一种含有机溶剂的纤维素废物的环保处理装置及方法与流程

本发明涉及工业废物处理技术领域，具体是一种含有机溶剂的纤维素废物的环保处理装置及方法。

背景技术：

在以纤维素为原料的化工生产中，往往需要使用乙酸、丙酮、三氯甲烷等有机溶剂对纤维素衍生物进行溶解，使用后的有机溶剂经过萃取、蒸馏回收后会剩下有机废物，这些有机废物的组成为纤维素衍生物、有机磷酸盐及残留的有机溶剂等，外观为黑色黏稠状液体，其中混有固体残渣，具有较大的刺激性气味和腐蚀性，在环保划分上属于《国家危险废物名录》中所列危险废物。

由于这类有机废物中含有有机磷酸盐，因此通常的微生物分解方法难以分解，也不宜采用废水处理。目前对于这类含有机溶剂的纤维素废物的处理方法有以下两种：

1、焚烧处理，即将含有机溶剂的纤维素废物投至焚烧炉内，用1100～1400℃的明火焚烧。焚烧处理的缺点是：加热温度高达上千摄氏度，需要耗费较多燃料；这类废物中含有的有机溶剂被直接焚烧掉，造成能源浪费；由于这类废物中含有纤维素且液体黏性较大，在蒸馏时易结块，经常堵塞配套的加料设备和管道。

2、对具有酸性的这类废物，先用石灰中和，再作为一般固体废物进行填埋等处理。这种处理方法的缺点是：由于该类有机废物中含有易挥发有机物，会造成周边环境voc(即挥发性有机化合物)的含量上升；用石灰中和时会产生大量热量和粉尘，对周边环境造成不利影响；同样由于这类废物中含有纤维素且液体黏性较大，在蒸馏时易结块，经常堵塞配套使用的设备和管道。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种含有机溶剂的纤维素废物的环保处理装置及方法，可实现对含有机溶剂的纤维素废物的分离处理和再利用，有利于环境保护和节能减排。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种含有机溶剂的纤维素废物的环保处理装置，包括原料罐、过滤机构、破碎机构、干燥箱、voc气体回收机构、残渣回收机构和有机溶剂回收机构，所述的原料罐经所述的破碎机构与所述的过滤机构相连，所述的过滤机构的排渣口与所述的原料罐的入口相通，所述的干燥箱为密闭的干燥箱，所述的过滤机构的排液口与所述的干燥箱相通，所述的干燥箱经卸料器与所述的残渣回收机构相通，所述的干燥箱经冷凝器与所述的voc气体回收机构和所述的有机溶剂回收机构相通，连接所述的冷凝器和voc气体回收机构的管路上安装有真空泵，所述的干燥箱用于在微负压下分段加热来自所述的过滤机构的废液，所述的干燥箱加热废液产生的残渣由所述的残渣回收机构回收，所述的干燥箱加热废液产生的大部分气体由冷凝器冷却为液态有机溶剂并由有机溶剂回收机构回收，剩余的少部分气体经真空泵抽入voc气体回收机构，由voc气体回收机构排气洗涤为废水。

本发明处理装置，通过破碎机构和过滤机构将含有机溶剂的纤维素废物破碎后通入干燥箱内在微负压下分段加热并分离残渣、voc气体和有机溶剂，可避免管路堵塞，防止voc气体挥发至外界环境中，并有效回收液态有机溶剂，减少资源浪费。

分离得到的残渣为黑色固体，无腐蚀性，含水量满足要求，不会造成粉尘污染。此外，干燥箱在微负压下分段加热废液，在防止voc气体向外挥发的同时，可降低干燥箱内有机溶剂的汽化温度，最高在一百余摄氏度温度下即可实现有机溶剂的汽化，从而减少能源投入。

作为优选，所述的干燥箱内设置有加热板、温度控制系统和压力控制系统，所述的温度控制系统可实现对所述的加热板不同部位的分段控温，所述的加热板上绕设有履带，所述的加热板的末端安装有刮板，所述的干燥箱的前侧与所述的过滤机构的排液口相通，所述的卸料器安装在所述的干燥箱的后侧，所述的干燥箱的顶壁的中后段连接有排气管道，所述的排气管道与所述的冷凝器相通，所述的排气管道在干燥箱的顶壁的连接位置与干燥箱的前侧的距离为干燥箱长度的1/2～2/3。履带由耐酸蚀的材料制成，如特氟龙ptfe。随着加热的进行，附着在履带上的带黏性的废液逐渐干化并失去黏性，最后被刮板剥离，不会粘附在履带上。温度控制系统和压力控制系统采用现有技术。通过温度控制系统和压力控制系统可有效控制干燥箱内的温度和压力，确保对废液的顺利加热和分离。通过限定排气管道在干燥箱的顶壁的连接位置，并结合分段加热，可确保回收的液态有机溶剂的纯度。如果排气管道在干燥箱的顶壁的连接位置太靠近干燥箱前侧，干燥箱前段的废液有可能溅入排气管道，影响回收液态有机溶剂的纯度。

作为优选，所述的干燥箱的前侧安装有喷嘴，所述的喷嘴与所述的过滤机构的排液口相通，所述的喷嘴位于所述的加热板的上方。进一步地，所述的喷嘴与一驱动机构相连，所述的驱动机构用于驱动所述的喷嘴来回移动，所述的喷嘴的移动方向与所述的履带的传动方向相垂直。通过喷嘴将废液施加至履带上，并通过驱动机构控制喷嘴的移动方向，可使废液在履带上分布均匀、厚度一致，提高对废液的分离处理效率。本发明中的驱动机构采用现有技术。

作为优选，所述的加热板的数量为多块，多块所述的加热板上下和/或左右并行设置，每块所述的加热板均配有所述的喷嘴和所述的温度控制系统。多块加热板可同时加热更多废液，进一步提高对废液的分离处理效率。

作为优选，所述的破碎机构包括第一破碎机和第二破碎机，所述的第一破碎机安装在所述的原料罐的出口与所述的过滤机构的入口之间，所述的第二破碎机安装在所述的过滤机构的排渣口与所述的原料罐的入口之间。原料罐、第一破碎机、过滤机构和第二破碎机构成一物料循环过滤和破碎回路，可确保后续进入干燥箱的物料中不含较大的块状固体，更好地避免干燥机进料管路堵塞。

进一步地，所述的过滤机构的排液口先后经搅拌装置、第三破碎机和若干螺杆泵与所述的干燥箱相通。在第一破碎机和第二破碎机进行前段破碎的基础上，进一步设置第三破碎机，第三破碎机与第一破碎机和第二破碎机可实现对物料的多级破碎，起到更好的防止管路堵塞的作用。

作为优选，所述的原料罐的出口与所述的过滤机构的入口之间的管路上连接有清洗水管道，所述的清洗水管道用于向该处理装置提供清洗水。在需要对该处理装置进行检维修或进行其他组分的废物处理前，可通过清洗水管向该处理装置冲水清洗，操作方便。

一种含有机溶剂的纤维素废物的环保处理方法，利用上述环保处理装置处理含有机溶剂的纤维素废物，处理过程为：将含有机溶剂的纤维素废物经所述的原料罐通入该处理装置，经破碎和过滤后，使滤液进入所述的干燥箱，通过所述的真空泵对所述的干燥箱抽真空，再通过所述的干燥箱对滤液进行分段加热，将加热产生的残渣经所述的卸料器进入所述的残渣回收机构，同时将加热产生的大部分气体通过所述的真空泵抽入所述的冷凝器，由所述的冷凝器冷却为液态有机溶剂并通入所述的有机溶剂回收机构，将加热产生的少部分气体通入所述的voc气体回收机构，由voc气体回收机构排气洗涤为废水。

作为优选，上述环保处理方法，在处理过程中，通过所述的真空泵将所述的干燥箱抽真空至-80～-100.1kpa的真空度；按所述的干燥箱内的物流方向，所述的干燥箱内的分段加热区分为3段或在3段的基础上再增加1段共4段，其中，第1段的加热温度为所述的纤维素废物中所含有机溶剂的沸点以下0～50℃，第2段的加热温度为所述的纤维素废物中所含有机溶剂的沸点以上10～40℃，第3段的加热温度为所述的纤维素废物中所含有机溶剂的沸点以下10～50℃，第4段的加热温度为所述的纤维素废物中所含有机溶剂的沸点以下60～100℃。将干燥箱内的分段加热区分为3段或4段的温度梯度，并区别限定各段温度，可防止因废液喷溅进入排气管道而影响回收的液态有机溶剂的纯度。第1段缓慢加热物料，防止飞溅，以物料出现微沸腾为宜；第2段加热是为了将物料中的有机溶剂彻底蒸馏出来；第3段缓慢降温加热，可使固体残渣更彻底地被剥离。在上述3段加热的基础上，增加第4段加热可获得更好的剥离效果。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明公开的含有机溶剂的纤维素废物的环保处理装置及方法可实现对含有机溶剂的纤维素废物的分离处理和再利用，有利于环境保护和节能减排。本发明处理装置通过破碎机构和过滤机构将含有机溶剂的纤维素废物破碎后通入干燥箱内在微负压下分段加热并分离残渣、voc气体和有机溶剂，可避免管路堵塞，防止voc气体挥发至外界环境中，并有效回收液态有机溶剂，减少资源浪费。分离得到的残渣为黑色固体，无腐蚀性，含水量满足要求，不会造成粉尘污染。此外，干燥箱在微负压下分段加热废液，在防止voc气体向外挥发的同时，可降低干燥箱内有机溶剂的汽化温度，最高在一百余摄氏度温度下即可实现有机溶剂的汽化，从而减少能源投入。本发明公开的利用上述处理装置进行的环保处理方法，可操作性强，在实际应用中，根据纤维素废物所含有机溶剂的组分和含量的不同，通过调整处理过程中干燥箱的真空度及干燥箱内的各段加热温度，即可实现对不同纤维素废物的环保处理。

附图说明

图1为实施例中环保处理装置的结构连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：含有机溶剂的纤维素废物的环保处理装置，如图1所示，包括原料罐1、过滤机构2、破碎机构、干燥箱4、voc气体回收机构5、残渣回收机构6和有机溶剂回收机构7，原料罐1经破碎机构与过滤机构2相连，过滤机构2的排渣口21与原料罐1的入口相通，干燥箱4为密闭的干燥箱4，过滤机构2的排液口22与干燥箱4相通，干燥箱4经卸料器61与残渣回收机构6相通，干燥箱4经冷凝器51与voc气体回收机构5和有机溶剂回收机构7相通，连接冷凝器51和voc气体回收机构5的管路上安装有真空泵52，干燥箱4用于在微负压下分段加热来自过滤机构2的废液，干燥箱4加热废液产生的残渣由残渣回收机构6回收，干燥箱4加热废液产生的大部分气体由冷凝器51冷却为液态有机溶剂并由有机溶剂回收机构7回收，剩余的少部分气体经真空泵52抽入voc气体回收机构5，由voc气体回收机构5排气洗涤为废水。

实施例1中，干燥箱4内设置有加热板41、温度控制系统42和压力控制系统43，温度控制系统42可实现对加热板41不同部位的分段控温，加热板41上绕设有履带44，加热板41的末端安装有刮板45，干燥箱4的前侧与过滤机构2的排液口22相通，卸料器61安装在干燥箱4的后侧，干燥箱4的顶壁的中后段连接有排气管道46，排气管道46与冷凝器51相通，排气管道46在干燥箱4的顶壁的连接位置与干燥箱4的前侧的距离为干燥箱4长度的1/2～2/3；干燥箱4的前侧安装有喷嘴47，喷嘴47与过滤机构2的排液口22相通，喷嘴47位于加热板41的上方，喷嘴47与一驱动机构(图中未示出)相连，驱动机构用于驱动喷嘴47来回移动，喷嘴47的移动方向与履带44的传动方向相垂直。

实施例1中，加热板41的数量为2块，2块加热板41上下并行设置，每块加热板41均配有喷嘴47和温度控制系统42。

实施例1中，破碎机构包括第一破碎机31和第二破碎机32，第一破碎机31安装在原料罐1的出口11与过滤机构2的入口20之间，第二破碎机32安装在过滤机构2的排渣口21与原料罐1的入口之间；过滤机构2的排液口22先后经搅拌装置23、第三破碎机24和两个螺杆泵25与干燥箱4相通。

实施例1中，原料罐1的出口11与过滤机构2的入口20之间的管路上连接有清洗水管道8，清洗水管道8用于向该处理装置提供清洗水。

实施例2：含有机溶剂的纤维素废物的环保处理方法，利用实施例1的环保处理装置处理含15～35wt％的乙酸水溶液及少量有机磷酸盐(5wt％以上)、乙酸乙酯、苯的纤维素废物，处理过程为：将5.2吨上述纤维素废物连续通入原料罐1，经破碎和过滤后，使滤液进入干燥箱4，通过真空泵52将干燥箱4抽真空至-80～-100.1kpa的真空度，再通过干燥箱4对滤液进行分段加热，将加热产生的残渣经卸料器61进入残渣回收机构6，同时将加热产生的大部分气体通过真空泵52抽入冷凝器51，由冷凝器51用3～10℃的冷水冷却为液态有机溶剂并通入有机溶剂回收机构7，将加热产生的少部分气体通入voc气体回收机构5，由voc气体回收机构5排气洗涤为废水。

实施例2的处理过程中，按干燥箱4内的物流方向，干燥箱4内的分段加热区分为4段，其中，第1段的加热温度为80～120℃，第2段的加热温度为130～150℃，第3段的加热温度为纤80～100℃，第4段的加热温度为30～50℃。

实施例2的环保处理方法对上述纤维素废物的处理结果见表一。

表一