Патент на изобретение №2180950
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОГНЕВОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ГАЛОГЕН-, СЕРА-, ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ
(57) Реферат: Изобретение относится к технологии сжигания жидких отходов и может быть использовано в химической, нефтехимической, медицинской, машиностроительной и других отраслях промышленности. Технический результат – повышение экологической эффективности процесса при одновременном улучшении экономических показателей и надежности обезвреживания отходов. Способ огневого обезвреживания отходов включает подачу в реактор отходов, нейтрализующей присадки и термическую обработку отходов при подаче в реактор топлива, воздуха и отходов, ввод нейтрализующей присадки осуществляют по ходу движения газов двумя потоками: первый поток – щелочноземельный реагент подают непосредственно в зону термической обработки отходов с температурой 800-1500oС, а второй поток – щелочной реагент – в зону дожигания высокотемпературных газообразных продуктов термической обработки, представляющую собой закрученный, циклонный, факел, при этом расход щелочноземельного реагента поддерживают на уровне 100-130 мас.% от стехиометрического количества, а расход щелочного реагента – 20-30 мас.% от стехиометрического количества. Зона термической обработки отходов представляет собой псевдоожиженный слой. Псевдоожиженный слой является вращающимся кипящим слоем. Температуру в зоне термической обработки отходов поддерживают на уровне 800-900oС. Зона термической обработки отходов представляет собой закрученный, циклонный, факел. Температуру в зоне термической обработки отходов поддерживают на уровне 1200-1500oС. 5 з.п. ф-лы. Изобретение относится к области огневого обезвреживания промышленных органических отходов и может быть использовано в химической, нефтехимической, медицинской, машиностроительной и других отраслях промышленности. Известен способ огневого обезвреживания галогенсодержащих органических отходов путем их термической обработки в токе продуктов сгорания топлива при температуре 1400-1500oС в присутствии щелочноземельного реагента – Са(ОН)2 в виде 30-35% водной суспензии (Патент России 2091107, А 62 D 3/00). В процессе обезвреживания образуются минеральные соли СаCl2, CaF2. Недостатками этого способа являются: 1) большой избыток щелочноземельного реагента сверх теоретического расхода, обусловленный протеканием относительно медленной реакции нейтрализации на поверхности частиц в отличие от скоростных газофазных реакций при использовании щелочного реагента; 2) частичный гидролиз высокотемпературных продуктов – солей по реакциям: СаCl2+Н2O–>2НCl+СаО; CaF2+H2O–>2HF+CaO, что приводит к выбросу с отходящими газами высокотоксичных газообразных кислот. Известен также способ огневого обезвреживания производственных отходов, содержащих хлор- и фторорганические соединения, путем их термической обработки в высокотемпературных продуктах сгорания топлива, характеризующийся вводом нейтрализующей присадки – щелочноземельного реагента по ходу движения газов двумя потоками, причем первый поток, соответствующий стехиометрическому количеству присадки, подают в высокотемпературные продукты сгорания топлива перед подачей отходов, а второй в количестве 30-40% от стехиометрического – в отходящие газы с температурой 800-900oС (Авторское свидетельство СССР 654831, F 23 G 7/04, 30.03.1979). Этот способ выгодно отличается от предыдущего существенным сокращением расхода щелочноземельного реагента, однако сохраняется другой недостаток – гидролиз образующихся солей СаCl2, CaF2 и выброс газообразных токсичных кислот с отходящими газами. Известен способ огневого обезвреживания галоген-, сера-, фосфорсодержащих органических отходов путем их впрыскивания в печь, нагретую до 900oС и выше, и обработки их щелочным реагентом непосредственно в печи (Авторское свидетельство СССР 281273, С 02 F 1/02, 03.12.1970). Образующиеся в процессе обезвреживания газообразные окислы и кислоты НCl, HF, SO2, Р4O10 нейтрализуются непосредственно в печи щелочным реагентом (NaOH, Na2CO3, КОН, K2СО3) с образованием минеральных солей (NaCl, Na2SO4, Na4P2O7 и др.). Недостатками известного способа являются: 1) повышенная стоимость процесса обезвреживания вследствие относительно высокой цены щелочных реагентов (NaOH, Na2CO3, КОН, K2СО3); 2) ингибирование пламени углеводородного топлива в термическом реакторе (печи) солями натрия и калия NaCl, KCl, Na2CO3, К2СО3 и замедление процесса обезвреживания отходов. Решаемая изобретением задача заключается в устранении указанных недостатков, в повышении экологической эффективности процесса при одновременном улучшении экономических показателей и надежности обезвреживания отходов. Сформулированная задача решается за счет того, что в способе огневого обезвреживания галоген-, сера- и/или фосфорсодержащих органических отходов, включающем подачу в реактор отходов, нейтрализующей присадки и термическую обработку отходов, при подаче в реактор топлива, воздуха и отходов, ввод нейтрализующей присадки осуществляют по ходу движения газов двумя потоками: первый поток – щелочноземельный реагент подают непосредственно в зону термической обработки отходов с температурой 800-1500oС, а второй поток – щелочной реагент – в зону дожигания высокотемпературных газообразных продуктов термической обработки, представляющую собой закрученный, циклонный, факел, при этом расход щелочноземельного реагента поддерживают на уровне 100-130 мас. % от стехиометрического количества, а расход щелочного реагента – 20-30 мас.% от стехиометрического количества. Зона термической обработки отходов представляет собой псевдоожиженный слой. Псевдоожиженный слой является вращающимся кипящим слоем. Температуру в зоне термической обработки отходов поддерживают на уровне 800-900oС. Зона термической обработки отходов представляет собой закрученный, циклонный, факел. Температуру в зоне термической обработки отходов поддерживают на уровне 1200-1500oС. Подача щелочноземельного реагента (Са(ОН)2, СаО или СаСО3) непосредственно в зону термической обработки отходов позволяет провести эффективное перемешивание нейтрализующего потока с продуктами сгорания отходов – кислотными газами НCl, HF, SO2, Р4O10 с образованием нетоксичных минеральных солей СаCl2, CaF2, CaSO4, Са3(РO4)2. В зависимости от температурного уровня процесса термического обезвреживания отходов и степени перегрева реагента расход щелочноземельного реагента поддерживают на оптимальном уровне 100-130% от стехиометрического количества из условия образования приведенных выше солей кальция. При расходе нейтрализующего реагента менее 100% высокотемпературные газообразные продукты содержат повышенные концентрации токсичных кислотных газов НCl, HF, SO2, Р4O10, что существенно усложняет их очистку. Избыток щелочноземельного реагента более 30% сверх стехиометрического количества нецелесообразен как по экономическим соображениям, так и из-за возможности образования плотных отложений СаСО3 по тракту охлаждения дымовых газов (СаО+СО2–>СаСО3). При обезвреживании труднодиспергируемых крупнокусковых твердых и пастообразных органических отходов зона термической обработки отходов может быть выполнена в виде реактора псевдоожиженного слоя, характеризующегося высокой интенсивностью перемешивания частиц. Для исключения возможности спекания частиц при относительно низкой температуре плавления минеральной составляющей отхода наиболее целесообразен вращающийся кипящий слой. Температуру в зоне термической обработки отходов в реакторе кипящего слоя поддерживают на уровне 800-900oС. При температурах в зоне ниже 800oС наблюдается большой механический недожог в шлаке. При температурах в зоне выше 900oС возможно шлакование слоя и нарушение процесса обезвреживания. При обезвреживании жидких, пылевидных или диспергируемых твердых или пастообразных отходов зона термической обработки отходов представляет собой закрученный, циклонный факел, характеризующийся высокой интенсивностью тепло- и массообмена тонкодисперсных капель и частиц в газовом потоке. Температурный уровень процесса термической обработки распыленных (диспергируемых) капель и частиц в закрученном потоке составляет 1200-1500oС. При температурах менее 1200oС при малом времени пребывания частиц отходов в закрученном факеле не обеспечивается выгорание супертоксичных органических соединений (полихлорированных бифенилов, диоксинов и фуранов). Поддержание температуры в закрученном, циклонном факеле зоны термической обработки отходов выше 1500oС приводит к перерасходу топлива на процесс обезвреживания и повышению концентраций NOx. На выходе из зоны термической обработки отходов содержится некоторое количество кислотных газов НCl, HF, SO2, Р4O10, что обусловлено протеканием процесса гидролиза минеральных продуктов СаCl2 и CaF2 и проскоком непрореагировавших окислов и кислот с дымовыми газами. В зону дожигания газообразных продуктов обезвреживания, содержащих СО, СmНn, СН4 и т.д. подают второй поток нейтрализующего реагента – раствор NaOH или Na2СО3 в количестве 20-30% от стехиометрического расхода из условия образования минеральных солей NaCl, Na2SO4, Na4P2O7 и др. Щелочной реагент в зоне дожигания взаимодействует с остатками кислых газов НCl, HF, SO2, Р4O10 с получением вышеупомянутых солей. Расход щелочного реагента менее 20% может оказаться недостаточным для полной ликвидации токсичных окислов и кислот. Избыток щелочного реагента выше 30% нецелесообразен по экономическим соображениям, т. к. реакция нейтрализации осуществляется, в основном, в газовой фазе с высокой интенсивностью при незначительном локальном избытке реагента. Этому способствует организация зоны дожигания высокотемпературных газов в виде закрученного, циклонного факела. Оптимальный температурный уровень дожигания и нейтрализации газообразных продуктов в зоне дожигания – 1200-1300oС. Снижение температуры в зоне дожигания менее 1200oС может привести к выбросу из установки огневого обезвреживания оксида углерода СО. Превышение температуры газов в зоне дожигания более 1300oС приводит к перерасходу топлива и дополнительному окислению атмосферного азота и выбросу NOx с дымовыми газами. Пример 1. Огневое обезвреживание жидкого отхода – лекарственного препарата с истекшим сроком годности – фторотана С2НClBrF3. Предварительно жидкий отход смешивается с щелочноземельным реагентом Са(ОН)2. Расход смеси в циклонную печь составляет 30 кг/ч, причем избыток Са(ОН)2 сверх стехиометрического поддерживается на уровне 20%. В объеме печи при температуре отходящих газов 1250oС осуществляется полное окисление фторотана и нейтрализация кислотных газов НCl, HF с образованием СаCl2, СаF2. Состав отходящих из циклонной печи гaзoв, (oб.%): CO2 9,0%; O2 3,0%; СO 80 мг/м3; NOx 150 мг/м3; НCl 195 мг/м3; HF 20 мг/м3. В зоне дожигания отходящих газов, представляющей собой прямоугольный кирпичный газоход, подается второй поток нейтрализующей присадки 10%-ый раствор карбоната натрия, причем расход Na2CO3 составляет 20% от стехиометрического количества. В газообразных продуктах обезвреживания при температуре на выходе из камеры дожигания 1200oС кислотные газы НCl, HF, не обнаружены. Молекулярный бром улавливается в системе мокрой очистки газов. Пример 2. Огневое обезвреживание пастообразных серафосфорсодержащих отходов (содержание серы 5,75%, фосфора 8,75%). Отходы подаются в реактор вращающегося кипящего слоя с нагрузкой 24 кг/ч в смеси с известью СаО, причем избыток щелочноземельного реагента сверх стехиометрического составляет 30%. При температуре в реакторе 920oС осуществляется обезвреживание органических веществ и нейтрализация кислотных газов SO2, SO3, Р4O10 с образованием солей CaSO4, Са3(РO4)2. Остатки кислотных газов подвергают нейтрализации 17%-ым водным раствором Na2СО3 в циклонной камере дожигания при температуре 1250oС. Расход щелочного реагента составляет 30% от стехиометрического расхода. Состав газообразных продуктов обезвреживания: CO2 8,6 об.%; O2 5,7 об.%; СO 0,0 об.%; NO 69 ppm; SO2 48 мг/м3. Формула изобретения
PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение
Номер и год публикации бюллетеня: 4-2004
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 15.10.2003 № 17528
Извещение опубликовано: 10.02.2004
MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за
Дата прекращения действия патента: 12.10.2007
Дата публикации: 10.03.2011
|
||||||||||||||||||||||||||