专利名称：一种综合处理香兰素废料及有机粘稠废料的方法
技术领域：
一种综合处理香兰素废料及有机粘稠废料的方法，本发明设定为对半固粘胶状有机废料进行固化处理，变粘胶状有机废料为脆性的固体燃料，可替代燃煤进行燃烧，达到无害化处理和能源利用的目的。本发明涉及综合处理半固粘胶状有机废料的技术领域。
背景技术：
环境污染是我国经济发展，社会进步所面临的问题之一。环境污染不仅破坏了生态平衡，浪费了资源和能源，而且严重危害人类自身的健康和生存，同时也会阻碍工农业生产的进一步发展。目前国内对废气，废水，城市垃圾污染的治理较为重视，但对工业固体废弃物则重视不够，处理不当，造成严重二次污染，危害环境，对此应引起有关部门的重视。
随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，工业固体废弃物会急剧增加，我国预计2000年将达到9.8×108吨。工业固体废弃物是各种污染物的终态，浓集了许多污染成分，这些污染成分在条件变化时又可重新释放出来进入大气、水体、土壤里，因而其危害具有潜在性和长期性，其对人类环境的危害主要表现在侵占土地，污染土壤、水体和大气以及影响环境卫生等方面。
对工业固体废弃物的处置方法常用的有土地填埋、焚烧灰化和海洋处置，但各有其明显的缺点和局限。
半固粘胶状有机废料是工业固体废弃物中最大量、最常见的一类，如化工行业中产生的有机废焦油呈半固粘胶状物。香兰素生产过程中就产生大量的半固粘胶状有机废料，包括产生的水解废胶、蒸馏废胶、中和废胶，它们常温下呈粘胶状，30℃以上呈液态柏油状，有粘性，属于半固体废物。目前的处理方法是堆放、填埋或露天焚烧，既污染环境又浪费资源及人力。
经查阅大量文献和委托查新，未见国内外有相关的综合处理方法的报道。
发明内容
本发明提供一种综合处理香兰素废料和有机粘稠废料的方法，以达到废物利用，减少污染的目的。
本发明的技术方案是对香兰素废料进行萃取、分离、交联预固化、固化、粉碎等一系列综合处理后，可去除废料中有害物，提高有机废料的软化点，使其在常温下呈脆性固态物质，成为高热值的固体燃料，替代煤作锅炉的燃料。
生产香兰素的三个系列反应及废料产生示意过程如下所表示水解废胶2-甲氧基-苯胺→重氮化→水解反应→2-甲氧基-苯酚+水解废胶中和废胶N，N-二甲基苯胺→亚硝化→缩合→氧化→中和→香兰素+中和废胶蒸馏废胶香兰素→减压蒸馏→产品香兰素+蒸馏废胶具体流程如下1、水解废胶 2、中和废胶 3、蒸馏废胶 香兰素生产过程中产生的废胶成分分析如下香兰素有机废胶成分及热值
废胶萃取预处理三种废胶以水解废胶量最大，水解废胶呈强酸性，pH值在1左右，并含有较多的硫酸铜，若不加以处理除去强酸性物质，不仅会对锅炉有不良影响，还会影响固化反应速度。本发明以水作萃取剂，既可除去强酸性物质，又可溶解废胶中的CuSO4等无机盐以作回收。
萃取以适量水作萃取剂，萃取香兰素水解废胶中所含的硫酸铜，并另行回收利用，同时去除废胶中的部分无机酸等强腐蚀性成分。用水量以水∶水解废胶＝1∶1(W∶W)为最佳，温度90℃，萃取搅拌1.5小时左右，转速200转/分。
萃取、过滤后所得的萃取液呈深兰色、强酸性。随着萃取水量的增加，萃取所得的水解废胶pH值增大，也就是无机酸的含量降低，理论上无限加水则可使水解废胶的pH值接近中性。考虑到今后工业处理工艺，以及控制废水产出量等等因素，取水与废胶比值在1.0为好。此比值下，水解废胶浮于溶液上部，分层较好，洗出的溶液具有很高的无机盐浓度，利于回收。比值小于1.0，废胶中的无机盐不能完全溶解；比值在1.0以上，则废胶沉于底部，不利于分离。这一步作为预处理部分带走无机酸及其盐，效果很好，对以下的固化反应有正面影响，是必须且有效的前期处理。
复配复合固化剂考虑成本、工艺等综合因素，采用价廉的复配碱金属化合物和/或碱土金属化合物与过渡金属/胺类络合物复合而成的复合固化剂，其组成为碱金属化合物和/或碱土金属化合物∶过渡金属/胺类络合物＝50～80∶50～20(W/W)，碱金属化合物包括NaOH、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4、NaHSO4，碱土金属化合物包括Ca(OH)2、CaCO3、CaSO4，过渡金属化合物包括V2O5、KMnO4，胺类化合物包括对六次甲基四胺、NH3·H2O、(NH4)2CO3、(NH4)2SO4、NH4HCO3。
复合固化剂用量增加，对固化初期固化速率的增加影响较大，使废胶软化点上升。随着固化时间的延长，软化点上升的趋势变小。
交联预固化反应使废胶中所含反应性基团-OCH3，-OH，-CHO进行交联反应。先对废胶进行萃取处理，然后按一定比例进行配料，水解废胶∶蒸馏废胶∶中和废胶＝2～4∶0.5～2∶0.2～1(W/W)，控制温度在90℃左右，搅拌下待其全部熔化后，加入废胶总量2～20％(W/W)的复合固化剂，最佳为7％的复合固化剂，预固化反应0.5～1小时。
固化反应将预固化物料迅速移入固化反应器中，继续固化，温度为120～160℃，最佳为140℃；搅拌转速为100～300转/分，最佳为100转/分；固化时间1.5～3.0小时，最佳为2小时。固化反应使小分子香兰素废料交联成为网状或体型结构的固化物，以提高软化点，固化产物的软化点可从原来的约30℃，最高可提高到高于100℃，一般为60～70℃。固化产物在常温下呈脆性固态物质。
对固态产物进行冷却、粉碎成产品，成为高热值的固体燃料。固化产物经分析，固定碳含量＞20％(W/W)，热值＞20MJ/Kg，着火点约为310℃，燃尽时间20g/min，用10倍量蒸馏水浸泡粉碎的固化产物后，测pH约为7.2，呈中性。
本发明方法还可应用于有机粘稠废料如有机废焦油的综合处理，只需调节复合固化剂的组成配比，提高其中碱金属化合物和/或碱土金属化合物的比例，即使废焦油中没有活性基团，也能依赖填充固化的作用，同样可以提高粘稠废料的软化点，使其从30℃以下提高至50～100℃，使其在常温下呈脆性固态物质。
本发明的效果是通过本方法对香兰素及其他化工生产过程中产生的半固粘胶状废料进行综合处理，可去除废料中的有害物，提高废料的软化点，使其在常温下呈脆性固态物质，成为高热值的固体燃料，替代煤作锅炉的燃料，各项指标符合燃料要求，燃烧后的尾气分析结果达标，处理成本约为80元/吨。本方法是一条成本低，工艺简单、可行的工艺路线，达到废物利用，变废为宝，减少污染，保护环境的目的。
附图为综合处理香兰素废料工艺流程示意图具体实施方式
由江南大学对中华化工集团香兰素生产过程中产生的有机废料进行上述综合处理，对众多反应条件进行了一系列研究开发，在小试基础上，进行一系列5L放大试验，再在1000L搪瓷反应釜中进行1吨规模扩试，扩试产物经导热油锅炉试烧，性能良好。现已实现工业化，年处理香兰素废料2万吨。对扩试产物进行测试，结果如下固化物测试报告名称 符号 单位 空气干燥基 收到基工业分析水份 M ％ 3.895.96灰份 A ％ 18.18 17.79挥发份V ％ 56.77 55.55固定碳FC ％ 21.16 20.70元素分析碳C ％ 51.31 50.20氢H ％ 3.923.84氧O ％ 20.67 20.23氮N ％ 1.231.20全硫 S ％ 0.800.78热值高位热值 QgrMJ/kg 22.32 21.84燃烧特性着火点 310℃燃尽时间 20g/min(试验条件815℃自然通风，样品平铺)脆性可燃物性能如下1.沥青软化温度≥100℃；2.可燃物的PH值中性(偏碱性)。3.燃烧性能较好
权利要求
1.一种综合处理香兰素废料的方法，其特征是A.以适量水作萃取剂，萃取香兰素水介废胶中所含的硫酸铜，并另行回收，同时去除废胶中部分无机酸等强腐蚀性成分，用水量以水∶水解废胶＝1∶1(W/W)为最佳，温度90℃，萃取搅拌1.5小时左右，转速200转/分；B.复配碱金属化合物和/或碱土金属化合物与过渡金属/胺类络合物复合而成的复合固化剂，其组成为碱金属化合物和/或碱土金属化合物∶过渡金属/胺类络合物＝50～80∶50～20(W/W)，碱金属化合物包括NaOH、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4、NaHSO4，碱土金属化合物包括Ca(OH)2、CaCO3、CaSO4，过渡金属化合物包括V2O5、KMnO4，胺类化合物包括对六次甲基四胺、NH3·H2O、(NH4)2CO3、(NH4)2SO4、NH4HCO3，C.交联预固化反应使废胶中所含反应性基团-OCH3，-OH，-CHO进行交联反应，先对废胶进行萃取处理，然后按一定比例进行配料，水解废胶∶蒸馏废胶∶中和废胶＝2～4∶0.5～2∶0.2～1(W/W)，控制温度在90℃左右，搅拌下待其全部熔化后，加入废胶总量2～20％(W/W)的复合固化剂，最佳为7％的复合固化剂，预固化反应0.5～1小时，D.固化反应将预固化物料迅速移入固化反应器中，继续固化，温度为120～160℃，最佳为140℃；搅拌转速为100～300转/分，最佳为100转/分；固化时间1.5～3.0小时，最佳为2小时；固化反应使香兰素废料交联成为网状或体型结构的固化物，以提高软化点，固化产物的软化点可从原来的约30℃，最高可提高到高于100℃，一般为60～70℃，固化产物在常温下呈脆性固态物质，E.对固化产物进行冷却、粉碎成产品，成为高热值的固体燃料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是所得固化产物经分析固定碳含量＞20％(W/W)，热值＞20MJ/Kg，着火点约为310℃，燃尽时间20g/min，用10倍量蒸馏水浸泡粉碎的固化产物后，测pH约为7.2，呈中性。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是还可应用于有机粘稠废料如有机废焦油的综合处理，只需调节复合固化剂的组成配比，提高其中碱金属化合物和/或碱土金属化合物的比例，依赖填充固化的作用，同样可以提高粘稠废料的软化点，使其从30℃以下提高至50～100℃，在常温下呈脆性固态物质。
全文摘要
一种综合处理香兰素废料及有机粘稠废料的方法,涉及综合处理半固粘胶状有机废料的技术领域。这类废料是化工生产过程中最大量、最常见的,常温下呈粘性胶状物,目前采取堆放,填埋,露天焚烧的方法进行处理,既污染环境,又浪费资源与人力。本方法采用添加复合固化剂,对这类废料进行交联、固化、粉碎或填充、固化、粉碎等一系列综合处理技术,提高有机废料的软化点从30℃以下提高至100℃以上,至少提高到50～70℃,使其常温下呈脆性固体物质,成为高热值的固体燃料,代替燃煤,达到废物利用,变废为宝,减少污染,保护环境的目的。
文档编号C10L5/48GK1362499SQ0211254
公开日2002年8月7日 申请日期2002年1月14日 优先权日2002年1月14日
发明者刘晓亚, 陈明清, 杨成, 倪忠斌 申请人:江南大学