还原反应，生成氮气和水；最后将烟气通过浓硝酸表面改性的活性炭吸附酸性气体，尾气达标排放；
本实施例汽车危废物转化率可达98.9％，且无环境污染。
对比例1
S1：连续碳化反应，将固体处置物低温干化处理后，和液体处置物分别定量输送进碳化反应器，在绝氧环境下进行碳化处理，碳化时长15min，碳化温度800℃，碳化过程中废弃物中的有机成份在干馏和热解的作用下被彻底热解为水蒸气、不凝性可燃小分子气体和碳颗粒，碳颗粒冷却收集，本对比例不采用连续碳化反应；
S2：烟气降温，对产生的烟气进行二次燃烧，燃烧温度1000℃，燃烧时长≥2s，对二次燃烧的高温尾气先经过余热回收将温度降至500℃，再进行急冷降温，将烟气瞬时降温至200℃；
S3：除尘处理，将急冷降温处理后的烟气通入改性高温陶瓷过滤，该改性高温陶瓷表面浸渍的锰基催化剂还可对烟气进行一定的转化；
S4：尾气脱硫脱硝处理，除尘后的烟气进入干式脱硫处理器，通过在高温的环境下喷入Ca(OH)2粉末，与烟气中的SOx反应，达到脱硫的目的；脱硫完成的烟气先经过干燥，再通过氨气还原，在金属催化剂的作用下，NOx发生还原反应，生成氮气和水；最后将烟气通过浓硝酸表面改性的活性炭吸附酸性气体，尾气达标排放；
本对比例汽车危废物转化率可达97.6％，无环境污染，但间歇式的碳化反应，使得反应效率明显降低。
对比例2
S1：连续碳化反应，将固体处置物低温干化处理后，和液体处置物分别定量输送进碳化反应器，在绝氧环境下进行连续碳化处理，碳化时长15min，碳化温度800℃，碳化过程中废弃物中的有机成份在干馏和热解的作用下被彻底热解为水蒸气、不凝性可燃小分子气体和碳颗粒，碳颗粒冷却收集；
S2：烟气降温，对产生的烟气进行二次燃烧，燃烧温度1000℃，燃烧时长≥2s，对二次燃烧的高温尾气先经过余热回收将温度降至500℃，再进行急冷降温，将烟气瞬时降温至200℃；
S3：除尘处理，将急冷降温处理后的烟气通入高温陶瓷过滤，本对比例中不对高温陶瓷进行改性及催化剂表面浸渍；
S4：尾气脱硫脱硝处理，除尘后的烟气进入干式脱硫处理器，通过在高温的环境下喷入Ca(OH)2粉末，与烟气中的SOx反应，达到脱硫的目的；脱硫完成的烟气先经过干燥，再通过氨气还原，在金属催化剂的作用下，NOx发生还原反应，生成氮气和水；最后将烟气通过浓硝酸表面改性的活性炭吸附酸性气体，尾气达标排放；
本对比例汽车危废物转化率达96.5％。
对比例3
S1：连续碳化反应，将固体处置物低温干化处理后，和液体处置物分别定量输送进碳化反应器，在绝氧环境下进行连续碳化处理，碳化时长15min，碳化温度800℃，碳化过程中废弃物中的有机成份在干馏和热解的作用下被彻底热解为水蒸气、不凝性可燃小分子气体和碳颗粒，碳颗粒冷却收集；
S2：烟气降温，对产生的烟气进行二次燃烧，燃烧温度1000℃，燃烧时长≥2s，对二次燃烧的高温尾气先经过余热回收将温度降至500℃，再进行急冷降温，将烟气瞬时降温至200℃；
S3：除尘处理，将急冷降温处理后的烟气通入改性高温陶瓷过滤，该改性高温陶瓷表面浸渍的锰基催化剂还可对烟气进行一定的转化；
S4：尾气脱硫脱硝处理，除尘后的烟气进入干式脱硫处理器，通过在高温的环境下喷入Ca(OH)2粉末，与烟气中的SOx反应，达到脱硫的目的；脱硫完成的烟气先经过干燥，再通过氨气还原，在金属催化剂的作用下，NOx发生还原反应，生成氮气和水；最后将烟气通过活性炭吸附酸性气体，尾气达标排放，本对比例不对活性炭进行表面改性；
本对比例汽车危废物转化率可达97.7％。
本发明在使用时：
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种汽车生产危废物处理工艺流程，其特征在于，所述工艺流程如下：
S1：将固体和液体处置物经过预处理后分别定量输送进行碳化处理，在绝氧环境下进行高温高速连续碳化处理，碳化得到的固体碳颗粒进行冷却收集；
S2：对碳化过程中产生的烟气进行二次燃烧，燃烧产生的热量可为后续处置物的碳化供热；
S3：将二次燃烧的高温尾气先经过余热回收，急冷降温后进入改性高温陶瓷过滤进行除尘处理，最后再将尾气经过脱硫脱硝处理及表面改性活性炭吸附，达标后可排放。
2.根据权利要求1所述的一种汽车生产危废物处理工艺流程，其特征在于，所述固体处置物经过低温干化处理，其流程如下，通过80℃的干燥热风不断地对固体处置物进行吹扫，固体处置物内的水分吸热后不断汽化，产生大量饱和的水蒸气，通过冷凝除湿的方式把水气收集排出，同时，产生的饱和度较低的水蒸气的再加热到80℃，变成干燥高温的热空气，进入周期性循环，从而达到低温干燥脱水的目的。
3.根据权利要求1所述的一种汽车生产危废物处理工艺流程，其特征在于，所述液体处置物经过均质均量处理，对液体处置物进行搅拌，在液体处置物加入2wt％的硫化钠和0.5wt％的PAM聚丙烯酰胺，使得液体处置物中的金属离子沉淀，过滤去除后，再加入1wt％的两性表面活性剂，继续搅拌，可使液体处置物达到更好的均质均量状态。
4.根据权利要求1所述的一种汽车生产危废物处理工艺流程，其特征在于，所述连续碳化时长为15min，碳化温度为750～800℃，二次燃烧温度为1000～1200℃，燃烧时长≥2s。
5.根据权利要求1所述的一种汽车生产危废物处理工艺流程，其特征在于，所述急冷降温将高温烟气瞬时降温至200℃。
6.根据权利要求1所述的一种汽车生产危废物处理工艺流程，其特征在于，所述改性高温陶瓷为蜂窝状材料，改性步骤如下：在原料20wt％堇青石、10wt％钛酸铝、10wt％锆英石、10wt％碳化硅里加入2wt％的粘结剂聚丙烯酸，润滑剂桐油，增塑剂邻苯二甲酸酯以及解胶剂油酸混合物，再加入1wt％表面活性剂以及1wt％络合剂，将颗粒研磨均匀，放入模具中挤压成型并干燥，在高温下烧制得到，将烧制得到的高温陶瓷浸入金属离子溶液中，超声1h，在80℃下干燥12h，使表面附着一层金属催化剂。
7.根据权利要求6所述的一种汽车生产危废物处理工艺流程，其特征在于，所述表面浸渍的金属催化剂为锰基催化剂。
8.根据权利要求1所述的一种汽车生产危废物处理工艺流程，其特征在于，所述脱硫脱硝流程如下:
S1:除尘后的烟气进行干式脱硫处理，通过在高温的环境下喷入Ca(OH)2粉末并与烟气充分混合，Ca(OH)2粉末与烟气中的硫化物反应，达到脱硫的目的；
S2:脱硫完成的烟气先经过干燥，再通过通入氨气进行还原，在金属催化剂的作用下，NOx发生还原反应，生成氮气和水。
9.根据权利要求1所述的一种汽车生产危废物处理工艺流程，其特征在于，所述活性炭为表面改性活性炭，其改性步骤如下：在室温下，在质量分数为20％的浓硝酸下回流处理12h，将活性碳取出，使用氮气在80℃下对活性炭表面吹扫2h，继续在浓硝酸下回流处理12h，使用蒸馏水过滤洗涤至pH值为7，在60℃下干燥36h制得表面改性活性炭。
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