多层流化床蒸汽重整设备以及处理废树脂的方法与流程

本发明属于化工领域，具体涉及一种多层流化床蒸汽重整设备以及处理废树脂的方法。

背景技术：

随着我国核技术的发展，在核电厂运行、核燃料循环、放射性废液处理、核设施去污与退役、同位素生产与应用和核化学、放射化学实验等过程中，会产生含有放射性的核废物，如离子交换树脂、活性炭、过滤器滤芯、废有机溶剂、劳保用品等。其中，废树脂放射性活度约占核电废物总放射性的80％。目前，我国对放射性废树脂的处置主要采用水泥固化法，即用水泥、矿粉等配制固化剂直接固化未经特殊处理的废树脂，再封装、掩埋。这种方法成本低、操作简单，但是具有废弃物体积增容大、核素抗浸出性能低、树脂包容量小等缺点，无法满足我国日益增长的放射性废树脂处理需求和环保要求。

流化床蒸汽重整技术是在高温条件下，废树脂发生裂解、矿化等复杂反应产生矿物残渣如金属氧化物或碳化物，再对残渣进行后处置的方法。蒸汽重整技术能将有机树脂完全转化为无机物，放射性元素富集在矿化物中，生成的矿化物结构耐久性、稳定性好，核素抗浸出性能高，可以达到安全减容的目的。该方法具有显著的减容效果，废物体积能减至处理前的1/10～1/5。而且处理过程中不会产生二次污染，裂解后产生的合成气经处理后可转化为N₂、CO₂和水，基本无废液生成，安全无污染。流化床蒸汽重整技术具有反应温度较焚烧低、尾气处理更简单、废渣较玻璃固化体更为稳定、不产生液体废物等优势，在国外核电厂中低水平放射性废物的处理领域的应用已有多年历史。

流化床蒸汽重整技术可以在一个流化床反应器中实施，也可以在多个串联的流化床反应器中实施，如美国专利US6084147、US7011800所述。在流化床蒸汽重整反应器中，当废树脂发生裂解和矿化反应时，还会发生含碳物质燃烧反应、还原反应等多种不同类型的反应。这些反应过程相互耦合，一旦流化床反应器操控不好，极易形成局部热点或生产粘性物质，导致流化颗粒团聚结块，轻则影响流化质量和反应效果，重则会导致失流化停车。因此，急需开发新型的流化床反应器及放射性废树脂处理方法，提高流化床反应器的运行稳定性和废树脂的处理效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种采用多层流化床蒸汽重整设备处理废树脂的方法及其设备，通过对流化床蒸汽重整反应过程的解耦和反应温度及其分布的优化控制，提高流化床反应器的运行稳定性和反应效率，获得核素抗浸出性能高、减容比大的固体产物。

本发明提供了一种使用多层流化床蒸汽重整设备处理废树脂的方法，包括，以废树脂、含碳物质、矿化剂、添加剂、催化剂为原料，以水蒸气和/或空气和/或氧气和/或氮气作为流化气体，在含有惰性床层的流化床反应器中以及高温条件下，废树脂发生裂解反应变成小分子有机物以及矿化反应生成包容金属元素的矿化颗粒。其中，蒸汽重整反应设备为多层流化床反应器，通过在流化床反应器中设置分布板和溢流管，将流化床反应器分为至少两个独立的床层；将废树脂、催化剂、添加剂和矿化剂加入上方床层，发生裂解反应和/或矿化反应和/或还原反应，生成矿化颗粒和裂解气；在下方床层中加入含碳物质反应供热；反应生成的矿化颗粒在重力的作用下经溢流管向下流动，最后从流化床反应器底部排出；反应生成的气体从流化床反应器顶部排出，经过滤器除去粉尘后，送入焚烧炉焚烧，再经碱洗、干燥后排放气或排火炬。但需要指出的是，后续的气体处理可按照实际工况进行选择，不作为限定。

所述的含碳物质进入多层流化床反应器最下方的第一床层，在第一床层中与氧气和/或水蒸汽发生反应。所述的含碳物质还可以进入除第一床层以外的其他床层，在其他床层中作为还原剂。

C+O₂→CO₂

C+H₂O→H₂+CO

CO+H₂O→CO₂+H₂

CO+O₂→CO₂

H₂+O₂→H₂O

所述的废树脂、矿化剂、添加剂、催化剂等原料进入除第一床层以外的其他床层，在其他床层中发生裂解反应和/或矿化反应和/或还原反应等，生成矿化颗粒和裂解气。作为一种优选方式，废树脂和催化剂加入最上方的若干床层，将添加剂和矿化剂加入废树脂所在层和含碳物质所在层之间的一层或多层中。所述的树脂发生裂解反应，生成小分子化合物，释放出放射性元素、阴阳离子等。

C_xH_yO_zS_m→C+CH₄+CO+H₂+SO_n+etc

C_xH_yO_zN_m→C+CH₄+CO+H₂+NO_n+etc

所述的矿化剂、添加剂等原料进入除第一床层以外的其他床层，在其他床层中发生矿化反应生成矿化颗粒，完成对放射性元素、阴阳离子等的包容吸附。

2NaOH+Al₂O₃·2SiO₂→2NaAlSiO₄+H₂O

8NaOH+2Cl^-+3(Al₂O₃·2SiO₂)→Na₆Al₆Si₆O₂₄(2NaCl)+3H₂O+2OH^-

所述的多层流化床反应器的温度控制非常重要。如果温度过高，一方面会导致放射性核素挥发，导致包容效果差，造成放射性污染；另一方面，反应生成的金属盐会熔融导致流化颗粒团聚结块，造成流化床反应器失流化。如果温度过低，裂解反应副产物增多，也会导致结焦结块。由于矿化反应和裂解反应均为吸热反应，需利用含碳物质的燃烧反应来提供热量。一种优选的温度控制方案是所述的多层流化床反应器中从下至上各个床层的温度逐渐降低。一般的，通过调节各个床层的进料流量、进料温度、气体配比等方法来调节各个床层的温度。一种优选的方案是在每个床层中设置至少一个换热装置，用于控制床层温度。该换热装置可以从床层移走热量，也可以向床层输入热量。换热介质可以选用工业装置通常使用的循环水、不同压力等级的蒸汽、不同温度的气体、熔盐等。还可以使用电加热等常用的加热手段。

所述的多层流化床反应器的压力控制也非常重要，可以在负压条件下操作，也可以在常压或高压条件下操作。推荐的压力范围为0.001～10MPaA，优选0.01～1MPaA，更优选0.09～0.1MPaA。在负压条件下操作可以避免放射性核素的泄露，提高系统的安全性。

所述的流化气体由氮气和/或氧气和/或水蒸汽和/或CO和/或CO₂和/或H₂组成。所述的流化气至少进入多层流化床反应器最下方的第一床层。一种优选的进气方式是部分流化气进入第一床层，部分流化气进入其它床层。进入各个床层的流化气的流量及组成根据反应要求和温度控制要求确定。

所述的多层流化床反应器中装填有惰性颗粒，该颗粒只作为流化介质，不参与化学反应。一种优选的实施方式是在各个床层中都装有惰性颗粒。另一种优选的实施方式是除第一床层以外，其它床层中都装填有惰性颗粒。

所述的废树脂、矿化颗粒在反应器内的停留时间需要严格控制。停留时间过短，反应不能充分进行；停留时间过长，反应器效率太低。废树脂和矿化颗粒的停留时间为1s～10hr，优选10s～2hr，更优选1min～30min。

本发明还提供了一种优选的使用所述的多层流化床蒸汽重整反应器优选结构处置废树脂的方法，其特征在于：所述多层流化床分为三个床层，从上至下依次为第三床层、第二床层、第一床层。其中，第一床层的温度为750～1000℃、第二床层的温度为500～750℃、第三床层的温度为200～500℃。所述废树脂和催化剂加入第三床层，在所述第三床层中发生官能团脱除反应，固体产物经溢流管进入第二床层；在所述第二床层中发生废树脂的骨架裂解反应并释放出放射性核素、阴阳离子等；所述矿化剂、添加剂等加入第二床层，在所述第二床层中发生矿化反应，放射性核素和阴阳离子在矿化反应中被矿化产物包裹形成固体颗粒，矿化颗粒经溢流管进入第一床层；所述含碳物质加入第一床层，在所述第一床层中含碳物质与水蒸汽、氧气等反应。在每个床层中分别设置至少一个换热装置，用于控制床层温度。所述第三床层的温度通过调节进入第三床层的蒸汽温度、可参与氧化反应的碳粉量和/或氧气流量和/或换热装置换热能力控制；第二床层的温度通过调节进料流量和/或进料温度和/或换热装置换热能力和/或参与氧化反应的碳粉量控制；第一床层的温度通过调节进入第三床层的碳粉量和/或氧气流量和/或水蒸气流量和/或换热装置换热能力控制。

本发明还提供了一种用于所述废树脂处理方法的多层流化床反应器，包括流化床反应器塔体以及设置在塔体内的气体分布板和溢流管：在塔体内，从所述塔体的塔底到塔顶，以所述气体分布板为界可分为第一腔室、第二腔室，第一腔室与第二腔室通过气体分布板及设置在所述气体分布板上的溢流管连通。通过在流化床反应器塔体内设置气体分布板，使得进入塔顶和气体分布板之间的第二床层的流化气体与反应物接触发生反应，产生的第一气体产物由塔顶的顶部开口排出，第一固体产物通过溢流管进入气体分布板和塔底之间的第一床层，并与流化气体接触反应；第一床层中加入的含碳物质与流化气体反应生成气体，第一固体产物也会发生反应生成部分气体，所产生的第二气体产物进入第二床层，第二固体产物进入塔底由底部开口回收。如此可以将塔顶和塔底之间的腔室分成至少两个温度不同的区域，通过使所述第一床层的反应温度高于所述第二床层的反应温度，并回收第二固体产物，可以获得核素抗浸出性能高、减容比大的固体产物。

本发明还提供了另一种用于所述废树脂处理方法的多层流化床反应器，包括流化床反应器塔体以及设置在塔体内的第一气体分布板、第二气体分布板以及隔板：在塔体内，从所述塔体的塔底到塔顶以所述隔板、第二气体分布板、第一气体分布板为界可分为第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室；第一腔室和第二腔室通过隔板隔离，第一腔室与第三腔室通过设置在所述第二气体分布板上的溢流管连通，第二腔室与第三腔室通过第二气体分布板连通，第三腔室和第四腔室通过设置所述第一气体分布板和设置在所述第一气体分布板上溢流管连通。

虽然上述仅提供了两层和三层流化床的形式，但事实上还可以在流化床反应器塔体中设置更多的床层。

本发明具有如下特点：将氧化反应、还原反应、裂解反应和矿化反应放在不同的床层中完成，避免各个反应之间的相互影响，使反应过程的可控性大幅提高；通过控制各个床层的温度分布和产物分布，避免颗粒团聚结块，大幅提高流化床反应器的运行稳定性；可以获得减容比大、放射性核素捕获率高以及核素抗浸出性能高的产物。

附图说明

图1为本发明提供的一种多层流化床蒸汽重整反应器的结构示意图。

图2为本发明提供的另一种多层流化床蒸汽重整反应器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合图1和图2对本发明提供的所述多层流化床蒸汽重整设备以及处理废树脂的方法进行详细地描述。

如图1所示，根据本发明的多层流化床蒸汽重整设备包括流化床反应器塔体1以及设置在塔体1内的气体分布板2和溢流管3，其中，在塔体1内，从所述塔体的塔底到塔顶，以所述气体分布板2为界可分为第一腔室、第二腔室，第一腔室与第二腔室通过气体分布板2及设置在所述气体分布板2上的溢流管3连通。在所述第二腔室的塔体1的侧壁上设置有第一开口6、第二开口7和第四开口9，在所述第二腔室的塔体1的侧壁上设置有第三开口8、第五开口10和第六开口11。在塔体顶部还设置有气体出口4，在塔体底部设置有固体出口5。

如图2所示，根据本发明的一种优选的多层流化床蒸汽重整设备包括：设置于塔体1内的第一气体分布板2、第二气体分布板15、隔板17、第一溢流管3、第二溢流管16。其中，从所述塔体1的塔底到塔顶以所述隔板17、第二气体分布板15、第一气体分布板2为界可分为第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室；第一腔室和第二腔室通过隔板17隔离，第一腔室与第三腔室通过设置在所述第二气体分布板15上的第二溢流管16连通，第二腔室与第三腔室通过第二气体分布板15连通，第三腔室和第四腔室通过所述第一气体分布板2和设置在所述第一气体分布板上的第一溢流管3连通。在所述第二腔室的塔体1的侧壁上设置有第七开口12、第八开口13和第九开口14，在所述第三腔室的塔体1的侧壁上设置有第二开口7、第三开口8、第五开口10和第六开口11，在所述第四腔室的塔体1的侧壁上设置有第一开口6和第四开口9。在塔体顶部还设置有气体出口4，在塔体底部设置有固体出口5。

如图2所示，所述的多层流化床蒸汽重整反应器塔体1中，塔体的塔顶到所述隔板17之间的塔体直径大于塔底到所述隔板17之间的塔体直径，其比例为1:(0.3～1.0)。所述塔体1中第一气体分布板2和所述第二气体分布板15上均开有小孔，小孔孔径为0.1～5mm，开孔率为1％～5％。一种优选的方案是选用侧孔型气体分布板，在通气孔的上方安装风帽。可以选用已知的风帽结构。优选的风帽结构是风帽顶部为锥形，且其倾斜角大于物料堆积角。

所述塔体1的塔顶到所述第一开口6的垂直距离a、塔体1的塔顶到所述第二开口7的垂直距离b、塔体1的塔顶到所述第三开口8的垂直距离c、塔体1的塔顶到所述第四开口9的垂直距离d、塔体1的塔顶到所述第五开口10的垂直距离e、塔体1的塔顶到所述第六开口11的垂直距离f、塔体1的塔顶到所述第七开口12的垂直距离g、塔体1的塔顶到所述第八开口13的垂直距离h、塔体1的塔顶到所述第九开口14的垂直距离i之间优选满足：a:b:c:d:e:f:g:h:i＝1:(2～4):(2～5):(1～1.5):(2～3):(2～4):(6～8):(6～9):(8～10)。所述第四腔室、第三腔室、第二腔室和第一腔室的体积比为1:(1～1.6):(1～1.7):(0.4～1)。

所述塔体1的塔顶到所述溢流管3上管口的垂直距离A、塔体1的塔顶到所述第一气体分布板2的垂直距离B之间满足：A:B＝1:(1～1.5)，塔体1的塔顶到所述溢流管3下管口的垂直距离C、塔体1的塔顶到所述第二气体分布板15的垂直距离D之间满足：C:D＝1:(1～1.3)；塔体1的塔顶到所述溢流管16上管口的垂直距离a、塔体1的塔顶到所述第二气体分布板15的垂直距离b之间满足：a:b＝1:(1～1.3)，塔体1的塔顶到所述隔板17的垂直距离c、塔体1的塔顶到所述溢流管16下管口的垂直距离d之间满足：c:d＝1:(1～1.2)。

本发明还提供了一种使用多层流化床蒸汽重整设备处理废树脂的方法，该方法包括以废树脂、含碳物质、矿化剂、添加剂、催化剂为原料，以水蒸气和/或空气和/或氧气和/或氮气和/或CO和/或CO₂和/或H₂作为流化气体，在含有惰性颗粒床层的流化床反应器中以及高温条件下，废树脂发生裂解反应变成小分子有机物并释放出放射性元素，同时发生矿化反应生成包容阴阳离子和放射性元素的矿化颗粒，含碳物质与氧气和/或水蒸汽发生反应提供热量。其中，蒸汽重整反应设备为多层流化床反应器，通过在流化床反应器中设置分布板和溢流管，将流化床反应器分为至少两个独立的床层；将废树脂、催化剂、添加剂和矿化剂加入上方床层，发生裂解反应和/或矿化反应和/或还原反应，生成矿化颗粒和裂解气；在下方床层中加入含碳物质反应供热；反应生成的矿化颗粒在重力的作用下经溢流管向下流动，最后从流化床反应器底部排出；反应生成的气体从流化床反应器顶部排出，经过滤器除去粉尘后，送入焚烧炉焚烧，再经碱洗、干燥后排放气或排火炬。

根据本发明提供的方法，一种优选的方案是所述的含碳物质进入多层流化床反应器最下方的第一床层，在第一床层中与氧气和/或水蒸汽发生反应。所述的含碳物质还可以进入除第一床层以外的其他床层，在其他床层中作为还原剂。所述的废树脂、催化剂等原料进入除第一床层以外的其他床层，在其他床层中发生裂解反应，生成小分子化合物，释放出放射性元素、阴阳离子等。所述的矿化剂、添加剂等原料进入除第一床层以外的其他床层，在其他床层中发生矿化反应生成矿化颗粒，完成对放射性元素、阴阳离子等的包容吸附。一种优选的方案是所述的废树脂和催化剂加入最上方的若干床层，将添加剂和矿化剂加入废树脂所在层和含碳物质所在层之间的一层或多层中。

根据本发明提供的方法，所述的多层流化床反应器的温度控制非常重要。如果温度过高，一方面会导致放射性核素挥发，导致包容效果差，造成放射性污染；另一方面，反应生成的金属盐会熔融导致流化颗粒团聚结块，造成流化床反应器失流化。如果温度过低，裂解反应副产物增多，也会导致结焦结块。由于矿化反应和裂解反应均为吸热反应，需利用含碳物质的燃烧反应来提供热量。所述的多层流化床反应器中从下至上各个床层的温度逐渐降低。一般的，通过调节各个床层的进料流量、进料温度、气体配比等方法来调节各个床层的温度。一种优选的方案是在每个床层中设置至少一个换热装置，用于控制床层温度。该换热装置可以从床层移走热量，也可以向床层输入热量。换热介质可以选用工业装置通常使用的循环水、不同压力等级的蒸汽、不同温度的气体、熔盐等。还可以使用电加热等常用的加热手段。

根据本发明提供的方法，所述的多层流化床反应器的压力控制也非常重要，可以在负压条件下操作，也可以在常压或高压条件下操作。推荐的压力范围为0.001～10MPaA，优选0.01～1MPaA，更优选0.09～0.1MPaA。在负压条件下操作可以避免放射性核素的泄露，提高系统的安全性。

在本发明中，所述的流化气至少进入多层流化床反应器最下方的第一床层。一种优选的进气方式是部分流化气进入第一床层，部分流化气进入其它床层。进入各个床层的流化气的流量及组成根据反应要求和温度控制要求确定。

在本发明中，所述的多层流化床反应器中装填有惰性颗粒，该颗粒只作为流化介质，不参与化学反应。一种优选的实施方式是在各个床层中都装有惰性颗粒。另一种优选的实施方式是除第一床层以外，其它床层中都装填有惰性颗粒。

在本发明中，所述的废树脂、矿化颗粒在反应器内的停留时间需要严格控制。停留时间过短，反应不能充分进行；停留时间过长，反应器效率太低。废树脂和矿化颗粒的停留时间为1s～10hr，优选10s～2hr，更优选1min～30min。

本发明还提供了一种使用所述的多层流化床蒸汽重整反应器优选结构处理废树脂的方法，其特征在于：所述多层流化床分为三个床层，从上至下依次为第三床层、第二床层、第一床层。其中，所述废树脂和催化剂加入第三床层，在所述第三床层中发生官能团脱除反应，产物经溢流管进入第二床层；在所述第二床层中发生废树脂的骨架裂解反应并释放出放射性核素、阴阳离子等；所述矿化剂、添加剂等加入第二床层，在所述第二床层中发生矿化反应，放射性核素和阴阳离子在矿化反应中被矿化产物包裹形成固体颗粒，矿化颗粒经溢流管进入第一床层；所述含碳物质加入第一床层，在所述第一床层中含碳物质与水蒸汽、氧气等反应。在每个床层中分别设置至少一个换热装置，用于控制床层温度。所述第三床层的温度通过调节进入第三床层的蒸汽温度、可参与氧化反应的碳粉量和/或氧气流量和/或换热装置换热能力控制；第二床层的温度通过调节进料流量和/或进料温度和/或换热装置换热能力控制；第一床层的温度通过调节进入第三床层的碳粉量和/或氧气流量和/或水蒸气流量和/或换热装置换热能力控制。

在本发明中，所述废树脂、矿化剂和含碳物质的进料包括但不限于浆液态、固态、液态、气体夹带等形式；所述惰性床层介质包括但不限于氧化铝、白云石、烧结铝矾土、霞长石、烧结硅酸钙等物质；所述矿化剂包括但不限于高岭土、蒙脱土、伊利石粘土等物质；所述含碳物质包括但不限于木炭、焦炭、煤粉、糖类等还原物质。所述催化剂包括但不限于氧化钙、氧化镁、硫酸铝、铁、硫酸铁、硝酸铁等物质；所述添加剂包括但不限于氯化钠、氢氧化钠、硫酸钠等物质。

根据本发明的所述流化床蒸汽重整设备和废树脂处置方法，通过在流化床反应器塔体内设置第一气体分布板和第二气体分布板，使得进入塔顶和第一气体分布板之间的第三床层的流化气体与反应物接触发生反应，产生的第一气体产物由塔顶的顶部开口排出，第一固体产物通过溢流管进入气体第一分布板和第二气体分布板之间的第二床层与流化气体接触反应，产生的第二气体产物进入第三床层，第二固体产物经溢流管进入塔底由底部开口回收。如此可以将塔顶和塔底之间的腔室分成至少两个温度不同的区域，通过使所述第二床层的反应温度高于所述第三床层的反应温度，并回收第二固体产物，从而获得核素抗浸出性能高、减容比大的固体产物。

以下通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例用于说明本发明提供的多层流化床蒸汽重整设备以及处理废树脂的方法。

采用如图2所示的多层流化床蒸汽重整设备处理废树脂，该流化床蒸汽重整设备包括一个流化床反应器塔体1，塔体内径0.5m，塔体高度7m，从塔顶至塔底依次设置有第一气体分布板2、第二气体分布板15和隔板17，所述第一气体分布板2上开孔孔径为1mm、开孔率2％，第二气体分布板15上开孔孔径为0.8mm、开孔率2％。从所述塔体1塔底到塔顶所述隔板17、第二气体分布板15、第一气体分布板2为界可分为第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室；在所述第二腔室的塔体1的侧壁上设置有第七开口12、第八开口13和第九开口14，在所述第三腔室的塔体1的侧壁上设置有第二开口7、第三开口8、第五开口10和第六开口11，在所述第四腔室的塔体1的侧壁上设置有第一开口6和第四开口9，在所述塔体1塔顶设置有顶部开口4，在所述塔体1塔底设置有底部开口5。第一腔室和第二腔室通过隔板17隔离，第一腔室与第三腔室通过设置在所述第二气体分布板15上的溢流管16连通，第二腔室与第三腔室通过第二气体分布板15连通，第三腔室和第四腔室通过设置所述第一气体分布板2和设置在所述第一气体分布板上溢流管3连通。所述溢流管3内径为0.08m，所述溢流管16内径为0.08m。塔体1的塔顶到所述隔板17之间的塔体直径与塔底到所述隔板17之间的塔体直径的比例为1:0.5，塔体1的塔顶到所述第一开口6的垂直距离a、塔体1的塔顶到所述第二开口7的垂直距离b、塔体1的塔顶到所述第三开口8的垂直距离c、塔体1的塔顶到所述第四开口9的垂直距离d、塔体1的塔顶到所述第五开口10的垂直距离e、塔体1的塔顶到所述第六开口11的垂直距离f、塔体1的塔顶到所述第七开口12的垂直距离g、塔体1的塔顶到所述第八开口13的垂直距离h、塔体1的塔顶到所述第九开口14的垂直距离i之间满足：a:b:c:d:e:f:g:h:i＝1:2:3:1:3:3:6:7:9，所述第四腔室、第三腔室、第二腔室和第一腔室的体积比为1:1.3:1.5:0.7，塔体1的塔顶到所述溢流管3上管口的垂直距离A、塔体1的塔顶到所述第一气体分布板2的垂直距离B之间满足：A:B＝1:1.2，塔体1的塔顶到所述溢流管3下管口的垂直距离C、塔体1的塔顶到所述第二气体分布板15的垂直距离D之间满足：C:D＝1:1.2；塔体1的塔顶到所述溢流管16上管口的垂直距离a、塔体1的塔顶到所述第二气体分布板15的垂直距离b之间满足：a:b＝1:1.1，塔体1的塔顶到所述隔板17的垂直距离c、塔体1的塔顶到所述溢流管16下管口的垂直距离d之间满足：c:d＝1:1.05。

利用本发明处理放射性废树脂的方法，将惰性流化介质分别装入第三床层和第二床层，装填高度为流化床内径的1.5倍。将含有废树脂(Cs和Co的含量分别为：0.1g/kg树脂，阳离子交换树脂为Amberlite IRN-77，阴离子交换树脂为Amberlite IRN-78)的浆液态反应物通过所述第一开口通入第三床层，催化剂通过第四开口通入第三床层，木炭等含碳物质通过第三开口和第七开口分别通入第二床层和第一床层，高岭土通过第二开口通入第二床层，氧气通过第六开口和第九开口分别通入第二床层和第一床层，水蒸汽通过第五开口和第八开口分别通入第二床层和第一床层。其中，矿化剂高岭土和废树脂的加料质量比为2:1，矿化剂高岭土和添加剂氢氧化钠的加料质量比为1.7:1，催化剂铁和废树脂的加料质量比为0.05:1，氧气和含碳物质的加料质量比为2:1。通过调节含碳物质的流量、氧气流量和入口蒸汽温度控制三个床层的温度。在第三床层内，废树脂经通过气体分布板进入第三床层的流化气体与惰性流化介质一同流化接触，发生官能团裂解反应，反应温度为350℃，压力68KPaA，反应时间为2分钟，产生的固体产物经溢流管流入第二床层，气体由塔顶出口排出。在第二床层内，第三床层流入的固体产物和矿化剂经气体分布板进入第二床层的流化气体与惰性流化介质一同流化接触，发生骨架裂解释放出核素，同时发生矿化反应捕获核素形成矿化颗粒，反应温度为725℃，压力84KPaA，反应时间为5分钟。在第一床层内，通入的含碳物质与氧气发生燃烧等反应释放热量，反应温度为900℃，压力为100KPaA。

将上述反应过程得到的固体产物做体积测试、核素浓度测试和核素抗浸出测试，结果表明，与进料反应物相比，产物减容为反应物的1/9，核素包裹效率达99.99％，核素抗浸出效率达99.9％。装置在三个月试验期内无团聚结块导致的停车情况发生。

实施例2

本实施例用于说明本发明提供的多层流化床蒸汽重整设备以及处理放射性废树脂的方法。

采用与实施例1相同的多层流化床蒸汽重整设备处理废树脂，其处理过程包括：将惰性流化介质分别装入第三床层和第二床层，装填高度为流化床内径的1.5倍。将含有废树脂(Cs和Co的含量分别为：0.1g/kg树脂，阳离子交换树脂为Amberlite IRN-77，阴离子交换树脂为Amberlite IRN-78)的浆液态反应物通过所述第一开口通入第三床层，催化剂通过第四开口通入第三床层，木炭等含碳物质通过第三开口和第七开口分别通入第二床层和第一床层，矿化剂通过第二开口通入第二床层，氧气通过第六开口和第九开口分别通入第二床层和第一床层，蒸汽通过第五开口和第八开口分别通入第二床层和第一床层。其中，矿化剂高岭土和废树脂的加料质量比为2:1，矿化剂高岭土和添加剂氢氧化钠的加料质量比为1.7:1，催化剂铁和废树脂的加料质量比为0.05:1，氧气和含碳物质的加料质量比为2:1。通过调节含碳物质的流量、氧气流量和入口蒸汽温度控制三个床层的温度。在第三床层内，废树脂经通过气体分布板进入第三床层的流化气体与惰性流化介质一同流化接触，发生官能团裂解，反应温度为300℃，压力65KPaA，反应时间为30秒，产生的固体产物经溢流管流入第二床层，气体由塔顶出口排出。在第二床层内，第三床层流入的固体产物和矿化剂经气体分布板进入第二床层的流化气体与惰性流化介质一同流化接触，发生骨架裂解释放出核素，同时发生矿化反应捕获核素形成矿化颗粒，反应温度为600℃，压力85KPaA，反应时间为2分钟。在第一床层内，通入的含碳物质与氧气发生燃烧等反应释放热量，反应温度为900℃，压力为101KPaA。

将上述反应过程得到的固体产物做体积测试、核素浓度测试和核素抗浸出测试，结果表明，与进料反应物相比，产物减容为反应物的1/8，核素包裹效率达99.87％，核素抗浸出效率达99.5％。装置在三个月试验期内无团聚结块导致的停车情况发生。对比两例，例2中第二床层温度低于例1中温度，树脂骨架裂解不彻底核素释放不完全，且矿化反应吸热不足导致产物颗粒结构稳定性相对较低，导致产物减容比减小、核素包裹效率和抗浸出效率降低，与试验结果相符。

实施例3

本实施例采用的装置与前例相同，不同之处为装置中矿化剂蒙脱土和废树脂的加料质量比为1.5:1，矿化剂蒙脱土和添加剂氯化钠的加料质量比为0.8:1，催化剂硫酸铁和废树脂的加料质量比为0.07:1，氧气和含碳物质的加料质量比为3:1。取得到的固体产物做测试，其效果与实施例2基本相同。

实施例4

本实施例采用的装置与前例相同，不同之处为装置中矿化剂伊利石和废树脂的加料质量比为1:1，矿化剂伊利石和添加剂硫酸钠的加料质量比为1:1，催化剂氧化镁和废树脂的加料质量比为0.02:1，氧气和含碳物质的加料质量比为3:2。取得到的固体产物做测试，其效果与实施例2基本相同。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。