含氯硫的有机废液资源化处理系统及其方法与流程

文档序号:18891710发布日期:2019-10-15 21:59阅读:276来源:国知局
含氯硫的有机废液资源化处理系统及其方法与流程

本发明涉及废液回收处理技术领域,尤其涉及一种含氯硫的有机废液资源化处理系统及其方法。



背景技术:

一般的现有处理不含硫、磷、氯等的有机废液的处理方法是将废液先进行预处理再与煤粉磨制成浆液,进行焚烧分解,烟气通过净化系统进行处理,热量通过余热锅炉进行回收,只利用其热分解产生的热量,对其中含有的常规有害杂质通过烟气处理系统进行去除,以达到达标排放的要求。

而对于含硫、磷、氯等有害物质的废弃有机废液,现有采用混合焚烧或者用助燃助烧的办法,将其分解,由于担心设备的防腐性能问题,一般不进行热量及其他的回收处理,其中的较大数量的硫酸、盐酸、磷酸前驱物则需要高昂的去除成本。



技术实现要素:

本发明的主要目的在于提供一种含氯硫的有机废液资源化处理系统及其方法,旨在回收有机废液焚烧产生烟气的热量并回收氯硫,同时其整体成本低。

为实现上述目的,本发明提供一种含氯硫的有机废液资源化处理系统,包括依次连接的焚烧炉、余热锅炉、陶瓷纤维管催化除尘仓、一次吸收塔、二次吸收塔以及三次吸收塔,其中,

所述焚烧炉中设置一次燃烧室和二次燃烧室,陶瓷纤维管催化除尘仓的陶瓷纤维管上附有用于催化二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂,一次吸收塔的喷淋口连接有浓硫酸喷淋装置以吸收塔体烟气中三氧化硫,二次吸收塔的喷淋口连接有氯盐溶液喷淋装置以吸收塔体烟气中二氧化硫,三次吸收塔的喷淋口连接有喷雾装置以吸收塔体烟气中氯化氢;

有机废液在焚烧炉中进行二次燃烧产生的烟气,进入到余热锅炉中进行换热以将烟气温度降至300℃~620℃,陶瓷纤维管催化除尘仓中陶瓷纤维管将烟气除尘并将二氧化硫转化为三氧化硫,烟气经一次吸收塔吸收三氧化硫,二次吸收塔吸收二氧化硫,三次吸收塔吸收氯化氢后烟气排出。

优选地,所述含氯硫的有机废液资源化处理系统还包括与三次吸收塔的排气口连通的中和烟气处理室,中和烟气处理室的喷淋口连接有用于喷入碱液或液氨的喷淋装置以对烟气进行中和处理后排放。

优选地,所述焚烧炉设有分别与一次燃烧室和二次燃烧室连通的一次鼓风口和二次鼓风口,与一次鼓风口和二次鼓风口连通的管道上安装有用于干燥和预热进炉空气的干燥预热装置。

优选地,所述一次吸收塔、二次吸收塔以及三次吸收塔的塔顶均安装有除雾装置。

优选地,所述一次吸收塔、二次吸收塔以及三次吸收塔的废液出口均通过管道与其喷淋口连通。

本发明进一步提出一种含氯硫的有机废液资源化处理方法,包括以下步骤:

有机废液进入焚烧炉中进行燃烧,控制一次燃烧和二次燃烧的助燃空气水分含量在0.1g/nm3以下,温度控制在200℃~300℃之间,焚烧炉的二次燃烧室中温度在900℃~1200℃之间,并且控制烟气在二次燃烧室停留时间为2秒~4秒以保证有机废液的气化气热裂解充分;

有机废液焚烧后产生的烟气通过焚烧炉的排气口进入余热锅炉中进行换热以利用热量,控制余热锅炉的排气口温度在300℃~620℃之间;

经余热锅炉换热后的烟气进入陶瓷纤维管催化除尘仓中进行转化除尘,烟气中的二氧化硫经陶瓷纤维管上催化剂作用转化为三氧化硫后,进入一次吸收塔中;

烟气中的三氧化硫与一次吸收塔中喷淋的浓硫酸反应后,进入二次吸收塔中;

烟气中的二氧化硫与二次吸收塔中喷淋的氯盐溶液反应后,进入三次吸收塔中;

烟气中的二氧化硫与三次吸收塔中喷淋水反应后排出尾气。

优选地,烟气经三次吸收塔处理后,还通过中和烟气处理室进行中和处理,以吸收烟气中的酸性气体。

优选地,将进入一次吸收塔中烟气通过与经过干燥的进炉空气进行换热使其温度降低至250℃以下以避免二噁英的生成。

优选地,控制焚烧炉出气口的烟气中氧气浓度在6-11%之间。

优选地,焚烧炉中一次鼓风口和二次鼓风口的鼓风量在1:3~3:5之间,以使烟气混合均匀使二次燃烧充分燃烧。

本发明提出的有机废液资源化处理装置,通过将各设备合理布置,一方面实现回收有机废液焚烧产生热量,另一方面也减少了废气对设备的腐蚀,同时可将焚烧产生的酸性气体制成硫酸、磷酸、盐酸或其盐类,达到分离及资源化利用目的,同时其处理方法回收成本低。同时,本有机废液资源化处理装置还具有结构简单、容易实现以及工作可靠的优点。

附图说明

图1为本发明含氯硫的有机废液资源化处理系统的结构示意图;

图2为本发明含氯硫的有机废液资源化处理方法的流程示意图。

图中,10-焚烧炉,20-余热锅炉,30-陶瓷纤维管催化除尘仓,40-一次吸收塔,50-二次吸收塔,60-三次吸收塔,70-中和烟气处理室,80-循环泵。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

需要说明的是,在本发明的描述中,术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1和图2,本优选实施例中,一种含氯硫的有机废液资源化处理系统,包括依次连接的焚烧炉10、余热锅炉20、陶瓷纤维管催化除尘仓30、一次吸收塔40、二次吸收塔50以及三次吸收塔60,其中,

焚烧炉10中设置一次燃烧室和二次燃烧室,陶瓷纤维管催化除尘仓30的陶瓷纤维管上附有用于催化二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂,一次吸收塔40的喷淋口连接有浓硫酸喷淋装置以吸收塔体烟气中三氧化硫,二次吸收塔50的喷淋口连接有氯盐溶液喷淋装置以吸收塔体烟气中二氧化硫,三次吸收塔60的喷淋口连接有喷雾装置(采用纯净水作为吸收剂)以吸收塔体烟气中氯化氢;

有机废液在焚烧炉10中进行二次燃烧产生的烟气,进入到余热锅炉20中进行换热以将烟气温度降至300℃~620℃,陶瓷纤维管催化除尘仓30中陶瓷纤维管将烟气除尘并将二氧化硫转化为三氧化硫,烟气经一次吸收塔40吸收三氧化硫以制硫酸,二次吸收塔50吸收二氧化硫并制成硫酸盐,三次吸收塔60吸收氯化氢以制取盐酸后烟气排出。

焚烧炉10的设计既要满足防腐的需要,又要能够满足废液的气化及二次完全充分燃烧的要求。通过设置余热锅炉20,在炉内就可完成部分换热供汽需求,同时余热锅炉20可将出气温度控制在后段处置所需的温度内,产生的蒸汽供公司其他生产所用或其他用途。陶瓷纤维管由陶瓷细纤维丝通过合适的工艺制成半封闭的管子,一端封闭,另一端为法兰密封的通气孔,通过法兰与隔断花板联接,陶瓷纤维管的管壁有一定的厚度,废气通过陶瓷纤维管管壁,废气中的灰尘被阻隔在管壁外层。催化剂(主要成分为钒,并加有其他促进剂,进行反应为2so2+o2=2so3)通过浸渍均匀地涂抹在陶瓷细纤维上,无尘的废气通过一定厚度的陶瓷纤维管管壁,与浸渍有催化剂的陶瓷纤维有足够的接触时间,在一定的温度保证下,不易被处理的有害物质转化为相对容易处理的氧化物。转化后的废气通过陶瓷纤维管的法兰孔到达集气仓,集中后进入下一工段。本申请创造性地将陶瓷纤维管用于二氧化硫转化为三氧化硫,将不易处理的有害气体转化为相对较易吸收处理的气体,同时还达到除尘的目的,不但充分利用了废液裂解产生的余热,而且简化了工序流程,也减少所需设备数量,由于在高温运行,同时也降低了设备腐蚀的检修成本。

进一步地,本含氯硫的有机废液资源化处理系统还包括与三次吸收塔60的排气口连通的中和烟气处理室70,中和烟气处理室70的喷淋口连接有用于喷入碱液或液氨的喷淋装置以对烟气进行中和处理后排放。中和烟气处理室70排出的废水可以用于制取盐类,如亚硫酸钠。总体上所有废弃物均达标排放。

本实施例中,焚烧炉10设有分别与一次燃烧室和二次燃烧室连通的一次鼓风口和二次鼓风口,与一次鼓风口和二次鼓风口连通的管道上安装有用于干燥和预热进炉空气的干燥预热装置。通过对进炉空气进行预先脱水干燥,降低了进炉空气的含水率,并在进炉前通过合适的换热将进炉气体温度提高,以利于炉内燃烧温度的快速提高。此过程既有利于热量利用率的提高,又有利于降低对设备的腐蚀。

进一步地,一次吸收塔40、二次吸收塔50以及三次吸收塔60的塔顶均安装有除雾装置。一次吸收塔40的塔顶安装除雾设施,可以达到氯化物和硫化物、磷化物的基本分离。二次吸收塔50的塔顶安装除雾设施,一方面达到进一步净化氯化氢气体的目的,另一方面尽量减少氯化氢的损耗。

进一步地,一次吸收塔40、二次吸收塔50以及三次吸收塔60的废液出口均通过管道(经循环泵80)与其喷淋口连通,从而对喷入的吸收剂实现循环利用。

本含氯硫的有机废液资源化处理装置其工作过程如下:

有机废液进入焚烧炉10中进行燃烧,控制一次燃烧和二次燃烧的助燃空气水分含量在0.1g/nm3以下,助燃空气温度控制在200℃~300℃之间(干燥后的空气分二部分送入焚烧炉10,少部分进入焚烧炉10的下部一次燃烧室以保证燃料气化所需的温度,但要控制总氧量,保证产生的燃料气不被大量氧化,第二部分的空气即进入二次燃烧室的助燃气要求保证过量),焚烧炉10的二次燃烧室中温度在900℃~1200℃之间,并且控制烟气在二次燃烧室停留时间为2秒~4秒以保证有机废液的气化气热裂解充分;

有机废液焚烧后产生的烟气通过焚烧炉10的排气口进入余热锅炉20中进行换热以利用热量(一方面减少了设备的腐蚀,另一方面回收烟气的热量),控制余热锅炉20的排气口温度在300℃~620℃之间;

经余热锅炉20换热后的烟气进入陶瓷纤维管催化除尘仓30中进行转化除尘,烟气中的二氧化硫经陶瓷纤维管上催化剂作用转化为三氧化硫后,进入一次吸收塔40中;

烟气中的三氧化硫与一次吸收塔40中喷淋的浓硫酸反应后,进入二次吸收塔50中;

烟气中的二氧化硫与二次吸收塔50中喷淋的氯盐溶液反应后,进入三次吸收塔60中;

烟气中的二氧化硫与三次吸收塔60中喷淋水反应生成盐酸后排出尾气。

利用陶瓷纤维管的高温过滤功能,将烟气中未烧尽的物质(如碳粒)及有催化功能的飞灰在高温下过滤除去,这样可大大减少二噁英的生成。

通过控制一次燃烧和二次燃烧的助燃空气水分含量在0.1g/nm3以下,温度控制在200℃~300℃之间,即对进炉空气进行预先脱水干燥,降低了进炉空气的含水率,并在进炉前通过合适的换热将进炉气体温度提高,以利于炉内燃烧温度的快速提高。此过程既有利于热量利用率的提高,又有利于降低对设备的腐蚀。而控制焚烧炉10的二次燃烧室中温度在900℃~1200℃之间,并且控制烟气在二次燃烧室停留时间为2秒~4秒,达到充分分解燃烧气的目的。

另外,需要说明的是,本有机废液资源化处理装置也可适用于氯磷硫的有机废液处理,区别在于在焚烧炉10中烟气产物有磷化物,磷化物在一次吸收塔40中,一次吸收塔40中的产物还包括h3po3(p2o5和h2o反应生成h3po3),因此,一次吸收塔40中产物有发烟硫酸和磷酸。

通过控制余热锅炉20的排气口温度在300℃~620℃之间,该温度下通过陶瓷纤维管进行除杂与催化转化,即通过保证在较高的温度下运行,该温度在有害杂质无机酸的露点以上,可以减少对设备的腐蚀。另外,还避免了一般的除杂手段需要将温度充分降低去除尘灰等杂质,再将其加热升温到催化除杂的较高温度的过程。

本发明提出的有机废液资源化处理装置,通过将各设备合理布置,一方面实现回收有机废液焚烧产生热量,另一方面也减少了废气对设备的腐蚀,同时可将焚烧产生的酸性气体制成硫酸、磷酸、盐酸或其盐类,达到分离及资源化利用目的,同时其处理方法回收成本低。同时,本有机废液资源化处理装置还具有结构简单、容易实现以及工作可靠的优点。

本发明进一步提出一种含氯硫的有机废液资源化处理方法。

本优选实施例中,一种含氯硫的有机废液资源化处理方法,包括以下步骤:

步骤s10,有机废液进入焚烧炉10中进行燃烧,控制一次燃烧和二次燃烧的助燃空气水分含量在0.1g/nm3以下,温度控制在200℃~300℃之间,焚烧炉10的二次燃烧室中温度在900℃-1200℃,并且控制烟气在二次燃烧室停留时间为2秒~4秒以保证有机废液的气化气热裂解充分;

步骤s20,有机废液焚烧后产生的烟气通过焚烧炉10的排气口进入余热锅炉20中进行换热以利用热量,控制余热锅炉20的排气口温度在300℃~620℃之间;

步骤s30,经余热锅炉20换热后的烟气进入陶瓷纤维管催化除尘仓30中进行转化除尘,烟气中的二氧化硫经陶瓷纤维管上催化剂作用转化为三氧化硫后,进入一次吸收塔40中;

步骤s40,烟气中的三氧化硫与一次吸收塔40中喷淋的浓硫酸反应后,进入二次吸收塔50中;

步骤s50,烟气中的二氧化硫与二次吸收塔50中喷淋的氯盐溶液反应后,进入三次吸收塔60中;

步骤s60,烟气中的二氧化硫与三次吸收塔60中喷淋水反应后排出烟气。

本有机废液资源化处理方法也可适用于氯磷硫的有机废液处理,区别在于在焚烧炉10中烟气产物有磷化物,磷化物在一次吸收塔40中与吸收剂反应,一次吸收塔40中的产物还包括h3po3(p2o5和h2o反应生成h3po3),因此,一次吸收塔40中产物有发烟硫酸和磷酸,后续将一次吸收塔40的产物进行分离即可实现回收。

步骤s10中,控制焚烧炉10出气口的烟气中氧气浓度在6-11%之间。另外,控制焚烧炉10中一次鼓风口和二次鼓风口的鼓风量在1:3~3:5之间,以使烟气混合均匀使二次燃烧充分燃烧。将干燥后的空气分二部分送入焚烧炉10,少部分进入焚烧炉10的下部,保证燃料气化所需的温度,但要控制总氧量,保证产生的燃料气不被大量氧化,第二部分的空气要求保证过量,能够将二次燃烧的温度保证在900-1200℃。

步骤s40中,将进入一次吸收塔40中烟气通过与经过干燥的进炉空气进行换热使其温度降低至250℃以下以避免二噁英的生成。经过转化除尘的气体与经过干燥的进炉空气进行换热,达到初步降温和合理利用能量的目的,高温滤尘,洁净气体降温,可以大大消除飞尘对二噁英的合成催化效应,达到安全通过250-500℃的二噁英的再次合成温度窗口;在第一吸收塔中,通过93-98%的硫酸进行降温吸收其中的so3及磷的氧化物,塔顶安装除雾设施,可以达到氯化物和硫、磷的基本分离。

一次吸收塔40中,选用合适含水率的吸收剂,既保证硫、磷氧化物的吸收效率,同时控制制成酸的浓度,保证氯化氢等其他气体的逸出分离,在分离气体逸出前,通过进一步的降温除雾,防止已经成酸及溶解吸附的硫、磷氧化物的逃逸。吸收剂通过耐腐蚀酸循环泵喷入一次吸收塔40,吸收增浓后通过添有一定纯水的酸进行适当的稀释,稀释后的酸液部分通过耐腐蚀泵循环泵进入一次吸收塔40,多余部分取出进行化验,根据品质进行综合利用,可以进行进一步的净化分离制取不含氟的高品质磷酸或磷酸盐,也可以再加入工业硫酸及磷矿粉制成农用磷肥或饲料磷酸盐等。塔顶安装除雾设施,可以达到氯化物和硫、磷的基本分离。从一次吸收塔40出来的氯化氢等废气进入下一工段。本工段不追求一次将所有气体进行完全分离,只要求将含硫、磷的氧化物一起进行吸收分离,这样的工艺设计有别于一般的分离工艺,主要是为了简化设备及工序,并简化了设备的防腐要求,降低了设备投资。

从一次吸收塔40分离工段逸出的含氯化氢废气,因含有少量未经转化的二氧化硫气体,如果直接吸收,将得到品质较差的混酸,且由于盐酸的强酸性,仍然无法保证硫的达标排放,因此在二次吸收塔50中,选用合适浓度的氯化盐溶液,并添加少量的二氧化硫增强吸收剂(二次吸收塔50中,二氧化硫生成亚硫酸盐并进一步氧化为硫酸盐),在第二吸收塔内达到进一步净化氯化氢气体的目的,并做到尽量减少氯化氢的损耗,在塔顶安装合适的除雾设施。

三次吸收塔60中采用纯化水以吸收烟气中的氯化氢,得到符合市售标准的白盐酸,塔顶安装除雾设施,吸收所用纯化水可通过反渗透或离子交换法制取,制取的水要求达到相关的标准要求。从三次吸收塔60中出来的废气已基本满足排放要求。

进一步地,步骤s60后,烟气经三次吸收塔60处理后,还通过中和烟气处理室70进行中和处理,以吸收烟气中的酸性气体(包括二氧化硫、氯化氢)。吸收氯化氢气体后的废气中和烟气处理室70进行再脱硫、除酸等处理,达到达标排放标准要求,再通过合理的高度进行达标排放。

需要说明的是,对进入焚烧炉10之前的含氯硫的有机废液进行分类,并进行分析,根据分析结果,将其进行合理的配制。特别注意混合液中硫的含量的稳定(控制气相中so2体积含量为1-5%),这既可保证燃烧后的废气中二氧化硫含量的稳定,也有利用后继工序操作的平稳,同时有利于对二噁英的生成进行有效的压制,硫的存在是有利于对二噁英的压制。

焚烧炉10反应后产生的废气中,co的浓度越低燃烧就越充分,co的浓度最好控制在60mg/m3以下。另一方面控制二噁英前驱物的合成,通过控制二次燃烧室的温度达到900℃-1200℃,并且控制烟气在高温处的停留时间达到2-4秒。同时,控制氧气的浓度保持在合适的范围内,氧气浓度控制在6-11%。缩短烟气处于250-500℃温度范围的时间(或再改变烟气通过该温度窗口的条件),通过余热锅炉20将排烟温度控制在适当的温度,以配合后续工艺要求,将出气温度控制在500-550℃,不能超过550℃。

另外,一般废弃液中硫、磷、氯的含量属于中等含量,达不到常规的经济利用含量要求,如硫的常规经济含量要求为1.5%以上,对于含量在1.0-1.5%的硫,完全进行无害化处置不但处置成本高,而且不容易平稳运行和完全达标运行,并且容易造成二次污染。本处理方法将尽可能多的硫通过专用的陶瓷纤维管在较高的温度下转化为可吸收利用的三氧化硫,同时由于通过陶瓷纤管催化层的时间不长,可以控制其温升超高,防止催化剂失效,从而达到回收硫的目的,同时其回收成本低。

本发明提出的含氯硫的有机废液资源化处理方法,具有以下有益效果:

1、通过采用合适的吸收剂,在保证设备运行安全稳定的状态下,将产生的含量较高的有害气体分阶段进行冷却吸收利用,将其分离制成符合有关标准的酸或盐。对剩余的微量有害气体,采用加氨脱酸等废气处置方法,保证废气的达标排放。其间部分降温工序(一次吸收塔40中)采用进炉干冷空气进行冷却换热,使进炉空气温度得到提高,保证气化及燃烧温度快速达到相应要求;

2、本有机废液资源化处理方法,可使废弃液充分燃烧,从而减少了废气对设备的腐蚀,另外,通过多个工艺合理布置以及各工艺参数的合理控制,采用分段吸收的方法,将有机废液焚烧产生的酸性气体制成硫酸、磷酸、盐酸或其盐类,达到分离及资源化利用目的,同时其处理方法回收成本低;

3、本有机废液资源化处理方法创造性地将陶瓷纤维管用于二氧化硫转化为三氧化硫,将不易处理的有害气体转化为相对较易吸收处理的气体,同时还达到除尘的目的,不但充分利用了废液裂解产生的余热,而且简化了工序流程,也减少所需设备数量,由于在高温运行,同时也降低了设备腐蚀的检修成本。

以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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