一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液的制作方法
【专利摘要】本发明属于磷酸三丁酯热解焚烧工艺【技术领域】，具体涉及一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液。包括废磷酸三丁酯、乳化剂、水和固磷剂；其中：废磷酸三丁酯由作为萃取剂的纯磷酸三丁酯和作为稀释剂的煤油组成的；乳化剂选用长链脂肪醇聚氧乙烯醚，占乳化液总体的1～5wt.%，水含量占乳化液总体的10～12wt.%，固磷剂选用Ca(OH)2粉末，废磷酸三丁酯中的磷含量与Ca(OH)2中的钙含量之比为1.5～1.7。乳化剂占乳化液总体的5wt.%，水含量占乳化液总体的10wt.%，废磷酸三丁酯中的磷含量与Ca(OH)2中的钙含量之比为1.5。制备时，首先废磷酸三丁酯先和水混合；在混合后的废磷酸三丁酯和水中加入Ca(OH)2粉末；最后加入乳化剂，此时控制乳化剂的温度在70～90℃。
【专利说明】一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液
【技术领域】
[0001]本发明属于磷酸三丁酯热解焚烧工艺【技术领域】，具体涉及一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液。
【背景技术】
[0002]以磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂和煤油(OK)为稀释剂配制而成的有机相(ΤΒΡ/0Κ)，被广泛运用于核燃料工业、稀土提炼及其他化工原料萃取中。这种有机相在生产中长期循环使用，会发生降解、中毒等过程而变质。虽然通过分离提纯或化学处理等方法可以部分地回收利用，但有机相废液的产生难以避免。这种有机废液具有易燃性，适合采用焚烧法处理，可获得很高的减容比。
[0003]目前，在焚烧工艺中，已经开发出了多种类型的焚烧炉，多数焚烧炉具有固体废物焚烧和液体有机废物焚烧双重功能，但这种双重功能的焚烧炉处理效果远不如专用炉。
[0004]采用的焚烧方法主要有两种:直接焚烧法、热解焚烧法。直接焚烧法的原理是:供入过量氧气，使有机废液在高温下焚烧，有的将有机废液和固体废物混合焚烧。处理TBP时，会产生大量P2O5，进入尾气遇水生成磷酸，对设备的腐蚀非常严重，工业应用难度很大。例如法国Cadarache的专用焚烧炉和美国Mound实验室的旋风式焚烧炉。热解焚烧法的原理是:在有机废液中加入碱土金属化合物，在惰性气氛下进行热分解，磷与碱土金属作用生成固态稳定的无机磷酸盐，分离出反应器作为二次废处理，热解生成的可燃气体进入焚烧炉燃烧，这种方法很好地解决了磷酸的腐蚀问题。德国的NUKEM公司、法国SGN公司均采用这种技术。
[0005]但是，由于废有机相本身成分复杂，含有水、无机酸、金属杂质，而且TBP本身存放时间过久会降解，很难与碱土金属化合物快速、稳定地形成乳状液。因此，亟需研制一种应用于磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液，通过其对乳化剂的选择、各物质的配比和混合顺序及对乳化剂的特殊处理使其可以快速、稳定地形成乳化液。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液，通过其对乳化剂的选择、各物质的配比和混合顺序及对乳化剂的特殊处理使其可以快速、稳定地形成乳化液。
[0007]为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是:
[0008]一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液，包括废磷酸三丁酯、乳化剂、水和固磷剂；
[0009]其中:废磷酸三丁酯由作为萃取剂的纯磷酸三丁酯和作为稀释剂的煤油组成的；乳化剂选用长链脂肪醇聚氧乙烯醚，占乳化液总体的I?5wt.%，水含量占乳化液总体的10?12wt.%，固磷剂选用Ca (OH) 2粉末，废磷酸三丁酯中的磷含量与Ca (OH) 2中的钙含量之比为1.5?1.7。[0010]进一步的，如上所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液，乳化剂占乳化液总体的5wt. %，水含量占乳化液总体的IOwt. %，废磷酸三丁酯中的磷含量与Ca(OH)2中的钙含量之比为I. 5。
[0011]进一步的，如上所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液，Ca(OH)2粉末的粒径小于O. 125mm
[0012]进一步的，如上所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液的制备方法，包括以下步骤：
[0013](I)废磷酸三丁酯先和水混合；
[0014](2)在混合后的废磷酸三丁酯和水中加入Ca(OH)2粉末；
[0015](3)最后加入乳化剂，此时控制乳化剂的温度在70?90°C ;
[0016]以上所述的各步骤中物质的质量按照如下比例控制：乳化剂占乳化液总体的1.0?5. Owt. %，水含量占乳化液总体的10.0?12. Owt. %，废磷酸三丁酯中的磷含量与Ca(OH)2中的钙含量之比为I. 5?I. 7的比例选取。
[0017]通过实验，按本发明所述配方和方法配制乳液，成乳快，稳定时间长、粘度适中便于输送。实验还发现，若24小时后乳液略有分层，搅拌后可以恢复均匀性。以上特点有利于工业应用的实现。
【具体实施方式】
[0018]下面对本发明一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液进行具体说明。
[0019]本发明一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液，包括废磷酸三丁酯、乳化剂、水和固磷剂；
[0020]其中：废磷酸三丁酯由作为萃取剂的纯磷酸三丁酯和作为稀释剂的煤油组成的；乳化剂选用长链脂肪醇聚氧乙烯醚，占乳化液总体的I?5wt.%，水含量占乳化液总体的10?12wt. %，固磷剂选用Ca (OH) 2粉末，废磷酸三丁酯中的磷含量与Ca (OH) 2中的钙含量之比为I. 5?I. 7。
[0021]其中，乳化剂占乳化液总体的5wt. %，水含量占乳化液总体的IOwt. %，废磷酸三丁酯中的磷含量与Ca(OH)2中的钙含量之比为I. 5。=Ca(OH)2粉末的粒径小于O. 125mm。
[0022]如上所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液的制备方法，包括以下步骤：
[0023]( I)废磷酸三丁酯先和水混合；
[0024](2)在混合后的废磷酸三丁酯和水中加入Ca(OH)2粉末；
[0025](3)最后加入乳化剂，此时控制乳化剂的温度在70?90°C ;
[0026]以上所述的各步骤中物质的质量按照如下比例控制：乳化剂占乳化液总体的1.0?5. Owt. %，水含量占乳化液总体的10.0?12. Owt. %，废磷酸三丁酯中的磷含量与Ca(OH)2中的钙含量之比为I. 5?I. 7的比例选取。
[0027]以下是本发明技术方案的具体确定过程：
[0028]下面以TBP表示磷酸三丁酯，OK表示煤油，0-9表示乳化剂——长链脂肪醇聚氧乙烯醚。本发明在废ΤΒΡ/0Κ液体中按比例加入Ca(0H)2、H20、表面活性剂0_9并搅拌，利用
0-9的表面活性功能，将上述物质配制成均匀、稳定、粘度适中的乳状液。然后供料给热解炉，热解炉内保持缺氧状态并通入N2，在高温下使TBP热解。
[0029](I)首先研究纯ΤΒΚ/0Κ乳状液的配制和热解
[0030]1.1固磷剂用量对乳状液形成的影响
[0031]根据热解反应方程式:
[0032]2 (C4H9O) 3P0+2Ca (OH) 2 — Ca2P207+3C4H8+3C4H90H+2H20
[0033]由上述反应方程式计算可知，Ca(OH)2理论用量至少为m ea_2:mTBP=27.82:100，换算成元素钙与磷的质量之比为:m &/ηιΡ=1.30,由此可知,若m &/πιΡ < 1.30,则不能使热解产生的含磷化合物完全转变成稳定的固体。由表1可知，随着m ca/%的增加，乳状液的粘度和密度也随之增大。同时还可以看出，在热解温度一定时，热解率和固磷率开始随m JmP的增加而增高，当m Ca/mP增加到1.70后，热解率和固磷率均达99.0%以上。若再增加，因Ca(OH)2S量太多，将导致二次废物增多。同时乳状液的粘度增大，不便输送和热解。故以下试验mCa/mP选择1.70。
[0034]表1m Ca/mP比对乳状液性能的影响
[0035]
【权利要求】
1.一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液，其特征在于：包括废磷酸三丁酯、乳化剂、水和固磷剂； 其中：废磷酸三丁酯由作为萃取剂的纯磷酸三丁酯和作为稀释剂的煤油组成的；乳化剂选用长链脂肪醇聚氧乙烯醚，占乳化液总体的I?5wt. %，水含量占乳化液总体的10?12wt. %，固磷剂选用Ca(OH)2粉末，废磷酸三丁酯中的磷含量与Ca(OH)2中的钙含量之比为I. 5 ?I. 7。
2.如权利要求I所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液，其特征在于：乳化剂占乳化液总体的5wt. %，水含量占乳化液总体的IOwt. %，废磷酸三丁酯中的磷含量与Ca(OH)2中的钙含量之比为I. 5。
3.如权利要求I所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液，其特征在于：Ca (OH) 2粉末的粒径小于O. 125mm。
4.制备如权利要求I所述的一种应用于废磷酸三丁酯热解焚烧过程中的乳状液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)废磷酸三丁酯先和水混合； (2)在混合后的废磷酸三丁酯和水中加入Ca(OH)2粉末； (3)最后加入乳化剂，此时控制乳化剂的温度在70?90°C; 以上所述的各步骤中物质的质量按照如下比例控制：乳化剂占乳化液总体的I. O?`5.Owt. %，水含量占乳化液总体的10. O?12. Owt. %，废磷酸三丁酯中的磷含量与Ca(OH)2中的钙含量之比为I. 5?I. 7的比例选取。
【文档编号】B01F3/08GK103831030SQ201210474313
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月21日 优先权日:2012年11月21日
【发明者】赵宁, 周立勇, 曾凡均 申请人:中核建中核燃料元件有限公司