CS229819B1

CS229819B1 - Processing of waste especially liquidation of the organic one,regeneration of solvents if any

Info

Publication number: CS229819B1
Application number: CS205982A
Authority: CS
Inventors: Jan Ing Vacek
Original assignee: Vacek Jan
Priority date: 1982-03-25
Filing date: 1982-03-25
Publication date: 1984-06-18

Description

Vynález se týká způsobu zpracování odpadních látek, zejména likvidace odpadních organických látek a popřípadě regenerace rozpouštědel.The invention relates to a process for the treatment of waste materials, in particular to the disposal of waste organic matter and, optionally, to the recovery of solvents.

Při výrobě v různých odvětvích národního- hospodářství vzniká značné množství odpadních látek, které je nutno různým· 'způsobeni likvidovat. Nejčastější způsob likvidace je spalování. V mnoha případech· naráží spalování na značné potíže, zvláště v chemických závodech, kde odpadá značné množství tekutých nebo polotekutých produktů různého nesourodého složení, mající dosti často značnou toxicitu, eventuálně i jejich spalné produkty mají škodlivý účinek na živou přírodu a člověka.Production in various sectors of the national economy generates a considerable amount of waste materials which must be disposed of in various ways. The most common method of disposal is incineration. In many cases, incineration is subject to considerable difficulties, especially in chemical plants, where a considerable amount of liquid or semi-liquid products of different heterogeneous composition, having quite often considerable toxicity, or possibly their combustion products, have a detrimental effect on living nature and humans.

Uvedené nedostatky podstatně snižuje způsob zpracování odpadních, látek, zejména likvidace odpadních organických látek a popřípadě regenerace přítomných rozpouštědel podle vynálezu, vyznačený tím, že odpadní látky po případném odstranění rozpouštědel se spalují kyslíkem nebo vzduchem nebo chlorem v prostředí minerální soli nebo směsi minerálních solí, například síranu sodném nebo draselném nebo jejich směsi v libovolném poměru, popřípadě za přítomnosti kyseliny sírové pli teplotě 300 až 600 °C a při tlaku 10 až 1000 kPa. je hodné rozpouštědlo nebo jejich směs odstranit extrakcí nebo destilací.The disadvantages of the present invention are substantially reduced by the treatment of waste materials, in particular the disposal of waste organic substances and, where appropriate, the recovery of the solvents according to the invention, characterized in that the waste substances are optionally burned with oxygen or air or chlorine in a mineral salt or mineral salt mixture, sodium or potassium sulphate or mixtures thereof in any ratio, optionally in the presence of sulfuric acid at a temperature of 300 to 600 ° C and at a pressure of 10 to 1000 kPa. it is desirable to remove the solvent or a mixture thereof by extraction or distillation.

Navržený způsob likvidace těchto odpadů odstraňuje znečišťování ovzduší škodlivými spalinami a umožňuje pohodlnou a bezpečnou likvidaci různých druhů organických odpadů ať v kapalném, plynném nebo pevném stavu.The proposed method of disposal of these wastes removes air pollution by harmful flue gases and allows convenient and safe disposal of various types of organic waste, whether liquid, gaseous or solid.

Kromě vlastní likvidace odpadu umožňuje vynález současně snadnou regeneraci odpadních rozpouštědel z daných odpadů, což při normální regenerací destilací naráží často z důvodů velkého destilačního zbytku na značné potíže- a někdy je tato možnost zcela vyloučena, Navrženýnt způsobem dojde v podstatě k rafiriaci rozpouštědel od netěkavýéft nebo málo těkavých složek, čímž je umožněno jejich dočištění destilací nebo refiťilikscí. Často však Je možné přímé použití, aniž by bylo nutné provádět nákladnou destilaci.In addition to the actual disposal of waste, the invention also allows easy recovery of waste solvents from the waste, which in normal recovery by distillation often encounters considerable difficulties due to the large distillation residue - and sometimes this possibility is completely eliminated. low volatile components, which makes it possible to purify them by distillation or refilting. Often, however, direct use is possible without the need for expensive distillation.

Podle, povahy odpadu nutno volit vhodný způsob likvidace. Běžně přicházejí v úvahu tyto druhy odpadů organický odpad kašovitého nebo pastovitého charakteru, obsahující malé množství rozpouštědel znečištěná organická rozpouštědla nemí229819 sitelná a nereagující s kyselinou sírovou znečištěná organická .rozpouštědla, mísitelná s kyselinou sírovou vodné roztoky organických látek a nefiltrovatelné suspenze.Depending on the nature of the waste, an appropriate method of disposal must be chosen. Conventionally, these types of waste are organic slurry or pasty organic waste containing a small amount of solvents.

V prvém případě, kdy jé celý odpad včetně malého množství rozpouštědel určen k likvidaci jé vhodné provést částečnou mineralizacl s kyselinou sírovou za normální nebo zvýšené teploty v takovém poměru, aby vznikla tekutá směs/ Poměr odpadu ke kyselině závisí na charakteru odpadu. Tato směs se v druhé fázi dávkuje do roztoku nebo taveniny anorganických solí, kde za současného přívodu vzduchu nebo kyslíku probíhá při teplotě kolem 400 °C spalování. V druhém případě se za normální nebo zvýšené teploty provede extrakce odpadu kyselinou sírovou v jedné nebo několika dávkách, popřípadě je-li k dispozici vhodná extrakční kolona, provede se protiproudá extrakce. Ve většině případů jsou přítomná rozpouštědla značně odolnější ke kyselině než přítomný organický balast, takže dojde k jeho rozrušení a převodu do kyselinové fáze. Po separaci, eventuálně proprání lze často daná rozpouštědla použít v další výrobě bez dodatečné destilace. Přesný postup nutno konkrétně určit pro každý případ. Postup při likvidaci organického odpadu obsahující rozpouštědla mísitelná s kyselinou je uveden v popisu příkladu zpracování organického odpadu obsahujícího zředěný ethanol. Pokud lze pohodlně extrahovat. vodné roztoky nebo suspenze organického odpadu rozpouštědlem nemísitelným s kyselinou sírovou, například xylen, toluen, benzen apod,, lze. tímto likvidovat i vodné odpady, přičemž, pomocné rozpouštědlo. v procesu cirkuluje. Je však žádoucí učinit ve výrobě taková opatření; aby vodný odpad byl co nejkon.centrovanější a bylo tak zabráněno většímu úniku pomocných rozpouštědel do odpadních vod.In the first case, where the entire waste, including a small amount of solvent, is to be disposed of, it is appropriate to carry out a partial mineralization with sulfuric acid at normal or elevated temperature in such a ratio as to form a liquid mixture. This mixture is metered in the second phase into a solution or melt of inorganic salts, where combustion is carried out at a temperature of about 400 ° C with simultaneous supply of air or oxygen. In the latter case, extraction of the waste with sulfuric acid is carried out in one or more portions at normal or elevated temperature, or, if a suitable extraction column is available, countercurrent extraction is performed. In most cases, the solvents present are considerably more acid-resistant than the organic ballast present, so that it is disrupted and transferred to the acid phase. After separation or washing, the solvents can often be used for further production without further distillation. The exact procedure needs to be determined specifically in each case. The procedure for the disposal of organic waste containing acid miscible solvents is given in the description of an example treatment of organic waste containing dilute ethanol. If it can be conveniently extracted. aqueous solutions or suspensions of organic waste with a solvent immiscible with sulfuric acid such as xylene, toluene, benzene and the like can be used. thereby also dispose of aqueous waste, taking, an auxiliary solvent. circulates in the process. However, it is desirable to take such measures in production; to make the aqueous waste as concentrated as possible so as to prevent greater leakage of cosolvents into the waste water.

Jak je zřejmé ž uvedeného popisu,, lze celý proces rozdělit na dvě odlišná stadia. V prvém stadiu dochází k částečné nebo úplné destrukci organické sloučeniny ve značné míře až na elementární uhlík, za současné separace přítomných rozpouštědel, V druhém stadiu- dochází, k regeneraci, kyseliny za -Současného spálení ..přítomných :orga.nických látek·... , ·; ;··.·.As can be seen from the above description, the process can be divided into two distinct stages. In the first stage, the organic compound is partially or totally destroyed, to a large extent, except for elemental carbon, with simultaneous separation of the solvents present. In the second stage, the regeneration of the acid with simultaneous combustion of the present organic compounds takes place. ., ·; ; ··. ·.

Prvé stadium lze provádět· na běžném -smaltovaném provozním zařízení. Pro druhé stadium je nutno však postavit speciální zařízení. Konstrukce i tvar zařízení se mohou značně lišit. Na podkladě laboratorní zkoušky spalování, organického odpadu nutno při návrhu zařízení přihlížet k . těmto poznatkům optimální teplota spalování kolem .40.0 °C (v případě, použití taveniny-_:kyselého síranu draselného)The first stage can be carried out on a conventional enamelled plant. However, special equipment must be built for the second stage. The design and shape of the device may vary considerably. On the basis of laboratory test of combustion, organic waste it is necessary to take into account when designing the equipment. this knowledge the optimum combustion temperature around .40.0 ° C (in the case of using melt- _: potassium sulphate)

-1 volný prostor nad tayeiijnou, neboť při spalování dochází často k značnému pěnění. Rozrušení pěny místním přehřátím na topné spirále, eventuálně jiné vestavbě by bylo prospěšné během spalování uniká SO3 a H2O a v zápětí se slučuje opět . na kyselinu za tvorby mlhy, U absorpčního zařízení vzhledem k přítomnosti plynných zplodin je nutno volit malou postupnou rychlost plynné fáze celé zařízení vyžaduje dokonalou tepelnou izolaci teplo vzniklé spalováním ve většině případů nestačí na pokrytí tepelných ztrát a na předestilování kyseliny. Je nutno během celého procesu potřebné teplo přivádět.-1 free space above the tayeiijnou, as the combustion often leads to considerable foaming. Disruption of the foam by local overheating on the heating coil or other installation would be beneficial during SO3 and H2O leakage and will merge again in the wake. In the absorption device, due to the presence of gaseous products, a slow gradual velocity of the gaseous phase must be chosen. the whole device requires perfect thermal insulation the heat generated by combustion in most cases is not sufficient to cover heat losses and distill acid. The required heat must be supplied throughout the process.

Vhodným způsobem ohřevu se jeví přímý ohřev plynnými spalinami. Zdrojem tepla může být například zemní plyn nebo topná nafta, s výhodou lze však spalovat část regenerovaných rozpouštědel, respektive des• tilačních zbytků nebo azeotopů. Požadavky na dokonalost spálení nevznikají, neboť nespálené produkty se spálí dodatečně ve spalovací zařízení a navíc hoření musí probíhat v nadbytku vzduchu.Direct heating by flue gas seems to be a suitable method of heating. The heat source may be, for example, natural gas or fuel oil, but it is preferable to burn part of the recovered solvents or distillation residues or azeotopes. There is no requirement for incineration perfection, since unburned products are incinerated in an incineration plant and, in addition, combustion must be in excess air.

Na výkresu je na obr. 1 schematicky znázorněna jedna z možných variant spalova.......čího zařízení. Označení 1 přestavuje spálou vací kotel, 2 — turbokompresor, nebo vhodné dmychadlo schopné překonat hydrostatický odpor celého zařízení, 3 — hořák na kapalné palivo, 4 — dávkovači automaticky . regulovatelné čerpadlo, 5 — zásobník paliva, 6 — zásobník na zmineralizovaný produkt, 7 — dávkovači čerpadlo, 8 — smaltovaná duplikátorová jímka na vydestilovanou kyselinu, 9 — absorpční kolona s koncentrovanou kyselinou sírovou, 10 — alkalický skrubr k zachycení malého množství kyselých plynů, popřípadě fosgenu při spalování chlorovaných uhlovodíků.In the drawing, FIG. 1 schematically illustrates one possible variant of an incineration plant. The designation 1 represents a combustion boiler, 2 - a turbocharger, or a suitable blower capable of overcoming the hydrostatic resistance of the entire plant, 3 - a liquid fuel burner, 4 - a metering unit automatically. adjustable pump, 5 - fuel storage tank, 6 - mineralized product storage tank, 7 - dosing pump, 8 - enamelled duplicator tank for distilled acid, 9 - absorption column with concentrated sulfuric acid, 10 - alkaline scrubber to collect small amounts of acid gases, possibly phosgene in the combustion of chlorinated hydrocarbons.

Jak z hlediska příznivého ovlivnění rychlosti spalování, tak i z hlediska tvorby pěny a zachycení unikající mlhy kyseliny sírové se jeví výhodné provádět spalování za vyššího tlaku.Both in terms of favorably affecting the rate of combustion, as well as in terms of foam formation and trapping of the escaping sulfuric acid mist, it appears advantageous to carry out combustion at a higher pressure.

PřikladlHe did

Aparatura: Jako spalovací nádobka použita; křemenná z.ábrusová zkumavka p průměru. 25- mm, vyhřívaná elektrickou kelímkovou píckou. Na zkumavku byl přes Ý nástavec, opatřený odběrem pro stékající kapalinu, napojen přívod vzduchu od kompresoru a mineralizátu společnou-skleněnou trubicí sahající ke dnu zkumavky a skleněný teploměr ponořený do taveniny KI-ISOi. Na •vedlejší, rameno nástavce nasazena skleněná třípatrová kloboučková kolonka. Odplyn z kolony vyveden přes alkalickou probublávačku. K pomalému dávkování odpadu pou.žita injekční. stříkačka uložená, do přípravku,; ve.. kterém . pomocí. pomalého otáčení išroubového hřídele byl zvolna stlačován píst stříkačky, ;; ,;.·;·,· ~Apparatus: Used as combustion vessel; quartz z abrasive tube of p diameter. 25 mm, heated with an electric crucible oven. An air inlet from the compressor and the mineralizate was connected via a glass-tube extending to the bottom of the tube and a glass thermometer immersed in the KI-ISOi melt was connected to the test tube via a liquid collection tube. The three-storey hat box is mounted on the side extension arm. The effluent from the column is led through an alkaline bubbler. Injection is used for slow dosing of waste. syringe placed in the preparation ,; in which . help. Slowly rotate the screw shaft to slowly squeeze the syringe plunger. ·; · · · · ·

Do zkumavky bylo předloženo 10 g K₂SO₄ a 5 ml koncentrované kyseliny sírové a obsah byl zvolna vyhříván za současného oddestilování nadbytečné kyseliny až bylo dosaženo teploty 400 °C. Poté pomocí injekční stříkačky dávkována zvolna kaše organické látky průměrného složení C14H13O8N6CI v kyselině sírové. Podařilo se jen zhruba stanovit rychlost spalování daného odpadu, která byla asi 1 g sušiny za 20 min. Problémem bylo docílení stejnoměrného dávkování plynoucí z miniaturního technicky nedokonalého zařízení.10 g of K ₂ SO ₄ and 5 ml of concentrated sulfuric acid were added to the tube and the contents were heated slowly while distilling off excess acid until a temperature of 400 ° C was reached. Subsequently, a slurry of an organic compound of the average composition of C14H13O8N6Cl in sulfuric acid was slowly added via syringe. We managed to roughly determine the combustion rate of the waste, which was about 1 g dry matter in 20 min. The problem was to achieve a uniform dosage resulting from a miniature technically imperfect device.

Příklad 2Example 2

Zpracování znečištěných rozpouštědel nemísitelných s kyselinou sírovou.Treatment of contaminated solvents immiscible with sulfuric acid.

ml odpadního toluenu znečištěného polymerními vysokomolekulárními sloučeninami neznámého složení bylo po dobu 10 min. mícháno s 50 ml koncentrované kyseliny sírové. Poté provedena separace bezbarvé vrstvy toluenu od znečištěné kyseliny. Kyselina poté podrobena spalování v aparatuře popsané v příkladu 1. Regenerovaná kyselina sírová byla téměř bezbarvá, zatímco kyselina po rafinaci toluenem byla zcela černá.ml of toluene waste contaminated with polymeric high molecular weight compounds of unknown composition was for 10 min. with 50 ml of concentrated sulfuric acid. The colorless toluene layer was then separated from the contaminated acid. The acid was then subjected to combustion in the apparatus described in Example 1. The regenerated sulfuric acid was almost colorless, while the acid after purification with toluene was completely black.

P ř í k 1 a d 3Example 1 a d 3

Zpracování rozpouštědel mísitelných a reagujících s kyselinou sírovou.Treatment of solvents miscible and reactive with sulfuric acid.

Likvidace organického odpadu průměrného složení CuHnOeNeCl rozpuštěného v cca 70 °/o vodného roztoku etanolu za současné regenerace alkoholu. Pro zpracování tohoto odpadu byl navržen následující postup včetně výrobního zařízení, které sestává z 250 1 smaltovaného duplikátorového kotle, opatřeného kotvovým míchadlem a napojeným na rektifikační kolonu. Kotel se naplní asi do Ϋ2 odpadním alkoholem a počne se destilovat, zprvu za totálního refluxu. Vývod par podle výpočtu je zaveden na čtvrté patro od spodku kolony. Vařák kolony je taktéž vyhříván. Jakmile je docíleno rovnováhy, počne se předepsanou rychlostí odebírat z hlavy kolony 94 až 95 % etanol a ze spodku kolony voda. Současně se zavádí kontinuálně do kotle další alkohol. Po zpracování předepsaného množství odpadního alkoholu se z kotle vydestiluje zbylý alkohol za postupného zvyšování refluxu a nakonec se obsah zahustí vydestilováním vody na hustou kaši. K této kaši se zvolna za míchání a chlazení napouští kyselina sírová, přičemž unikající plynné zplodiny se zachycují v rektifikační koloně, která pro tento účel je skrápěna nyní zředěným roztokem hydroxidu vápenatého a slouží jako absorpční kolona. Poměr kyseliny k organickému odpadu je asi 5 ku 1 (hmotnostně). Po přidání veškeré kyseliny se obsah ještě asi 2 hod. míchá, načež se spustí do uzavíratelných manipulačních nádob a převeze na spalovací pracoviště, kde se provede spálení za současné regenerace kyseliny. Výše popsaný způsob byl pouze laboratorně odzkoušen bez rektifikace etanolu. Vlastní rektifikační kolona byla určena výpočtem a vyžaduje zhruba 20 teoretických pater. Obdržený mineralizát spálen v laboratorním zařízení stejným způsobem jako je uvedeno v příkladu 1.Disposal of organic waste of average composition CuHnOeNeCl dissolved in ca 70% / o aqueous ethanol solution while regenerating alcohol. For the treatment of this waste, the following process was proposed, including a production apparatus consisting of a 250 L enamelled duplicator boiler equipped with an anchor stirrer and connected to a rectification column. The boiler is filled to about Ϋ2 with waste alcohol and begins to distill, initially at total reflux. The vapor outlet, as calculated, is applied to the fourth floor from the bottom of the column. The column cooker is also heated. Once the equilibrium has been reached, 94 to 95% ethanol is taken from the top of the column at the prescribed rate and water is taken from the bottom of the column. At the same time, additional alcohol is continuously fed into the boiler. After processing the prescribed amount of waste alcohol, the remaining alcohol is distilled off from the boiler with a gradual increase in reflux and finally the contents are concentrated by distilling off the water to a thick slurry. Sulfuric acid is slowly charged to this slurry with stirring and cooling, and the flue gas is collected in a rectification column, which for this purpose is sprayed with a now diluted solution of calcium hydroxide and serves as an absorption column. The ratio of acid to organic waste is about 5 to 1 (by weight). After all the acid has been added, the contents are stirred for about 2 hours, then dropped into a closable handling vessel and transferred to an incineration site where incineration is carried out while acid recovery. The method described above was only tested in the laboratory without ethanol rectification. The actual rectification column was determined by calculation and requires about 20 theoretical plates. The obtained mineralizate was burned in a laboratory apparatus in the same manner as in Example 1.

Příklad 4Example 4

Aparatura stejná jako v příkladu 1 ale bez injekční stříkačky. Místo kašovitého odpadu spalována dřevěná špejle, což bylo podstatně jednodušší než dávkování tekutého odpadu do 400 °C teplé taveniny. Spalování bylo vedeno při tlaku 200 kPa škrcením odcházejících plynů za skrápěnou, kolonkou pomocí pryžové hadičky a tlačky. Rychlost spalování byla znatelně větší než při stejné zkoušce za atmosférického tlaku.Apparatus as in Example 1 but without syringe. Instead of slurry waste, wooden skewers were burned, which was considerably easier than dosing liquid waste up to 400 ° C hot melt. Combustion was conducted at a pressure of 200 kPa by throttling the outgoing gases downstream of the spray, a column using a rubber hose and a push. The combustion rate was noticeably higher than in the same atmospheric pressure test.

Claims

1. A process for the treatment of waste materials, in particular the disposal of waste organic matter by incineration with the possible recovery of the presence of solvents, characterized in that the waste substances, if any, are removed by combustion with oxygen or air or chlorine in a mineral salt or mineral salt mixture, The invention provides sodium or potassium sulphate or mixtures thereof in any ratio, optionally in the presence of sulfuric acid, at a temperature of 300 to 600 ° C and at a pressure of 10 to 1000 kPa.

2. The process of claim 1 wherein the solvent or solvent mixture is removed by extraction or distillation.