一种工业废弃Al2O3小球分段再生系统的制作方法

本实用新型属于资源回收利用领域，涉及一种工业废弃Al₂O₃小球分段再生系统及再生方法。

背景技术：

双氧水又称过氧化氢，在化学工业、制药工业、印染工业、金属加工、纺织品漂泊、军工燃料和民用消毒剂等诸多方面都具有广泛和不可替代的用途。目前我国的双氧水生产企业除了极少数仍在使用电解法和异丙醇法外，绝大多数都采用比较成熟的2-乙基蒽醌法(也称为蒽醌法)生产。

蒽醌法工艺是将2-乙基蒽醌与有机溶剂配制成工作液，在3atm、55～65℃和催化剂参与下加氢氢化，再在40～44℃与空气进行逆流氧化，经萃取、再生、精制和浓缩得到过氧化氢水溶液产品。在后处理过程中，需要利用活性氧化铝小球对工作液进行吸附除碱和再生降解物，从而得到可循环使用的工作液，而活性氧化铝小球的吸附过程则是不能可逆再生的。氧化铝小球吸附剂使用一段时间后必须更换，以保证工作液再生的需要。

使用过的氧化铝小球吸附剂含有2-乙基蒽醌、磷酸三辛酯和偏三甲苯等工作液成分，同时还可能含有工作液组分的部分降解产物，其颜色为醌类物质常见的粉红→红色，根据比重显示其危废含量近五分之一，且成分复杂，再生过程需将其分离处理。目前这些废弃的氧化铝小球都是作为有害固废焚烧高温焚烧，焚烧后的氧化铝粉末常常被用来制作陶瓷材料，这使材料中仍然保存的多孔结构被烧结而损失，且大气污染严重。部分企业为降低成本，直接将氧化铝小球偷埋，更造成严重持久污染。

CN 101376100A公开了一种过氧化氢工作液再生过程用的活性氧化铝再生处理方法，具体的为：将过氧化氢生产中工作液再生床中卸出的失效氧化铝与燃烧惰性的氧化铝一起从上部进入塔式反应器，依靠重力向下移动，含氧气体从塔式反应器的下部进入反应器，向上运动，反应后的再生氧化铝与燃烧惰性的氧化铝，从反应器的底部出料装置排出，反应后的尾气从反应器上部的尾气排放口排出反应器；反应温度为360～800℃，固体物料在反应器中的停留时间为3～15小时。虽然上述方法避免了传统再生工艺中因1000℃以上高温条件造成的Al₂O₃小球性能下降的问题，但其并不能有效的去除Al₂O₃小球中的金属离子以及蒽醌类物质，且再生效率低。

为此，如何找到再生效率高，且杂质去除效率高的合适的再生方法是对该类废弃物实现高附加值重复利用的关键。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种工业废弃Al₂O₃小球分段再生系统，所述系统将再生装置整体分为四部分，逐步将Al₂O₃表面吸附杂质梯度解析脱除，防止交叉烧结固化，封塞堵结微孔，影响再生效果；同时，对过程中的尾气进行分段净化，使系统保持了一个温度稳定的再生环境，同时又可以避免过程中因产生大量热解析有机挥发物，浓度集聚过高，带来的爆炸危险。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种工业废弃Al₂O₃小球分段再生系统，所述系统包括再生装置和废气净化模块，所述再生装置整体分为四部分，从物料输入端至物料输出端依次为低温烘干区、中温激发区、高温再生区和常温冷却区；所述再生装置底部的气体出口与废气净化模块的气体入口相连，废气净化模块的气体出 口与再生装置顶部的气体入口相连。

本实用新型中，再生装置采用分区段再生的方式，可逐步将Al₂O₃表面吸附的杂质梯度解析脱除，防止接错烧结固化，封塞堵结微孔，影响再生效果；其次，若不分段高温再生，将会产生大量热解析有机挥发物，浓度集聚过高，不利于尾气处理，且带来爆炸危险。

其中，所述低温烘干区的操作温度为80～110℃，中温激发区的操作温度为300～600℃，高温再生区的操作温度为600～900℃以及常温冷却区的操作温度为20～30℃。

以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。

作为本实用新型优选的技术方案，所述再生装置采用全波段电加热系统，以全波段高红外加热器作为加热元件。

作为本实用新型优选的技术方案，所述再生装置包括传送装置，所述传送装置贯穿连接整个再生装置；所述传送装置为传送带。

本实用新型中，待处理的废弃Al₂O₃小球置于传送带上，通过传送带运输依次经过低温烘干区、中温激发区、高温再生区和常温冷却区进行再生处理。

作为本实用新型优选的技术方案，所述再生装置中的常温冷却区设有气体外排管道。本实用新型中，常温冷却区排出的空气复合排出标准，可以外排。

作为本实用新型优选的技术方案，所述废气净化模块由废气净化单元组成，所述废气净化单元包括气体管道和废气净化装置。

作为本实用新型优选的技术方案，所述废气净化装置底部一侧为气体入口、底部与气体入口相对的一侧为气体出口；废气净化装置分为上下两部分，下部 设有热交换器，上部竖直设有隔板将装置上部分为第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室的顶部连通，第一腔室中填装催化剂(其中，为保证催化净化效果，催化剂需布满第一腔室的横截面)，第二腔室中设有加热管；气体入口与热交换器的壳程入口相连，热交换器的壳程出口与第一腔室相连，第二腔室与热交换器的管程入口相连，热交换器的管程出口与气体出口相连。

其中，第二腔室中设有加热管目的是使气体维持温度恒定，同时保证了催化温度，最终使再生装置中各段温度维持在所需范围内。入口气体从热交换器的壳程入口进入，再从壳程出口进入第一腔室，依次经催化净化和加热后再从热交换器的管程出装置，同样保证了气体在进入废气净化装置和离开废气净化装置时的温度相同，进而使再生装置中各段温度维持在所需范围内，避免了再生装置因分段进行气体净化而导致的再生装置中温度变化过大而无法有效进行再生的问题。

作为本实用新型优选的技术方案，所述废气净化模块分为低温烘干区废气净化模块、中温激发区废气净化模块和高温再生区废气净化模块，其中，低温烘干区废气净化模块与低温烘干区相连，中温激发区废气净化模块与中温激发区，高温再生区废气净化模块与高温再生区。

其中，所述与低温烘干区的气体出口与低温烘干区废气净化模块的气体入口相连，低温烘干区废气净化模块的气体出口与温烘干区的气体入口相连；所述中温激发区的气体出口与中温激发区废气净化模块的气体入口相连，中温激发区废气净化模块的气体出口与中温激发区的气体入口相连；所述高温再生区的气体出口与高温再生区废气净化模块的气体入口相连，高温再生区废气净化模块的气体出口与高温再生区的气体入口相连。

作为本实用新型优选的技术方案，所述低温烘干区废气净化模块包含≥1个 废气净化单元；所述中温激发区废气净化模块包含≥1个废气净化单元；所述高温再生区废气净化模块包含≥1个废气净化单元。

本实用新型中，所述低温烘干区废气净化模块中的废气净化装置中填装的催化剂为催化温度为80～110℃的非金属基催化剂；中温激发区废气净化模块中的废气净化装置中填装的催化剂为催化温度为300～600℃的非金属基催化剂；高温再生区废气净化模块中的废气净化装置中填装的催化剂为催化温度为600～900℃的非金属基催化剂。

上述工业废弃Al₂O₃小球分段再生系统的处理方法如下：

将废弃Al₂O₃小球送入再生装置依次经低温烘干区、中温激发区、高温再生区和常温冷却区进行低温烘干、中温激发、高温再生和常温冷却处理，得到再生Al₂O₃小球；同时，分段再生处理过程中产生废气分别经低温烘干区废气净化模块、中温激发区废气净化模块和高温再生区废气净化模块进行净化处理后再返回再生装置进行循环。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过对Al₂O₃小球进行分段煅烧再生，逐步将Al₂O₃表面吸附杂质梯度解析脱除，防止接错烧结固化，封塞堵结微孔，影响再生效果；同时，对过程中的尾气进行分段净化，使系统保持了一个温度稳定的再生环境，同时又可以避免过程中因产生大量热解析有机挥发物，浓度集聚过高，带来的爆炸危险。通过本实用新型所述再生装置可使小球的再生效率达99％以上，所得Al₂O₃小球的堆密度为0.75～0.85g/cm³，比表面积为200～300m²/g。

附图说明

图1是本实用新型所述工业废弃Al₂O₃小球分段再生系统的结构示意图；

图2是本实用新型所述工业废弃Al₂O₃小球分段再生系统的俯视结构图；

图3是本实用新型所述工业废弃Al₂O₃小球分段再生系统中废气净化模块结构示意图；

其中，1-低温烘干区，2-中温激发区，3-高温再生区，4-常温冷却区，5-加热元件，6-传送装置，7-废气净化装置，8-气体入口，9-气体出口，10-热交换器，11-第一腔室，12-第二腔室，13-低温烘干区废气净化模块，14-中温激发区废气净化模块，15-高温再生区废气净化模块，16-加热管。

具体实施方式

为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型保护范围以权利要求书为准。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种工业废弃Al₂O₃小球分段再生系统，所述系统包括再生装置和废气净化模块，所述再生装置整体分为四部分，从物料输入端至物料输出端依次为低温烘干区1、中温激发区2、高温再生区3和常温冷却区4；所述再生装置底部的气体出口与废气净化模块的气体入口相连，废气净化模块的气体出口与再生装置顶部的气体入口相连。

所述再生装置采用全波段电加热系统，以全波段高红外加热器作为加热元件5；所述再生装置包括传送装置6，该传送装置6为传送带，传送装置6贯穿连接整个再生装置；所述再生装置中的常温冷却区4设有气体外排管道。

所述废气净化模块由废气净化单元组成，所述废气净化单元包括气体管道和废气净化装置7，所述废气净化装置7底部一侧为气体入口8、底部与气体入口8相对的一侧为气体出口9；废气净化装置分为上下两部分，下部设有热交换 器10，上部竖直设有隔板将装置上部分为第一腔室11和第二腔室12，第一腔室11和第二腔室12的顶部连通，第一腔室11中填装催化剂，第二腔室12中设有加热管16；气体入口8与热交换器10的壳程入口相连，热交换器10的壳程出口与第一腔室11相连，第二腔室12与热交换器10的管程入口相连，热交换器10的管程出口与气体出口9相连。

所述废气净化模块分为低温烘干区废气净化模块13、中温激发区废气净化模块14和高温再生区废气净化模块15，其中，低温烘干区废气净化模块13与低温烘干区1相连，中温激发区废气净化模块14与中温激发区2，高温再生区废气净化模块15与高温再生区3；所述低温烘干区废气净化模块13包含2个废气净化单元，中温激发区废气净化模块14包含2个废气净化单元，高温再生区废气净化模块15包含4个废气净化单元。

低温烘干区废气净化模块13中废气净化单元内的废气净化装置中7内置催化温度为80～110℃的非金属基催化剂；中温激发区废气净化模块14中的废气净化装置7中填装的催化剂为催化温度为300～600℃的非金属基催化剂；高温再生区废气净化模块15中的废气净化装置7中填装的催化剂为催化温度为600～900℃的非金属基催化剂。

实施例2：

本实施例采用实施例1中所述的工业废弃Al₂O₃小球分段再生系统对工业废弃Al₂O₃小球进行再生，所述方法如下：

将废弃Al₂O₃小球送入再生装置依次经低温烘干区1、中温激发区2、高温再生区3和常温冷却区4，于95℃下低温烘干、450℃下中温激发、750℃下高温再生和25℃下常温冷却处理，得到再生Al₂O₃小球；同时，低温烘干过程中产生的废气送入低温烘干区废气净化模块13进行处理后返回低温烘干区1，中 温激发过程中产生的废气进入中温激发区废气净化模块14进行处理后返回中温激发区2，高温再生过程中产生的废气进入高温再生区废气净化模块15进行处理后返回高温再生区3。

其中，废气在废气模块中依次经换热、催化剂降解和加热处理后返回进行循环。

通过本实施例所述方法处理得到的Al₂O₃小球的堆密度为0.85g/cm³，比表面积为208m²/g，再生效率为99.8％。

实施例3：

本实施例采用实施例1中所述的工业废弃Al₂O₃小球分段再生系统对工业废弃Al₂O₃小球进行再生，所述方法除了低温烘干的温度为90℃，中温激发的温度为400℃，高温再生的温度为700℃，常温冷却的温度为20℃外，其他物料用量与操作过程均与实施例2中相同。

通过本实施例所述方法处理得到的Al₂O₃小球的堆密度为0.75g/cm³，比表面积为293m²/g，再生效率为99.4％。

实施例4：

本实施例采用实施例1中所述的工业废弃Al₂O₃小球分段再生系统对工业废弃Al₂O₃小球进行再生，所述方法除了低温烘干的温度为100℃，中温激发的温度为500℃，高温再生的温度为800℃，常温冷却的温度为20℃外，其他物料用量与操作过程均与实施例2中相同。

通过本实施例所述方法处理得到的Al₂O₃小球的堆密度为0.83g/cm³，比表面积为247m²/g，再生效率为99.6％。

实施例5：

本实施例采用实施例1中所述的工业废弃Al₂O₃小球分段再生系统对工业废 弃Al₂O₃小球进行再生，所述方法除了低温烘干的温度为110℃，中温激发的温度为600℃，高温再生的温度为900℃，常温冷却的温度为30℃外，其他物料用量与操作过程均与实施例2中相同。

通过本实施例所述方法处理得到的Al₂O₃小球的堆密度为0.81g/cm³，比表面积为253m²/g，再生效率为99.5％。

实施例6：

本实施例采用实施例1中所述的工业废弃Al₂O₃小球分段再生系统对工业废弃Al₂O₃小球进行再生，所述方法除了低温烘干的温度为80℃，中温激发的温度为300℃，高温再生的温度为600℃，常温冷却的温度为20℃外，其他物料用量与操作过程均与实施例2中相同。

通过本实施例所述方法处理得到的Al₂O₃小球的堆密度为0.80g/cm³，比表面积为255m²/g，再生效率为99.6％。

对比例1：

本对比例提供了一种工业废弃Al₂O₃小球再生方法，所述方法中废弃Al₂O₃小球除了再生处理不分段，即只在600～900℃下进行煅烧外，其他物料用量与再生方法均与实施例2中相同。

通过本对比例所述方法处理得到的Al₂O₃小球的堆密度为0.88g/cm³，比表面积为188m²/g，再生效率为87.1％。

综合实施例1-6和对比例1的结果可以看出，本实用新型通过对Al₂O₃小球进行分段煅烧再生，逐步将Al₂O₃表面吸附杂质梯度解析脱除，防止接错烧结固化，封塞堵结微孔，影响再生效果；同时，对过程中的尾气进行分段净化，使系统保持了一个温度稳定的再生环境，同时又可以避免过程中因产生大量热解析有机挥发物，浓度集聚过高，带来的爆炸危险。通过本实用新型所述再生装 置可使小球的再生效率达99％以上，所得Al₂O₃小球的堆密度为0.75～0.85g/cm³，比表面积为200～300m²/g。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细方法，但本实用新型并不局限于上述详细方法，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。