CN203223920U - 一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于磷酸三丁酯热解焚烧工艺技术领域，具体涉及一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置。包括炉体和搅拌器，炉体是封闭的圆柱体和圆台体的组合结构；圆台体的上端直径和圆柱体一致，倾斜角为80°；在炉体上端设有两个孔，一个孔插入乳液进液管，连接乳液输送装置；另一个孔插入热解气出气管，连接抽真空装置；在炉体侧壁距顶端1/3处设有一个孔，插入氮气进气管；在炉体圆柱体结构部分的底部设有高度为200mm的床层；炉体外对应床层部分设有加热电阻丝，电阻丝外包覆一层保温材料；搅拌器包括电机部分、传动轴和搅拌装置，其中，电机部分设置在炉体底端外部，搅拌装置设置在床层内，传动轴连接电机部分和搅拌装置。
Description
技术领域
本实用新型属于磷酸三丁酯热解焚烧工艺技术领域，具体涉及一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置。
背景技术
以磷酸三丁酯（TBP）为萃取剂和煤油（OK）为稀释剂配制而成的有机相（TBP/OK），被广泛运用于核燃料工业、稀土提炼及其他化工原料萃取中。这种有机相在生产中长期循环使用，会发生降解、中毒等过程而变质。虽然通过分离提纯或化学处理等方法可以部分地回收利用，但有机相废液的产生难以避免。这种有机废液具有易燃性，适合采用焚烧法处理，可获得很高的减容比。
采用的焚烧方法主要有两种：直接焚烧法、热解焚烧法。直接焚烧法的原理是：供入过量氧气，使有机废液在高温下焚烧，有的将有机废液和固体废物混合焚烧。处理TBP时，会产生大量P2O5，进入尾气遇水生成磷酸，对设备的腐蚀非常严重，工业应用难度很大。例如法国Cadarache的专用焚烧炉和美国Mound实验室的旋风式焚烧炉。热解焚烧法的原理是：在有机废液中加入碱土金属化合物，在惰性气氛下进行热分解，磷与碱土金属作用生成固态稳定的无机磷酸盐，分离出反应器作为二次废处理，热解生成的可燃气体进入焚烧炉燃烧，这种方法很好地解决了磷酸的腐蚀问题。德国的NUKEM公司、法国SGN公司均采用这种技术。
但是，目前，在焚烧工艺中，已经开发出了多种类型的焚烧炉，多数焚烧炉具有固体废物焚烧和液体有机废物焚烧双重功能，但这种双重功能的焚烧炉处理效果远不如专用炉，亟需开发一种专用的热解焚烧炉。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置。
为了实现这一目的，本实用新型采取的技术方案是：
一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，包括炉体和搅拌器，炉体是封闭的圆柱体和圆台体的组合结构，总体的高度为0.6～1m；其中，圆柱体的直径250～300mm；圆台体的上端直径和圆柱体一致，倾斜角为80°，高度为200mm；
在炉体上端设有两个孔，一个孔插入乳液进液管，连接乳液输送装置；另一个孔插入热解气出气管，连接抽真空装置；
在炉体侧壁距顶端1/3处设有一个孔，插入氮气进气管，用以提供炉体内部的保护气氛；
在炉体圆柱体结构部分的底部设有高度为200mm的床层；炉体外对应床层部分设有加热电阻丝，电阻丝外包覆一层保温材料；
搅拌器包括电机部分、传动轴和搅拌装置，其中，电机部分设置在炉体底端外部，搅拌装置设置在床层内，传动轴连接电机部分和搅拌装置。
进一步的，如上所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，其中，热解装置材料选用如下材料中的一种：304号不锈钢、316号不锈钢。
进一步的，如上所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，其中，通过抽真空装置，控制炉体内部压强为：表压为-2kPa～5kPa。
进一步的，如上所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，其中，热解装置总体的高度为0.8m，圆柱体的直径为250mm。
进一步的，如上所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装 置，其中，床层的填料为 φ 20~25mm的钢球。
进一步的，如上所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，其中，炉体外对应床层部分设置的加热电阻丝功率为2～4kw，采用可控硅进行功率控制，用以将床层内的钢球加热到400～550℃。
进一步的，如上所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，其中，电阻丝外包覆的保温材料为硅酸铝。
进一步的，如上所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，其中，搅拌器的转速为1～3转/秒。
实验表明，使用本发明技术方案热解装置的废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解过程，过程安全平稳，容易控制。固磷率可达99.5%以上，减容比大于5：1，得到的固态二次废物物化性质稳定，有利于处置。
附图说明
图1是本实用新型一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置的结构示意图。
图中：1-乳液进液管、2-热解气出气管、3-氮气进气管、4-床层、5-搅拌器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置进行具体说明。
如图1所示，一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，材料选用如下材料中的一种：304号不锈钢、316号不锈钢。热解装置包括炉体和搅拌器，炉体是封闭的圆柱体和圆台体的组合结构，总体的高度为0.6～1m；其中，圆柱体的直径250～300mm；圆台体的上端直径和圆柱体一致，倾斜角为80°，高度为200mm。优选热解装置总体的高度为0.8m，圆柱体的直径为250mm。
在炉体上端设有两个孔，一个孔插入乳液进液管，连接乳液输送装置；另一个孔插入热解气出气管，连接抽真空装置；通过抽真空装置，控制炉体内部压强为：表压为-2kPa～5kPa。在炉体侧壁距顶端1/3处设有一个孔，插入氮气进气管，用以提供炉体内部的保护气氛；
在炉体圆柱体结构部分的底部设有高度为200mm的床层，床层的填料为 φ 20~25mm的钢球。炉体外对应床层部分设有加热电阻丝，炉体外对应床层部分设置的加热电阻丝功率为2～4kw，采用可控硅进行功率控制，用以将床层内的钢球加热到400～550℃。电阻丝外包覆一层保温材料；保温材料优选为硅酸铝。
搅拌器包括电机部分、传动轴和搅拌装置，其中，电机部分设置在炉体底端外部，搅拌装置设置在床层内，传动轴连接电机部分和搅拌装置。搅拌器的转速为1～3转/秒。
本实用新型的热解装置主要应用在废磷酸三丁酯-煤油乳液热解中，在废TBP/OK液体中按比例加入Ca(OH)2、H2O、表面活性剂O-9（长链脂肪醇聚氧乙烯醚）并搅拌，利用O-9的表面活性功能，将上述物质配制成均匀、稳定、粘度适中的乳状液。然后供料给热解炉，热解炉内保持缺氧状态并通入N2，在高温下使TBP热解。Ca(OH)2与TBP中的磷作用，生成固态焦磷酸钙或磷酸钙，掉入热解炉灰仓，热解生成的可燃性气体及未参加反应的煤油一起与热空气混合后进入高温燃烧炉充分燃烧，尾气经冷却、过滤、淋洗等过程后放空。
在本发明热解装置中乳状液进入热解炉，在氮气气氛中，TBP在400℃左右进行热分解反应，生成丁烷、丁酮等气体以及P2O5，P2O5与料液中的Ca(OH)2进行中和反应，生成Ca2P2O7固体。
2(C4H9O)3PO→P2O5+3C4H10+3C4H8O
P2O5+2Ca(OH)2→Ca2P2O7+2H2O
工作过程中，配好的乳液经乳液输送装置供入热解装置，掉在热解炉钢球床上，钢球在搅拌器的作用下作三维运动，使乳液相对均匀地分布在球床上，并在重力作用下，向下流动，钢球经电加热到400～550℃，在惰性气体氮气保护下，TBP受热进行热分解反应，生可燃的有机小分子和P2O5，P2O5迅速与Ca(OH)2反应，并在乳状液流到床层底部前完全热解，生成固态焦磷酸钙等炉渣由自重及钢球床层的挤压，掉入热解炉底灰仓，有机小分子进入高温燃烧炉。
由于热解反应是吸热反应，气化也需要外界热量，因此需要对热解炉进行加热。实验采用电加热使热解炉内温度稳定在400～550℃，可以保证TBP热解和煤油气化所需的温度，使热解炉中的反应稳定地进行。
Claims (8)
1.一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，其特征在于：
包括炉体和搅拌器，炉体是封闭的圆柱体和圆台体的组合结构，总体的高度为0.6～1m；其中，圆柱体的直径250～300mm；圆台体的上端直径和圆柱体一致，倾斜角为80°，高度为200mm；
在炉体上端设有两个孔，一个孔插入乳液进液管，连接乳液输送装置；另一个孔插入热解气出气管，连接抽真空装置；
在炉体侧壁距顶端1/3处设有一个孔，插入氮气进气管，用以提供炉体内部的保护气氛；
在炉体圆柱体结构部分的底部设有高度为200mm的床层；炉体外对应床层部分设有加热电阻丝，电阻丝外包覆一层保温材料；
搅拌器包括电机部分、传动轴和搅拌装置，其中，电机部分设置在炉体底端外部，搅拌装置设置在床层内，传动轴连接电机部分和搅拌装置。
2.如权利要求1所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，其特征在于：热解装置材料选用如下材料中的一种：304号不锈钢、316号不锈钢。
3.如权利要求1所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，其特征在于：通过抽真空装置，控制炉体内部压强为：表压为-2kPa～5kPa。
4.如权利要求1所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，其特征在于：热解装置总体的高度为0.8m，圆柱体的直径为250mm。
5.如权利要求1所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，其特征在于：床层的填料为φ 20~25mm的钢球。
6.如权利要求5所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，其特征在于：炉体外对应床层部分设置的加热电阻丝功率为2～4kw，采用 可控硅进行功率控制，用以将床层内的钢球加热到400～550℃。
7.如权利要求1所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，其特征在于：电阻丝外包覆的保温材料为硅酸铝。
8.如权利要求1所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置，其特征在于：搅拌器的转速为1～3转/秒。
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| CN 201220617931 CN203223920U (zh) | 2012-11-21 | 2012-11-21 | 一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置 |
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| CN103836633A (zh) * | 2012-11-21 | 2014-06-04 | 中核建中核燃料元件有限公司 | 一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的热解装置 |
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