一种利用pvc塑料制备能源产品同时无害化铬渣的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明是一种利用PVC塑料制备能源产品同时无害化铬渣的方法，通过工艺控制，可将铬渣中六价铬高效还原的同时，将PVC中的Cl固定，同时将PVC转化为能源产品。
【背景技术】
[0002]铬渣是重铬酸盐生产过程中排放的副产物。因其中含有水溶性六价铬而具有极大的毒性，如果不经过处理而露天堆放，对地下水源、河流或海域会造成不同程度的污染，严重的危害人体健康和动植物的生长。
[0003]总体来说，目前铬渣的解毒方法(即将毒性高的六价铬变为三价铬)分为湿法解毒和干法解毒两大类。但都有各自问题。湿法是将通过添加还原剂将铬渣中Cr6+在液相还原解毒的方法。但该法试剂消耗大，成本高，目前还难以大规模用于治理铬渣。干法解毒既是通过高温还原性气氛的强还原作用使铬渣中六价铬还原为三价铬达到解毒的目的。传统的干法治理是用碳做还原剂，再还原性气氛中加热至1000°C左右把有毒的Cr6+还原成无毒的Cr6+，该法已经大规模应用于铬渣的治理，有一定经济效益，但处理过程中伴有二次粉尘污染，且投资成本高，能耗大。
[0004]另一方面，PVC是一种含Cl塑料，是一种白色污染。目前其处理方法也存在各种问题。因其含Cl，因此焚烧容易产生二恶英。热解制燃料油、气是一种目前较为实用的办法，申请号2011103660279公布了一种两步法利用塑料制备燃料油气的办法，第一步在低温挥发HCl，第二步裂解塑料制备油气。该方法虽较为实用，但由于实行两步法，反应周期长。此外在工程实施中，HCl不容易完全挥发出，部分残留的Cl容易进入第二步的裂解油气中从而对其污染。
[0005]
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明是一种新型的铬渣、塑料的处理处置方法。热解处理方法，通过工艺控制，可将可将铬渣中六价铬高效还原的同时，将PVC中的Cl固定，同时将PVC转化为高效能源产品。
[0007]本工艺技术方案为:利用高温铬渣加热塑料，其最先产生的HCl被铬渣中CaO吸收，后来产生的焦油跟高温蒸汽在铬渣表面发生催化反应，生成高效燃料油气。
[0008]本发明的方法具体包括以下步骤:
(1)将铬渣磨至〈2_后，加热至900-1300°C，后输往内热式回转窑窑尾;在窑尾处，高温铬渣先与PVC塑料混合，再与高温蒸汽混合;混合物在内热式回转窑运行5-60分钟后，到达回转窑窑头;在窑头处，气相能源产物从上部流走，固相残渣通过螺旋进料器输往振动流化床尾部；
(2)步骤(I)所述的固相残渣进入振动流化床尾部后，运行2-5分钟后，达到振动流化床头部，在头部与一次冷却水混合，固相残渣与一次冷却水混合比例为(1-8): 2，随后固相残渣排出振动流化床，所产生的蒸汽与固相残渣逆向流动输往振动流化床尾部，随后从尾部上部的排口处输往步骤(I)所述的内热式回转窑窑尾，并与塑料及高温铬渣混合；
(3)步骤(I)所述的气相能源产物从窑头排放后，进入冷凝装置，使用冷却水进行间接换热处理，不冷凝气作为能源气利用，冷凝液作为能源油利用;换热后的冷却水输往振动流化床头部作为一次冷却水冷却固相残渣；
(4)固相残渣从振动流化床头部排出，进入冷却装置，在装置内喷入二次冷却水，使铬渣温度降至100°C以下，所产生的水蒸气阻止空气从内热式回转窑窑尾进入处理系统;控制冷却系统排口处内侧气压高于外侧气压0_30kp之间，避免空气进入系统；
(5 )在振动流化床头部冷却固相残渣的冷却水与内热式回转窑窑尾处连续输入的塑料的质量比控制在(1-4): 2。
[0009]相比传统的热解处理方法，本方法有如下优势:
1.利用高温铬渣在回转窑加热并裂解PVC塑料，避免了在复杂混合物系统中对物料进行加热，使操作简便。
[0010]2.混合物温度可以控制在800°C以下，避免了塑料中Cl的挥发而影响所产生能源气的品质。
[0011 ] 3.在无害化铬渣的同时产生了高品质能源气体。
[0012]4.工艺采取分两次喷淋冷却水冷却高温残渣的办法，第一次可以同时生成蒸汽，蒸汽可以作为催化气化塑料的物料，避免了额外制备蒸汽，节约能源;第二次生成蒸汽的同时，增大装置内部气压，阻止外部空气进入系统，氧化还原后的三价铬，同时避免了使用额外的装置控制气压。
【附图说明】
[0013]图1是工艺流程图具体实施实例如下:
(1)将铬渣磨至<2mm后，加热至900°C，后输往内热式回转窑窑尾;在窑尾处，高温铬渣先与PVC塑料混合，再与高温蒸汽混合;混合物在内热式回转窑运行60分钟后，到达回转窑窑头；在窑头处，气相能源产物从上部流走，固相残渣通过螺旋进料器输往振动流化床尾部；
(2)步骤(I)所述的固相残渣进入振动流化床尾部后，运行2-5分钟后，达到振动流化床头部，在头部与一次冷却水混合，固相残渣与一次冷却水混合比例为8: 2，随后固相残渣排出振动流化床，所产生的蒸汽与固相残渣逆向流动输往振动流化床尾部，随后从尾部上部的排口处输往步骤(I)所述的内热式回转窑窑尾，并与塑料及高温铬渣混合；
(3)步骤(I)所述的气相能源产物从窑头排放后，进入冷凝装置，使用冷却水进行间接换热处理，不冷凝气作为能源气利用，冷凝液作为能源油利用;换热后的冷却水输往振动流化床头部作为一次冷却水冷却固相残渣；
(4)固相残渣从振动流化床头部排出，进入冷却装置，在装置内喷入二次冷却水，使铬渣温度降至100°C以下，所产生的水蒸气阻止空气从内热式回转窑窑尾进入处理系统;控制冷却系统排口处内侧气压高于外侧气压0_30kp之间，避免空气进入系统；
(5 )在振动流化床头部冷却固相残渣的一次冷却水与内热式回转窑窑尾处连续输入的塑料的质量比控制在4:2。
[0014](6)使用国标GB 5086.2水平振荡法对处理后铬渣进行毒性浸出试验，测得水溶性铬为0.01mg/L，大大低于国标GB 5085.3危险废物上限1.5mg/L。每吨塑料产生0.25t能源气，可燃气含量均高于90%，同时每吨塑料产生0.3t燃料油。
[0015]
实例2:
(1)将铬渣磨至<2mm后，加热至1300°C，后输往内热式回转窑窑尾;在窑尾处，高温铬渣先与PVC塑料混合，再与高温蒸汽混合;混合物在内热式回转窑运行30分钟后，到达回转窑窑头；在窑头处，气相能源产物从上部流走，固相残渣通过螺旋进料器输往振动流化床尾部；
(2)步骤(I)所述的固相残渣进入振动流化床尾部后，运行2-5分钟后，达到振动流化床头部，在头部与一次冷却水混合，固相残渣与一次冷却水混合比例为8:3，随后固相残渣排出振动流化床，所产生的蒸汽与固相残渣逆向流动输往振动流化床尾部，随后从尾部上部的排口处输往步骤(I)所述的内热式回转窑窑尾，并与塑料及高温铬渣混合；
(3)步骤(I)所述的气相能源产物从窑头排放后，进入冷凝装置，使用冷却水进行间接换热处理，不冷凝气作为能源气利用，冷凝液作为能源油利用;换热后的冷却水输往振动流化床头部作为一次冷却水冷却固相残渣；
(4)固相残渣从振动流化床头部排出，进入冷却装置，在装置内喷入二次冷却水，使铬渣温度降至100°C以下，所产生的水蒸气阻止空气从内热式回转窑窑尾进入处理系统;控制冷却系统排口处内侧气压高于外侧气压0_30kp之间，避免空气进入系统；
(5 )在振动流化床头部冷却固相残渣的一次冷却水与内热式回转窑窑尾处连续输入的塑料的质量比控制在2:3。
[0016](6)使用国标GB 5086.2水平振荡法对处理后铬渣进行毒性浸出试验，测得水溶性铬为0.01mg/L，大大低于国标GB 5085.3危险废物上限1.5mg/L。每吨塑料产生0.35t能源气，可燃气含量均高于90%，同时每吨塑料产生0.2t燃料油。
【主权项】
1.一种利用PVC塑料制备能源产品同时无害化铬渣的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将铬渣磨至<2mm后，加热至900-1300°C，后输往内热式回转窑窑尾;在窑尾处，高温铬渣先与PVC塑料混合，再与高温蒸汽混合;混合物在内热式回转窑运行5-60分钟后，到达回转窑窑头;在窑头处，气相能源产物从上部流走，固相残渣通过螺旋进料器输往振动流化床尾部； (2)步骤(I)所述的固相残渣进入振动流化床尾部后，运行2-5分钟后，达到振动流化床头部，在头部与一次冷却水混合，固相残渣与一次冷却水混合比例为(1-8): 2，随后固相残渣排出振动流化床，所产生的蒸汽与固相残渣逆向流动输往振动流化床尾部，随后从尾部上部的排口处输往步骤(I)所述的内热式回转窑窑尾，并与塑料及高温铬渣混合； (3)步骤(I)所述的气相能源产物从窑头排放后，进入冷凝装置，使用冷却水进行间接换热处理，不冷凝气作为能源气利用，冷凝液作为能源油利用;换热后的冷却水输往振动流化床头部作为一次冷却水冷却固相残渣； (4)固相残渣从振动流化床头部排出，进入冷却装置，在装置内喷入二次冷却水，使铬渣温度降至100°C以下;控制冷却系统排口处内侧气压高于外侧气压0-30kp之间，避免空气进入系统。2.根据权利要求1所述的一种利用PVC塑料制备能源产品同时无害化铬渣的方法，其特征在于，在振动流化床头部冷却固相残渣的一次冷却水与内热式回转窑窑尾处连续输入的塑料的质量比控制在(1-4): 2。
【专利摘要】本发明是一种利用PVC塑料制备能源产品同时无害化铬渣的方法，通过蒸汽气化及铬渣催化作用，将PVC转化为高品质的能源产品。同时所产生的能源产物可将铬渣中六价铬高效还原，而铬渣中的CaO等成分将PVC中的Cl固定。
【IPC分类】C10B53/07, B09B5/00, B09B3/00, C10B49/16
【公开号】CN105524637
【申请号】CN201610033746
【发明人】张大磊, 汤金龙, 李卫华
【申请人】青岛理工大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年1月19日