KR20190029664A - 폐기물의 습식 산화를 위한 방법 및 장치 - Google Patents
폐기물의 습식 산화를 위한 방법 및 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190029664A KR20190029664A KR1020197004283A KR20197004283A KR20190029664A KR 20190029664 A KR20190029664 A KR 20190029664A KR 1020197004283 A KR1020197004283 A KR 1020197004283A KR 20197004283 A KR20197004283 A KR 20197004283A KR 20190029664 A KR20190029664 A KR 20190029664A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- suspension
- reactor
- bar
- tdm
- wastes
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 87
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 26
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 7
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 claims description 6
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 claims description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 2
- 239000006194 liquid suspension Substances 0.000 description 2
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- -1 titanium-palladium Chemical compound 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- BIJOYKCOMBZXAE-UHFFFAOYSA-N chromium iron nickel Chemical compound [Cr].[Fe].[Ni] BIJOYKCOMBZXAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGSYQYXYGXIQFH-UHFFFAOYSA-N chromium molybdenum nickel Chemical compound [Cr].[Ni].[Mo] OGSYQYXYGXIQFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RJSRQTFBFAJJIL-UHFFFAOYSA-N niobium titanium Chemical compound [Ti].[Nb] RJSRQTFBFAJJIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/06—Treatment of sludge; Devices therefor by oxidation
- C02F11/08—Wet air oxidation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/008—Processes carried out under supercritical conditions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/02—Temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/03—Pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/10—Solids, e.g. total solids [TS], total suspended solids [TSS] or volatile solids [VS]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
폐기물, 구체적으로 2개 이상의 액체(폐수)와 농후한(슬러지(sludge)), 펌핑 가능한(pumpable) 폐기물의 혼합물의 새로운 습식 산화 방법이 기재된다. 이러한 유형의 습식 산화 방법에 유용한 장치가 또한 기재된다.
Description
본 발명은 폐기물, 구체적으로 2개 이상의 액체(폐수)와 농후한(슬러지), 펌핑 가능한(pumpable) 폐기물의 혼합물의 새로운 습식 산화(wet oxidation) 방법, 및 이러한 방법의 수행에 유용한 장치에 관한 것이다.
본 상세한 설명 및 후속적인 청구항의 범위 내에서, 용어 "습식 산화"는 습식상에서의 산화 또는 "다습 산화(humid oxidation)", 즉, 산소(또는 대안으로서 공기)를 산화 가스로서 사용함으로써, 액체상에 존재하는 유기 또는 무기 성분의 산화적 파괴를 초래하는 자가 촉매적(autocatalytic) 과정을 의미하고자 한다.
본 상세한 설명 및 후속적인 청구항의 범위 내에서, 용어 "COD"는 "화학적 산소 요구량(Chemical Oxygen Demand)", 즉, 존재하는 유기 또는 무기 성분의 완전한 파괴에 필요한, 물 1 리터 당 산소의 양을 mg으로 표현한 화학적 산소 요구량을 의미하고자 한다.
본 상세한 설명 및 후속적인 청구항의 범위 내에서, 용어 "다중-스트림(multi-stream) 폐기물 현탁액"은 2개 이상의 서로 다른 유형의 폐기물, 바람직하게는 폐수 및 슬러지의 혼합물을 의미하고자 한다.
민간 및 산업 기원 둘 다의 폐수에 대한 생물학적 폐수 처리 플랜트는 이들 플랜트의 정상 작동 동안, 과량의 현탁된 바이오매스를 생성하며, 이러한 바이오매스는 생산 사이클로부터 시스템적으로 추출되고, 잉여 활성 슬러지(surplus activated sludge)라는 명칭을 얻게 된다. 이들 슬러지는 통상 60% 내지 75%의 유기 고형분 함량(VDM/TDM, 즉 휘발성 건조 물질/총 건조 물질의 비율에 의해 표시됨)을 특징으로 하고, 나머지 25% 내지 40%는 무기 고형분으로 구성된다.
잉여 활성 슬러지가 일단 플랜트로부터 추출되면, 통상 농화(thicken)되거나, 여과되거나 또는 원심분리된다. 농화된 슬러지만 습식 산화에 의해 바로 처리될 수 있는데, 왜냐하면 이들 슬러지만 농후하되 여전히 펌핑 가능한 액체이기 때문이다.
습식 산화 방법은 그 자체가 발열성이지만, 산업적으로 허용 가능한 시간 내에서 작동하기 위해서는, 폐기물을 통상 열 교환기에 의해 가열하는 것이 필수적이다. 폐수와는 달리, 슬러지는, 이들 슬러지를 가열하는 데 사용되는 열 교환기의 표면에 대해 매우 피각화(encrusting)하는 편이어서, 이들 열 교환기의 효과성을 단시간 내에 감소시켜, 빈번한 세척을 강요함으로써, 경제적 비용 및 설비 효율의 손실을 초래하는 단점을 가진다.
통상, 폐수 습식 산화용 반응기에는 병류(co-current) 액체 및 기체 유동이 존재한다.
출원인의 명칭 하의 유럽 특허 출원 1695944는, 잉여 활성 슬러지를 실질적으로 무기 및 불활성 분말로 변환시키는 데 적합한 습식 산화 방법을 기재하고 있다.
출원인의 명칭 하의 유럽 특허 출원 1609765는, 2개 이상의 폐기물의 처리에 적합한 습식 산화 방법을 기재하고 있으며, 이들 폐기물은 적어도 투입 온도 및 COD의 측면에서 서로 다르다.
당해 기술분야의 습식 산화 방법에 관하여, 출원인은, 이러한 절차가 서로 다른 폐기물을 동시에 오염제거하는 가능성을 제한하며, 따라서 비용 면에서 바람직하지 못한 증가를 유발한다는 것에 주목하였다.
전형적인 산화 방법은 또한, 예를 들어, 가열 동안 생성된 고체 화합물이 플랜트의 각각의 컴포넌트의 표면 상에 증착되는 것 뿐만 아니라 열 교환기의 오염과 연관된 기술적 단점을 가진다.
이외에도 출원인은 또한, 슬러지 공급의 경우, 고체 축적을 방지하기 위해, 시스템이 이들을 반응기 밖으로 이송시키도록 채택되어야 함을 확인하였다.
그러나, 공급된 폐기물의 성질은 잠재적인 거대 오염으로 인해, 정적 혼합 시스템의 채택이 고체의 속도 및 수송을 국소적으로 증가시킬 수 있는 것을 허용하지 않는다.
외부로부터의 동적(기계적) 혼합은 고압 및 고온 운용 혼합기(running mixer) 및/또는 순환 펌프의 사용을 필요로 할 것이며, 이는 고비용의 복잡한 밀봉 시스템이 설치 및 관리될 것을 필요로 할 것이다. 더욱이, 현탁된 고체의 연삭 성질(abrasive nature)은 기계적 장치의 상당한 마모를 초래할 것이다.
따라서, 출원인은 이러한 문제점을 해결하고, 상기 언급된 단점을 감소시키며 및/또는 해결할 수 있는, 액체(폐수) 및 농후한(슬러지) 폐기물의 현탁액의 조합된 처리를 위한 새로운 습식 산화 방법을 제공하기로 결정하였다.
본 상세한 설명 및 후속적인 청구항의 범위 내에서, 표현 "2개 이상의 폐기물의 현탁액"은 2개 이상의 서로 다른 유형의 폐기물들의 혼합물, 즉, 생물학적 산화에 저항성인 폐수와 혼합된 생물학적 기원(또는 서로 다른 기원이되, 단, 이들은 높은 유기 물질 함량을 특징으로 함)의 슬러지를 의미하고자 한다.
이러한 유형의 폐기물은 유기 매트릭스를 수반하는 소정량(더 많이 또는 더 적게 높은)의 무기 고체를 특징으로 한다.
유기 고체는 완전히 파괴되거나, 또는 부분 파괴 후 가용화되는 한편, 무기 고체는 산화 반응에 의해 실질적으로 부착되지 않아, 공급된 현탁액의 무기 고형분 함량을 사실상 변화시키지 않은 채로 둔다.
출원인에 의해 채택된 해결방안은 반응기 내에서 폐기물 현탁액 유동의 역전(inversion)을 제공하는 것이며, 즉, 현탁액을 상부(top)로부터 반응기 내에 공급하고 바닥으로부터 배출시킨다. 이러한 방식으로, 현탁액 내 고체는 액체 자체의 유동에 의해 반응기 밖으로 이송된다.
이에, 본 발명은 이의 제1 양태에서, 청구항 제1항에 따른 습식 산화 방법에 관한 것이며; 이러한 공정의 바람직한 특징은 종속항에 보고되어 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 다중-스트림 폐기물 현탁액의 오염제거를 위한 습식 산화 방법은 하기 단계를 포함한다:
a)
5% 내지 18%, 바람직하게는 7% 내지 15%의 총 건조 물질(TDM; total dry matter), 및 10,000 내지 150,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 150,000 mg/l의 COD를 갖는 2개 이상의 폐기물들의 펌핑 가능한 현탁액 스트림을, 70℃ 이상의 온도, 및 8 bar 내지 100 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 65 bar의 압력에서 반응기 내에 공급하는 단계로서, 여기서, 상기 현탁액을 적어도 하나의 제1 혼합 이젝터(mixing ejector)에 의해 상기 반응기 내에 공급하는, 단계;
b)
산소 및 고압 증기를 포함하는 기체상 스트림을, 8 bar 내지 100 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 65 bar의 압력 및 150℃ 내지 315℃, 바람직하게는 200℃ 내지 260℃의 온도에서 상기 반응기 내에 공급하는 단계로서, 여기서, 상기 기체상 스트림을 적어도 하나의 제2 혼합 이젝터에 의해 상기 반응기 내에 공급하는, 단계;
c)
상기 현탁액 스트림 및 상기 기체상 스트림을 상기 반응기 내에서 접촉되도록 하여, 상기 스트림들을 서로 역류(countercurrent)로 유동시키는 단계;
d)
산화 후, 오염제거된 현탁액을 상기 반응기의 하단(lower bottom)으로부터 추출하는 단계;
e)
배기 가스를 상기 반응기의 상단(upper bottom)으로부터 추출하는 단계.
본 상세한 설명 및 후속적인 청구항의 범위 내에서, 용어 "배기 가스"는 반응에 의해 생성된 기체 + 포화 증기를 의미하고자 한다.
반응기는 8 bar 내지 100 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 65 bar의 압력, 및 150℃ 내지 300℃, 바람직하게는 200℃ 내지 260℃의 온도에서 작동한다.
바람직한 실시형태에서, 2개 이상의 폐기물 스트림들의 펌핑 가능한 현탁액은 반응기의 상단에 위치한 유입구로부터 공급된다.
바람직한 실시형태에서, 기체상 스트림은 반응기의 하단에 위치한 유입구로부터 공급된다.
대안적으로, 2개 이상의 폐기물들의 현탁액 및 기체상 스트림은 측면(lateral) 유입구에 의해 반응기 내에 공급된다.
바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 방법은 오염제거를 위해 현탁액을 70℃ 이상, 바람직하게는 90℃ 내지 110℃의 온도까지 예열시키는 단계를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 상기 예열 단계는 현탁액 내로의 적어도 하나의 직접 증기 주입에 의해 수행된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시형태에서, 70℃ 이상, 바람직하게는 90℃ 내지 110℃의 온도까지 예열된 현탁액은 펌프에 의해 8 bar 내지 100 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 65 bar(예를 들어, 대안적인 피스톤 펌프, 대안적인 편평형(flat) 또는 관형 막 펌프, 다단계 원심분리)의 반응 압력으로 된다.
대안적으로, 상기 예열 단계는 2개 이상의 증기 주입에 의해 수행된다. 제1 주입은 대기압 또는 약간 더 높은 압력(바람직하게는 3 bar 미만)에서 수행되어, 폐기물을 70℃, 바람직하게는 90℃ 내지 110℃의 온도까지 되게 하고, 제2 주입은 적합한 증발기 내에서 직접 불꽃(direct flame)에 의해 가열된 탈미네랄수로부터 생성된 고압 증기(반응기 작동 압력보다 적어도 높은 증기 압력), 투열성 오일(diathermic oil) 또는 전기 저항에 의해 수행되어, 폐기물을 180℃ 내지 260℃의 온도까지 되게 한다.
적어도 하나의 상기 고압 증기 주입은 현탁액을 반응기 내에 공급하기 전에 및/또는 반응기 자체 내에서 및/또는 산소 공급 라인 내에서 발생할 수 있다.
유리하게는, 출원인은, 본 발명에 따른 방법이, 임의의 주요 오염 문제 및/또는 바닥 상에서의 고체의 축적을 나타내는 일 없이 반응기를 장기간 동안 정기적으로 운용시킬 수 있음을 확인하였다.
사실상, 본 발명에 따른 방법에 의해, 구체적으로는 열 교환기를 사용하는 대신 고압 증기의 직접 주입에 의해 가열을 수행함으로써, 열 교환기 오염과 연관된 문제를 없앨 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서, 산소 또는 공기, 바람직하게는, 산소가 산화 가스로서 사용될 수 있다.
유리하게는, 산화제로서의 순수한 산소의 사용은, 크기가 더 작고 작동 압력이 더 낮은 반응기의 사용을 허용하여, 따라서 공기를 사용함으로써 달성될 것과 비교하여 더 낮은 배기 가스 방출 및 더 양호한 배기 가스 사용을 얻는다.
(공기보다는) 조연제(comburent)로서의 순수한 산소의 사용은, 반응열의 동역학(kinetics) 및 사용을 개선하지만, 이는 적절하게 취급되지 않는다면 더 큰 안전성 위험을 나타낼 수 있다.
이는, 다른 습식 산화 기술에서, 산소가 모노-스트림 플랜트 및 중간/낮은 온도 및 압력 조건 하에 운용되는 플랜트에 대해서만 사용됨을 의미한다.
반응의 부재와 안정한 반응 사이에서 과도 현상(transient)이 관리되어야 하기 때문에, 출발기(start-up phase)는 명백하게도 이러한 관점에서 가장 까다로우며(delicate); 이들 어려운 상황에서, 반응기 내 산소 농도는 조절하기 어려울 수 있고, 이는, 플랜트의 반응기 또는 다른 파트에 티타늄으로 제조된 컴포넌트가 존재하는 경우 퓨저티브(fugitive) 기체상 반응 또는 연소 반응을 발생시킬 수 있는 것으로 확인되었다.
추가의 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 방법은 단계 a)의 업스트림에, 단계 a0) 반응 온도 및 압력에 도달할 때까지, 30 내지 80 bar의 압력에서 물, 압축 공기 및 고압 증기를 반응기 내에 공급하는 단계를 추가로 포함한다.
유리하게는, 단계 a0)에 따른 출발은, 깨끗한 물을 플랜트 공급 펌프(원심분리, 또는 대안적인 피스톤 및/또는 막 펌프)에 의해, 정상 공급 파이프라인을 통해 또는 특수 제공된 장비 및 파이프라인을 통해 공급함으로써 수행된다. 동시에, 반응 온도 및 압력에 도달할 때까지, 적합한 고압 압축기에 의한 압축 공기, 및 고압 증기가 공급된다.
출원인은 또한, 본 발명에 따른 방법의 상기 구체적인 특징 덕분에, 하기를 포함하여 많은 매우 유익한 기술적 효과를 달성하는 것이 가능하다:
-
동일한 플랜트 내에서, 다양한 유형의 액체(폐수)와 농후한(슬러지) 폐기물의 혼합물을 동시에 처리할 수 있는 효과;
-
플랜트 폐수에, 부식의 잠재적인 위험을 제기하는 가용성 염(무엇보다도 클로라이드)을 높은 함량으로 안전하게 공급할 수 있는 효과;
-
반응기에, 열 교환기에서의 예열과 비상용성인 특징을 갖는 폐수 일부를 바로 공급할 수 있는 효과;
-
플랜트 폐수에, 각각의 플랜트 컴포넌트(열 교환기, 용기, 밸브)의 표면 상에서 실질적인 증착을 유발하는 경향이 있는 불용성 염 및 화합물을 높은 함량으로 공급할 수 있는 효과;
-
폐수에, 가열 동안, 각각의 플랜트 컴포넌트(열 교환기, 용기, 밸브)의 표면 상에서 증착하는 고체 화합물을 생성하는 함량의 유기 및/또는 무기 고체를 공급할 수 있는 효과.
본 발명에 따른 방법의 추가 실시형태에서, 5% 내지 18%, 바람직하게는 7% 내지 15%의 총 건조 물질(TDM) 및 10,000 내지 150,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 150,000 mg/l의 COD를 갖는 2개 이상의 폐기물들의 펌핑 가능한 현탁액은 하기 단계에 의해 제조된다:
-
15% 내지 40%의 TDM을 갖는 유기 고체 슬러지로부터 생성된 1% 내지 18%의 TDM을 갖는 슬러지 현탁액, 및 10,000 내지 120,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 120,000 mg/l의 COD를 갖는 폐수를, 적어도 하나의 교반기를 포함하는 적어도 하나의 혼합 탱크 내에 공급하는 단계;
-
상기 슬러지 및 폐수를, 5% 내지 18%, 바람직하게는 7% 내지 15%의 TDM 및 10,000 내지 150,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 150,000 mg/l의 COD를 갖는 펌핑 가능한 현탁액을 생성하기에 충분한 속도로 혼합하는 단계;
-
상기 펌핑 가능한 현탁액을 적어도 하나의 저장 탱크 내에 공급하고, 상기 현탁액을, 이러한 현탁액을 안정하게 유지시키기에 충분한 속도로 혼합하는 단계;
-
2개 이상의 폐기물들의 상기 펌핑 가능한 현탁액을 상기 저장 탱크로부터 배출시키고, 오염제거를 위해 상기 현탁액을 반응기 내에 공급하는 단계.
유리하게는, 오염제거를 위한 현탁액의 제조에서, 정제수는, 처리될 필요가 있는 액체 폐기물에 의해 대체되고, 따라서, 기술적 및 경제적 측면 둘 다에서 최적화를 달성하는데, 그 이유는 2개 유형의 폐기물들인 슬러지 및 액체 폐기물이 동일한 플랜트에서 처리되기 때문이다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 발명은 상기 기재된 바와 같은 습식 산화 방법을 수행하는 데 유용한 청구항 제10항에 따른 장치에 관한 것이다. 상기 장치의 바람직한 특징은 본 발명에 따른 종속항에 기재되어 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따라 오염제거를 위한 다중-스트림 폐기물 현탁액의 습식 산화 방법을 수행하기 위한 장치는 하기를 포함한다:
-
상단 및 하단을 포함하는 적어도 하나의 산화 반응기;
-
5% 내지 18%, 바람직하게는 7% 내지 15%의 총 건조 물질(TDM), 및 10,000 내지 150,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 150,000 mg/l의 COD를 갖는 2개 이상의 폐기물들의 상기 펌핑 가능한 현탁액을, 70℃ 이상의 온도, 및 8 bar 내지 100 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 65 bar의 압력에서 상기 반응기 내에 공급하기 위한 수단으로서, 적어도 하나의 제1 혼합 이젝터를 구비한 상기 현탁액용 유입구를 포함하는, 수단;
-
산소 및 고압 수증기를 포함하는 기체상 스트림을, 8 bar 내지 100 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 65 bar의 압력 및 150℃ 내지 315℃, 바람직하게는 200℃ 내지 260℃의 온도에서 상기 반응기 내에 주입하기 위한 수단으로서, 적어도 하나의 제2 혼합 이젝터를 구비한 상기 기체상 스트림용 유입구를 포함하는, 수단;
-
오염제거된 현탁액을 상기 반응기의 하단으로부터 제거하는 데 적합한 수단;
-
배기 가스를 상기 반응기의 상단으로부터 제거하는 데 적합한 수단.
유리하게는, 본 발명에 따른 장치는 상기 기재된 매우 유리한 기술적 효과를 갖는 새로운 습식 산화 방법을 수행할 수 있게 한다.
바람직한 실시형태에서, 오염제거될 2개 이상의 폐기물들의 상기 현탁액을 공급하기 위한 적어도 하나의 상기 제1 혼합 이젝터는 상기 반응기의 상단에 상응하여 위치한다.
산화 반응기 내에 공급된 액체 현탁액은 반응 환경의 온도보다 낮은 온도에 존재하고, 따라서, 더 높은 밀도를 가진다. 주변 액체보다 농후한 액체 현탁액을 반응기의 상부로부터 공급하는 것은, 동일한 하향, 즉 유출구 쪽으로의 급속한 이동을 유발하고, 결과적으로 반응기 자체의 (적어도 부분적인) 바이패스를 유발한다.
유리하게는, 공급된 현탁액이 작동 유체이고, 반응기 내에 함유된 물이 흡인된(sucked) 유체인 본 발명에 따른 제1 혼합 이젝터의 채택은, 공급된 현탁액을 반응기에 이미 존재하는 현탁액과 혼합시켜, 온도, 및 따라서 밀도를 균일하게 한다.
본 발명에 따른 장치를 이용하면, 공급된 현탁액의 급속한 하향 유동이 피해져서, 반응 환경을 보다 균질하게 만들고, 유해한 바이패스 효과를 피하게 한다.
출원인은 또한, 상기 언급된 구체적인 특징 덕분에, 반응기 내에 위치한 정적 노합 시스템의 사용과 비교하여 많은 매우 유리한 기술적 효과를 달성하는 것이 가능함을 확인하였다.
사실상, 이러한 정적 시스템은 표면 상에서 고체 증착물의 형성을 허용할 것이며, 이러한 축적물은 동일한 반응기의 부피를 차지하고 기능성을 감소시킬 것이다.
바람직한 실시형태에서, 산소 및 고압 증기의 주입을 위한 적어도 하나의 상기 제2 혼합 이젝터는 상기 반응기의 하단에 상응하여 위치한다.
본 발명에 따른 장치를 이용하면, 주변 액체와 비교하여 더 낮은 밀도로 인해 급속한 기체 상향 상승이 피해진다. 사실상, 이러한 신속한 상승은 기체와 액체 사이의 접촉 시간을 감소시킬 것이고, 실질적으로 반응의 효율을 감소시킬 것이다.
출원인은 또한, 반응기 내에서 순환하는 상들에 대한 정적 혼합 시스템의 사용이 급속한 기체 상향 상승, 및 상기 언급된 문제점을 방지하지 않을 것임을 확인하였다.
유리하게는, 공급된 기체가 작동 유체이고 반응기 내에 함유된 물이 흡인된 유체인 제2 혼합 이젝터의 채택은, 반응기에 존재하는 공급된 기체 및 물을 집중적으로 혼합시켜, 산소를 효과적으로 분포시키고 반응 유체의 온도를 균일하게 한다.
바람직하게는, 산소 공급은 기체 또는 액체 상태로 존재할 수 있다.
기체 산소 공급은 적합한 압축기(대안적인 피스톤, 막 또는 원심분리 압축기)에 의해 수득될 수 있다.
대신에, 액체 산소 공급은 극저온 펌프에 의해 수득될 수 있다. 이러한 액체 공급이 특히 바람직하다.
바람직한 실시형태에서, 고압 수증기를 주입하기 위한 수단은 적어도 하나의 고압 증기 발생기(예를 들어 증발기)를 포함한다.
바람직하게는, 상기 현탁액용 유입구는 반응기의 상단에 위치한다.
바람직하게는, 산소 및 고압 증기를 포함하는 기체상 스트림용 유입구는 반응기의 하단에 위치한다.
바닥으로부터의 유입구는 특수 합금 코팅된 물질로 제작된 반응기에서 바람직하다.
대안적으로, 현탁액용 유입구 및 기체상 스트림용 유입구는 반응기에서 측면으로(laterally) 위치한다.
측면(side) 유입구는 특수 합금으로 전체적으로 제작된 반응기에서 바람직하다.
바람직한 실시형태에서, 오염제거된 현탁액용 유출구는 산소 및 증기를 포함하는 기체상의 유입구와 동축에 존재할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 장치는 70℃ 이상, 바람직하게는 90℃ 내지 110℃의 온도에서 2개 이상의 폐기물들의 현탁액을 예열시키기 위한 수단을 추가로 포함한다. 이러한 목적에 사용될 수 있는 수단의 예로는, 적합한 열 교환기, 또는 저압 증기의 직접 주입기가 있다. 두 시스템 모두, 산화 반응에 의해 생성된 열의 일부를 효율적으로 회수할 수 있다.
추가의 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 장치는 예열된 현탁액을 8 bar 내지 100 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 65 bar의 값까지 가압시키기 위한 수단을 추가로 포함한다. 이러한 목적에 사용될 수 있는 수단의 예로는, 예를 들어 펌프(예를 들어, 대안적인 피스톤, 대안적인 편평형 또는 관형 막, 또는 다단계 원심분리 펌프)가 있다.
바람직한 실시형태에서, 반응기의 상단 및 하단은 편평하거나, 볼록하거나, 타원형이거나 구형이며, 웰디드(welded) 또는 플랜지드(flanged)일 수 있다.
바람직하게는, 2개의 중첩된 파트들로 제작되는 상기 반응기는 종래의 접합(junction)에 의해 함께 결합되었으며, 이의 바닥 파트는 티타늄 합금에 의해 제작되거나 또는 내부적으로 코팅되고, 상부 파트는 니켈 합금으로 제작되거나 또는 내부적으로 코팅된다.
따라서, 이러한 장치는 코팅, 예컨대 출원인의 명칭 하에 유럽 특허 출원 1611947에 기재된 바와 같은 코팅과 조합하여 사용될 수 있으며, 상기 특허 출원의 내용은 그 전체가 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
바람직한 실시형태에서, 상기 기재된 출발기를 수행하기 위한 본 발명에 따른 장치는, 온도 및 반응 압력에 도달할 때까지 물, 압축 공기 및 고압 증기를 반응기 내에 공급하기 위한 수단을 추가로 포함한다.
깨끗한 물을 반응기 내에 공급하기 위한 수단의 예는 특수 제공된 장비 및 파이프라인일 수 있거나, 또는 현탁액의 공급에 사용되는 파이프라인 및 장비가 사용된다.
압축 공기를 반응기 내에 공급하기 위한 수단의 일례는 고압 압축기로서, 이러한 압축기는 필요한 전달 압력에 따라 회전형 압축기 또는 대안적인 압축기일 수 있다.
고압 증기를 반응기 내에 공급하기 위한 수단의 일례는 고압 증기 발생기(예를 들어 직접 불꽃 보일러, 투열성 오일에 의해 가열되는 증발기, 또는 전기적으로 가열되는 증발기)이다.
추가의 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 장치는, 5% 내지 18%, 바람직하게는 7% 내지 15%의 총 건조 물질(TDM) 및 10,000 내지 150,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 150,000 mg/l의 COD를 갖는 2개 이상의 폐기물들의 상기 펌핑 가능한 현탁액을 제조하기 위한 수단을 추가로 포함하며,
-
15% 내지 40%의 TDM을 갖는 유기 고체 슬러지로부터 생성된 1% 내지 18%의 TDM을 갖는 슬러지, 및 10,000 내지 120,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 120,000 mg/l의 COD를 갖는 폐수를, 5% 내지 18%, 바람직하게는 7% 내지 15%의 TDM 및 10,000 내지 150,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 150,000 mg/l의 COD를 갖는 펌핑 가능한 현탁액을 제조하기에 충분한 속도로 혼합하기 위한 적어도 하나의 제1 교반기를 포함하는 적어도 하나의 혼합 탱크(펄퍼(pulper);
-
상기 펌핑 가능한 현탁액을, 이러한 현탁액을 안정하게 유지시키기에 충분한 속도로 혼합하기 위한 적어도 하나의 제2 교반기를 포함하는 적어도 하나의 저장 탱크
를 포함한다.
적어도 하나의 제1 교반기를 포함하는 혼합 탱크로서, 펄퍼(고체 물질, 예컨대 종이, 셀룰로스 펄프, 석회석, 점토 등을 물 또는 또 다른 액체 내에서 "펄프"하는 데 통상적으로 사용됨)가 200 내지 400 rpm의 속도로 사용될 수 있다.
본 발명의 추가의 특징 및 이점은 수반되는 도면을 참조로 하여 예시적이고 비제한적인 예에 의해 하기에 나타낸 이의 일부 바람직한 실시형태의 하기 설명에 의해 더 양호하게 예시될 것이다. 이러한 도면에서:
- 도 1은 본 발명의 방법에 따른 습식 산화를 위한 장치의 도식도이며;
- 도 2는 본 발명의 방법에 따른 습식 산화를 위한 장치의 도식도이며;
- 도 3은 본 발명의 방법의 출발기의 도식도이고;
- 도 4는 본 발명의 방법에 의해 오염제거될 펌핑 가능한 현탁액을 제조하기 위한 장치의 도식도이다.
- 도 1은 본 발명의 방법에 따른 습식 산화를 위한 장치의 도식도이며;
- 도 2는 본 발명의 방법에 따른 습식 산화를 위한 장치의 도식도이며;
- 도 3은 본 발명의 방법의 출발기의 도식도이고;
- 도 4는 본 발명의 방법에 의해 오염제거될 펌핑 가능한 현탁액을 제조하기 위한 장치의 도식도이다.
하기 상세한 설명에서, 도면을 예시하기 위해, 동일한 참조 숫자는 동일한 의미를 표시하는 데 사용된다.
개별 실시형태에서 서로 다른 특징들은, 당업자가 구체적인 조합으로 인한 특정 이점으로부터 이득을 얻어야 한다면, 상기 설명에 따라 원하는 대로 함께 조합될 수 있다.
도 1을 참조로, 본 발명에 따른 방법은 상단(2a) 및 하단(2b)을 포함하는 적어도 하나의 산화 반응기(2)로 구성된 장치(1)의 도움을 받아 수행된다.
반응기(2)의 상단(2a) 및 하단(2b)은 편평하거나, 볼록하거나, 타원형이거나 또는 구형이며, 웰디드 또는 플랜지드일 수 있다.
습식 산화 반응기(2)에서, 5% 내지 18%, 바람직하게는 7% 내지 15%의 총 건조 물질(TDM), 및 10,000 내지 150,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 150,000 mg/l의 COD를 갖는 2개 이상의 폐기물들의 펌핑 가능한 현탁액(3)을, 70℃ 이상의 온도, 및 8 bar 내지 100 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 65 bar의 압력에서, 반응기의 상단(2a)에 상응하여 위치해 있으며 적어도 하나의 제1 혼합 이젝터(3b)를 구비한 유입구(3a)에 의해 공급한다.
동시에, 산소(4') 및 고압 수증기(4'')를 포함하는 기체상(4)을, 8 bar 내지 100 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 65 bar의 압력 및 150℃ 내지 315℃, 바람직하게는 200℃ 내지 260℃의 온도에서, 반응기의 하단(2b)에 상응하여 위치해 있으며 적어도 하나의 제2 혼합 이젝터(4b)를 구비한 유입구(4a)에 의해 주입한다.
바닥으로부터의 유입구(3a, 4a)는 특수 합금 코팅된 물질로 제작된 반응기에서 바람직하다.
바람직하게는, 고압 증기(4'')는 고압 증기 발생기(예를 들어 증발기)(도 1에 도시되지 않음)에 의해 생성된다.
바람직하게는, 기체 산소 공급(4')은 적합한 압축기(대안적인 피스톤, 막 또는 원심분리 압축기)에 의해 수득될 수 있다. 대안적으로, 액체 산소 공급(4')은 극저온 펌프(도 1에 도시되지 않음)에 의해 수득될 수 있다.
도 1은 반응기의 상단(2a)으로부터 배기 가스(6)를 제거하기에 적합한 파이프라인(5), 및 반응기의 하단(2b)으로부터 오염제거된 현탁액(8)을 제거하기에 적합한 파이프라인(7)을 도시하고 있다.
바람직한 실시형태에서, 오염제거된 현탁액(8)용 유출구(7)는 기체상(4)용 유입구(4a)과 동축에 존재할 수 있다(도 1에 도시되지 않음).
본 발명에 다른 습식 산화 방법을 수행하기 위한 이러한 반응기(2)는 그 자체가 이미 많은 이점을 가지고 있다. 그러나, 이러한 반응기가 코팅, 예컨대 출원인의 명칭 하에 유럽 특허 출원 1611947에 기재된 코팅과 조합되어 사용된다면, 추가 이점이 수득될 수 있으며, 상기 특허 출원의 내용은 그 전체가 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
이러한 코팅은, 상기 코팅이 2개 이상의 서로 다른 금속 합금을 포함하며, 여기서 제1 합금은 티타늄 및 이의 합금(예를 들어 티타늄-팔라듐, 티타늄-알루미늄-바나듐, 티타늄 니오븀 합금 및 이들의 혼합물)을 포함하는 군으로부터 선택되고, 제2 합금은 니켈 합금(예를 들어, 니켈-크롬, 니켈-크롬-몰리브덴, 니켈-크롬-철 합금)으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시형태에서, 코팅은 필수적으로, 적합한 두께의 비-중첩된 표면으로 구성되며, 여기서, 제1 표면은 바람직하게는 티타늄 또는 이의 합금으로 제작되고, 제2 표면은 바람직하게는 니켈 합금으로 제작된다.
유리하게는, 코팅 두께는 모든 영역에서 균일하지 않을 수 있고, 임의의 경우, 그 두께는 0.75 mm 이상, 바람직하게는 0.75 내지 12.7 mm, 보다 바람직하게는 5 mm이다.
특히 바람직한 실시형태에서, 반응기의 하부 파트는 티타늄 또는 이의 합금에 의해 코팅되고, 반응기의 상부 파트는 니켈 합금에 의해 코팅된다.
유리하게는, 티타늄이 특히, 부식에 저항성이다.
대신, 니켈 합금은 산소 농도가 높은 기체 및 증기 환경에서 특히 안정하다.
바람직한 실시형태에 따르면, 반응기의 하부 영역 및 상부 영역 2개는 개별적으로 제작되고, 그 후에 당업계에 공지되고 이러한 목적에 사용되는 임의의 방법, 예컨대 커플링 및/또는 플랜지에 의해 클로저(closure)에 의해 함께 결합된다.
바람직한 실시형태에 따르면, 티타늄-코팅된 영역은 유리하게는, 내부 반응기 부피의 5% 내지 95%를 차지하고, 니켈-코팅된 영역은 유리하게는 내부 반응기 부피의 5% 내지 95%를 차지한다. 2개의 코팅된 영역의 바람직한 비율은 10/90 내지 20/80이며, 여기서 가장 큰 부위는 동일하게 티타늄 또는 니켈일 수 있다.
대안적으로, 본 발명에 따른 습식 산화 반응기는 전체적으로, 니켈 및/또는 티타늄을 기초로 하는 특수 합금으로 제작될 수 있다.
도 2를 참조로, (10)은 전반적으로, 상단(20a) 및 하단(20b)을 포함하는 적어도 하나의 산화 반응기(20)로 구성된 본 발명의 대안적인 실시형태에 따른 장치에 관한 것이며, 여기서, 현탁액(3)용 유입구(30a), 및 산소(4') 및 고압 수증기(4'')를 포함하는 기체상(4)용 유입구(40a)는 반응기(20)의 측면에 위치한다.
동일한 참조 숫자는 도 1에 기재된 것과 동일한 의미를 가진다.
측면 입구(30a, 40a)는, 전체적으로 특수 합금으로 제작된 반응기에서 바람직하다.
도 3을 참조로, 본 발명에 따른 방법의 출발기는, 반응 온도 및 압력에 도달할 때까지, 30 bar 내지 80 bar의 압력에서 물(3'), 압축 공기(4''') 및 고압 증기(42)를 반응기(2) 내에(또는 도 3에 도시되지 않은 반응기(20) 내에) 공급함으로써 수행된다.
바람직하게는, 깨끗한 물(3') 공급은 플랜트 공급 펌프(원심분리, 또는 대안적인 피스톤 및/또는 막 펌프)(도 3에 도시되지 않음)에 의해 정상 공급 파이프라인(30)을 통해 수행된다.
대안적으로, 공급은 특수 제공된 장비 및 파이프라인(도 3에 도시되지 않음)에 의해 수행된다. 동시에, 반응 온도 및 압력에 도달할 때까지, 압축 공기(4'')는 적합한 고압 압축기(예를 들어 회전형 압축기 또는 대안적인 압축기)에 의해 공급되고, 고압 증기(4'')는 고압 증기 발생기(예를 들어, 직접 불꽃 보일러, 투열성 오일에 의해 가열되는 증발기, 또는 전기적으로 가열되는 증발기)(도 3에 도시되지 않음)에 의해 산소 파이프라인(40)을 통해 공급된다.
일단, 반응 조건이 갖춰지면, 정상 유속에서는 2개 이상의 폐기물들의 현탁액(3)이, 그리고 증가하는 유속에서는 산소(4')가, 계획된 양에 도달할 때까지 공급된다. 그 후에 반응기에서, 깨끗한 물(3')이 점차적으로 폐기물(3)에 의해 대체되고, 이러한 폐기물(3)은 산소(4')와 반응하여 산화된 현탁액(오염제거된)(8)을 제공하며, 이러한 현탁액은 반응기의 하단(2b)(또는 도 3에 도시되지 않은 반응기의 하단(20b))으로부터 추출되고, 배기 가스(6)는 반응기의 상단(2a)(또는 도 3에 도시되지 않은 반응기의 상단(20a))으로부터 추출된다.
도 4를 참조로, 5% 내지 18%, 바람직하게는 7% 내지 15%의 총 건조 물질(TDM), 및 10,000 내지 150,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 150,000 mg/l의 COD를 갖는 2개 이상의 폐기물들의 펌핑 가능한 현탁액(3)을 제조하기 위한 장치(100)는 적어도 하나의 제1 교반기(111)(예를 들어, 펄퍼)를 포함하는 적어도 하나의 혼합 탱크(110)를 포함하고, 여기서, 15% 내지 40%의 TDM을 갖는 유기 고체 슬러지(113)로부터 생성되는, 1% 내지 18%의 TDM을 갖는 슬러지(112), 및 10,000 내지 120,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 120,000 mg/l의 COD를 갖는 폐수(114)가 공급된다.
적어도 하나의 상기 혼합 탱크(110)에서, 혼합은 5% 내지 18%, 바람직하게는 7% 내지 15%의 TDM 및 10,000 내지 150,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 150,000 mg/l의 COD를 갖는 펌핑 가능한 현탁액(115)을 생성하기에 충분한 속도로, 바람직하게는 200 내지 400 rpm의 속도로 수행된다.
그 후에, 펌핑 가능한 현탁액(115)은 혼합 탱크(110)로부터 배출되고, 적어도 하나의 제2 교반기(117)를 포함하는 적어도 하나의 저장 탱크(116) 내에 공급된다.
상기 펌핑 가능한 현탁액(115)이, 이러한 현탁액을 안정하게 유지시키기에 충분한 속도에서 혼합된 후, 펌핑 가능한 현탁액(3)은 저장 탱크(116)로부터 배출되고, 반응기(2, 20) 내에 공급된다.
Claims (17)
- 다중-스트림(multi-stream) 폐기물 현탁액의 오염제거를 위한 습식 산화(wet oxidation) 방법으로서,
a) 5% 내지 18%, 바람직하게는 7% 내지 15%의 총 건조 물질(TDM; total dry matter), 및 10,000 내지 150,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 150,000 mg/l의 COD를 갖는 2개 이상의 폐기물들의 펌핑 가능한(pumpable) 현탁액 스트림을, 70℃ 이상의 온도, 및 8 bar 내지 100 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 65 bar의 압력에서 반응기 내에 공급하는 단계로서, 여기서, 상기 현탁액을 적어도 하나의 제1 혼합 이젝터(mixing ejector)에 의해 상기 반응기 내에 공급하는, 단계;
b) 산소 및 고압 증기를 포함하는 기체상 스트림을, 8 bar 내지 100 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 65 bar의 압력 및 150℃ 내지 315℃, 바람직하게는 200℃ 내지 260℃의 온도에서 상기 반응기 내에 공급하는 단계로서, 여기서, 상기 기체상 스트림을 적어도 하나의 제2 혼합 이젝터에 의해 상기 반응기 내에 공급하는, 단계;
c) 상기 현탁액 스트림 및 상기 기체상 스트림을 상기 반응기 내에서 접촉되도록 하여, 상기 스트림들을 서로 역류(countercurrent)로 유동시키는 단계;
d) 산화 후, 오염제거된 현탁액을 상기 반응기의 하단(lower bottom)으로부터 추출하는 단계; 및
e) 배기 가스를 상기 반응기의 상단(upper bottom)으로부터 추출하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 반응기가 8 bar 내지 100 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 65 bar의 압력, 및 150℃ 내지 300℃, 바람직하게는 200℃ 내지 260℃의 온도에서 작동하는, 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
2개 이상의 폐기물들의 상기 펌핑 가능한 현탁액이 상기 반응기의 상단에 위치한 유입구로부터 공급되는, 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체상 스트림이 상기 반응기의 하단에 위치한 유입구로부터 공급되는, 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
2개 이상의 폐기물들의 상기 현탁액 및 상기 기체상 스트림이 측면(lateral) 유입구에 의해 상기 반응기 내에 공급되는, 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법이, 70℃ 이상, 바람직하게는 90℃ 내지 110℃의 온도에서, 바람직하게는 상기 현탁액 내로의 적어도 하나의 직접 증기 주입에 의해, 상기 현탁액을 예열시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법이, 상기 현탁액을 2 이상의 증기 주입에 의해 예열시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법이, 상기 단계 a)의 업스트림에, 단계 a0) 반응 온도 및 압력에 도달할 때까지, 30 내지 80 bar의 압력에서 물, 압축 공기 및 고압 증기를 반응기 내에 공급하는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
2개 이상의 폐기물들의 상기 펌핑 가능한 현탁액이,
- 15% 내지 40%의 TDM을 갖는 유기 고체 슬러지(sludge)로부터 생성된 1% 내지 18%의 TDM을 갖는 슬러지 현탁액, 및 10,000 내지 120,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 120,000 mg/l의 COD를 갖는 폐수를, 적어도 하나의 교반기를 포함하는 적어도 하나의 혼합 탱크 내에 공급하는 단계;
- 상기 슬러지 및 폐수를, 5% 내지 18%, 바람직하게는 7% 내지 15%의 TDM 및 10,000 내지 150,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 150,000 mg/l의 COD를 갖는 펌핑 가능한 현탁액을 생성하기에 충분한 속도로 혼합하는 단계;
- 상기 펌핑 가능한 현탁액을 적어도 하나의 저장 탱크 내에 공급하고, 상기 현탁액을, 이러한 현탁액을 안정하게 유지시키기에 충분한 속도로 혼합하는 단계; 및
- 2개 이상의 폐기물들의 상기 펌핑 가능한 현탁액을 상기 저장 탱크로부터 배출시키고, 오염제거를 위해 상기 현탁액을 반응기 내에 공급하는 단계
에 의해 제조되는, 방법. - 제1항에 따른 습식 산화 방법을 수행하기 위한 장치로서,
- 상단 및 하단을 포함하는 적어도 하나의 산화 반응기;
- 5% 내지 18%, 바람직하게는 7% 내지 15%의 총 건조 물질(TDM), 및 10,000 내지 150,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 150,000 mg/l의 COD를 갖는 2개 이상의 폐기물들의 펌핑 가능한 현탁액을, 70℃ 이상의 온도, 및 8 bar 내지 100 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 65 bar의 압력에서 상기 반응기 내에 공급하기 위한 수단으로서, 적어도 하나의 제1 혼합 이젝터를 구비한 상기 현탁액용 유입구를 포함하는, 수단;
- 산소 및 고압 수증기를 포함하는 기체상 스트림을, 8 bar 내지 100 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 65 bar의 압력 및 150℃ 내지 315℃, 바람직하게는 200℃ 내지 260℃의 온도에서 상기 반응기 내에 주입하기 위한 수단으로서, 적어도 하나의 제2 혼합 이젝터를 구비한 상기 기체상 스트림용 유입구를 포함하는, 수단;
- 오염제거된 현탁액을 상기 반응기의 하단으로부터 제거하는 데 적합한 수단; 및
- 배기 가스를 상기 반응기의 상단으로부터 제거하는 데 적합한 수단
을 포함하는, 장치. - 제10항에 있어서,
2개 이상의 폐기물들의 상기 현탁액을 공급하기 위한 적어도 하나의 상기 제1 혼합 이젝터가 상기 반응기의 상단에 상응하여 위치하는, 장치. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
산소 및 고압 증기를 주입하기 위한 적어도 하나의 상기 제2 혼합 이젝터가 상기 반응기의 하단에 상응하여 위치하는, 장치. - 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 현탁액용 상기 유입구가 상기 반응기의 상단에 위치하는, 장치. - 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체상 스트림용 상기 유입구가 상기 반응기의 하단에 위치하는, 장치. - 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 현탁액용 상기 유입구 및 상기 기체상 스트림용 상기 유입구가 상기 반응기에서 측면에 위치하는, 장치. - 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
2개 이상의 폐기물들의 상기 현탁액을 70℃ 이상, 바람직하게는 90℃ 내지 110℃의 온도에서 예열하기 위한 수단을 추가로 포함하는, 장치. - 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치가, 5% 내지 18%, 바람직하게는 7% 내지 15%의 총 건조 물질(TDM) 및 10,000 내지 150,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 150,000 mg/l의 COD를 갖는 2개 이상의 폐기물들의 상기 펌핑 가능한 현탁액을 제조하기 위한 수단을 추가로 포함하며,
- 15% 내지 40%의 TDM을 갖는 유기 고체 슬러지로부터 생성된 1% 내지 18%의 TDM을 갖는 슬러지, 및 10,000 내지 120,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 120,000 mg/l의 COD를 갖는 폐수를, 5% 내지 18%, 바람직하게는 7% 내지 15%의 TDM 및 10,000 내지 150,000 mg/l, 바람직하게는 30,000 내지 150,000 mg/l의 COD를 갖는 펌핑 가능한 현탁액을 제조하기에 충분한 속도로 혼합하기 위한 적어도 하나의 제1 교반기를 포함하는 적어도 하나의 혼합 탱크; 및
- 상기 펌핑 가능한 현탁액을, 이러한 현탁액을 안정하게 유지시키기에 충분한 속도로 혼합하기 위한 적어도 하나의 제2 교반기를 포함하는 적어도 하나의 저장 탱크
를 포함하는, 장치.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102016000075748A IT201600075748A1 (it) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | Procedimento ed apparecchiatura per ossidazione ad umido di reflui |
| IT102016000075748 | 2016-07-19 | ||
| PCT/IB2017/054282 WO2018015859A1 (en) | 2016-07-19 | 2017-07-14 | Process and apparatus for wet oxidation of wastes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190029664A true KR20190029664A (ko) | 2019-03-20 |
| KR102461746B1 KR102461746B1 (ko) | 2022-10-31 |
Family
ID=57737868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020197004283A KR102461746B1 (ko) | 2016-07-19 | 2017-07-14 | 폐기물의 습식 산화를 위한 방법 및 장치 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11236000B2 (ko) |
| EP (1) | EP3487816A1 (ko) |
| JP (1) | JP7083517B2 (ko) |
| KR (1) | KR102461746B1 (ko) |
| CN (1) | CN109689581A (ko) |
| BR (1) | BR112019000894B1 (ko) |
| CA (1) | CA3030979A1 (ko) |
| IL (1) | IL264269B2 (ko) |
| IT (1) | IT201600075748A1 (ko) |
| SA (1) | SA519400903B1 (ko) |
| WO (1) | WO2018015859A1 (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102018110296A1 (de) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zur Behandlung einer sulfidhaltigen Ablauge |
| CN112340916A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-09 | 南京延长反应技术研究院有限公司 | 一种湿式氧化强化微界面系统 |
| CN112340915A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-09 | 南京延长反应技术研究院有限公司 | 一种湿式氧化微界面系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040055968A1 (en) * | 2000-12-20 | 2004-03-25 | Philippe Campo | Oxidising processes by oxygen transfer within a liquid medium in a reactor under pressure |
| EP1695943A2 (en) * | 2005-02-28 | 2006-08-30 | 3V MATEX S.p..A. | Method for recovering the products of wet oxidation and using it for producing ceramic material |
| KR20080110826A (ko) * | 2006-04-19 | 2008-12-19 | 오떼베 에스아 | 자발적 가연성에 의해 필수적으로 가열된 폐수의 습식산화방법, 및 이에 상응하는 장치 |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4229296A (en) * | 1978-08-03 | 1980-10-21 | Whirlpool Corporation | Wet oxidation system employing phase separating reactor |
| DE4400243A1 (de) * | 1994-01-07 | 1995-07-13 | Bayer Ag | Verfahren zur naßoxidativen Behandlung von organischen Schadstoffen in Abwässern |
| US5614087A (en) * | 1994-07-13 | 1997-03-25 | Kenox Corporation | Wet oxidation system |
| CN1096426C (zh) * | 1995-07-28 | 2002-12-18 | 美国金波罗过滤技术有限公司 | 高浓度高固体含量液态物质的湿式氧化 |
| US5674405A (en) * | 1995-07-28 | 1997-10-07 | Modar, Inc. | Method for hydrothermal oxidation |
| US6139755A (en) * | 1997-06-14 | 2000-10-31 | Marte; Walter | Oxidation method, nozzle system and sewage treatment plant |
| JP2003312843A (ja) * | 2002-04-22 | 2003-11-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | スラリー供給システム |
| JP3909329B2 (ja) * | 2004-02-12 | 2007-04-25 | 住友重機械工業株式会社 | 排水処理装置 |
| ITMI20041239A1 (it) | 2004-06-21 | 2004-09-21 | 3V Green Eagle S P A | Procedimento di ossidazione ad umido e apparecchiatura particolarmente per realizzare tale processo |
| ITMI20041240A1 (it) | 2004-06-21 | 2004-09-21 | 3V Green Eagle S P A | Rivestimento particolare per apparecchiature per realizzare processi ossidativi e apparecchiatura comprendente tale rivestimento |
| ITMI20050306A1 (it) * | 2005-02-28 | 2006-09-01 | 3V Green Eagles S P A | Procedimento ed apparecchiatura per ossidazione ad umido di fanghi |
| TWI381883B (zh) * | 2006-03-10 | 2013-01-11 | Nippon Catalytic Chem Ind | 用於廢水處理之觸媒及使用該觸媒之廢水處理方法 |
| KR20080011826A (ko) | 2006-07-31 | 2008-02-11 | 삼성전자주식회사 | 유기 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조방법 |
| US8017089B2 (en) * | 2008-07-25 | 2011-09-13 | Eau-Viron Incorporated | Method and apparatus for conducting supercritical wet oxidation reactions contained within a fluid envelope |
| US20110217218A1 (en) * | 2010-03-02 | 2011-09-08 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Systems and Methods for Acid Gas Removal |
| JP5972805B2 (ja) * | 2013-01-23 | 2016-08-17 | 東洋紡エンジニアリング株式会社 | 窒素式脱酸素装置 |
| JP2014209899A (ja) * | 2013-04-05 | 2014-11-13 | ブルーアクア・インダストリー株式会社 | 省エネルギー陸上養殖方法及び陸上養殖施設 |
| JP6234328B2 (ja) * | 2014-06-05 | 2017-11-22 | 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 | 脱硫装置 |
| CN204185356U (zh) * | 2014-10-22 | 2015-03-04 | 北京久顺科技有限公司 | 一种新型氧化塔 |
| CN104710066A (zh) * | 2015-01-08 | 2015-06-17 | 江苏省宏观经济研究院 | 一种非并网多能源协同供电的污水处理及能量回收方法 |
| SE541230C2 (en) * | 2017-12-21 | 2019-05-07 | C Green Tech Ab | Oxidation and subsequent hydrothermal carbonization of sludge |
| SE541813C2 (en) * | 2017-12-21 | 2019-12-17 | C Green Tech Ab | Hydrothermal carbonization of sludge including recycling of a wet-oxidized fraction |
-
2016
- 2016-07-19 IT IT102016000075748A patent/IT201600075748A1/it unknown
-
2017
- 2017-07-14 CA CA3030979A patent/CA3030979A1/en active Pending
- 2017-07-14 WO PCT/IB2017/054282 patent/WO2018015859A1/en unknown
- 2017-07-14 US US16/318,442 patent/US11236000B2/en active Active
- 2017-07-14 KR KR1020197004283A patent/KR102461746B1/ko active IP Right Grant
- 2017-07-14 BR BR112019000894-2A patent/BR112019000894B1/pt active IP Right Grant
- 2017-07-14 CN CN201780056285.2A patent/CN109689581A/zh active Pending
- 2017-07-14 EP EP17751478.3A patent/EP3487816A1/en active Pending
- 2017-07-14 JP JP2019503216A patent/JP7083517B2/ja active Active
- 2017-07-14 IL IL264269A patent/IL264269B2/en unknown
-
2019
- 2019-01-15 SA SA519400903A patent/SA519400903B1/ar unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040055968A1 (en) * | 2000-12-20 | 2004-03-25 | Philippe Campo | Oxidising processes by oxygen transfer within a liquid medium in a reactor under pressure |
| EP1695943A2 (en) * | 2005-02-28 | 2006-08-30 | 3V MATEX S.p..A. | Method for recovering the products of wet oxidation and using it for producing ceramic material |
| KR20080110826A (ko) * | 2006-04-19 | 2008-12-19 | 오떼베 에스아 | 자발적 가연성에 의해 필수적으로 가열된 폐수의 습식산화방법, 및 이에 상응하는 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20210214256A1 (en) | 2021-07-15 |
| JP2019520977A (ja) | 2019-07-25 |
| SA519400903B1 (ar) | 2022-12-13 |
| IL264269B1 (en) | 2023-09-01 |
| IL264269B2 (en) | 2024-01-01 |
| WO2018015859A1 (en) | 2018-01-25 |
| BR112019000894B1 (pt) | 2023-01-31 |
| BR112019000894A2 (pt) | 2019-04-30 |
| JP7083517B2 (ja) | 2022-06-13 |
| IL264269A (en) | 2019-02-28 |
| CA3030979A1 (en) | 2018-01-25 |
| US11236000B2 (en) | 2022-02-01 |
| CN109689581A (zh) | 2019-04-26 |
| IT201600075748A1 (it) | 2018-01-19 |
| EP3487816A1 (en) | 2019-05-29 |
| KR102461746B1 (ko) | 2022-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Debellefontaine et al. | Wet air oxidation for the treatment of industrial wastes. Chemical aspects, reactor design and industrial applications in Europe | |
| CA1299844C (en) | Method and apparatus for conducting chemical reactions at supercritical conditions | |
| KR102461746B1 (ko) | 폐기물의 습식 산화를 위한 방법 및 장치 | |
| CN1136957C (zh) | 超临界反应装置及其方法 | |
| CN105621740B (zh) | 一种铁循环及污泥零排放的芬顿氧化方法及其装置 | |
| KR920002070B1 (ko) | 산화반응 촉진방법 | |
| CN101993143B (zh) | 一种利用超临界水氧化法处理碱渣废水的系统和方法 | |
| CN102515397A (zh) | 废水处理工艺和系统 | |
| CN103157405A (zh) | 液体废物处理装置 | |
| EP0362978B1 (en) | Process for treating caustic cyanide metal wastes | |
| CN1328186C (zh) | 工业有毒有害废液的处理方法 | |
| Martín et al. | Recent developments of supercritical water oxidation: a patents review | |
| US5980733A (en) | Method of removing sulfur compounds from hydrocarbon streams | |
| EP2928588A1 (en) | Methods and equipment for hydrothermal processing and disposal of highly toxic substances, waste and metal powders | |
| CN104694155A (zh) | 超声波共振脱硫电化技术反应器及反应工艺 | |
| CN105692951A (zh) | 一种铁泥循环利用的废水铁炭还原处理方法及其装置 | |
| KR100478271B1 (ko) | 습식산화방법 | |
| KR101866701B1 (ko) | 고압 반응기의 배출 시스템, 슬러지로부터 고액 슬러리를 연속적으로 제조하는 장치 및 방법 | |
| JP2014136176A (ja) | 流体浄化装置 | |
| KR102119102B1 (ko) | 고압 반응기의 배출 시스템, 염색 슬러지로부터 고액 슬러리를 연속적으로 제조하는 장치 및 방법 | |
| Schmidt et al. | The SCWO-destruction of organic compounds in the presence of salt in leachates from dump sites in the SUWOX-facility | |
| KR101824186B1 (ko) | 생산수 처리 장치 | |
| Fauvel et al. | A transpiring wall reactor with an inner alumina porous tube for supercritical water oxidation: experimental results on corrosive solvents destruction | |
| JP2008272619A (ja) | 廃棄物処理装置及び方法 | |
| LV13465B (en) | Equipment for neitralization of sulphuric acid tar |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |