多氯联苯废液的等离子环保处理方法与流程

本发明涉及一种多氯联苯废液的等离子环保处理方法。

背景技术：

苯基硅烷单体是一种重要的有机硅化合物，可用于苯基硅油、苯基硅树脂、苯基硅橡胶的生产，这一类产品对于高新产业和国防工业具有非常重要的价值。苯基硅烷单体的主要合成方法是利用氯苯和硅粉在铜粉等催化剂作用下高温合成苯基氯硅烷，再经过醇解等工艺来合成苯基硅烷单体。在这个过程中会生成含有硅粉、铜粉、碳化物和大量多氯联苯的高沸有机残液。

多氯联苯是一类人工合成的氯代联苯化合物的总称，根据氯原子取代数和取代位的不同，理论上可以组合到209种异构体，同族体分子结构和物化性质比较接近，非常稳定，本身不易分解，不与酸、碱等化学物质反应，极难溶于水，而对脂类具有很强的亲和性，极易富集于生物体的脂肪内。在常温下，多氯联苯是比水重的液体，多氯联苯的理化性质很稳定，一旦进入环境就会长时间地存在于环境中，非常难以降解(其半衰期长达40年左右)，在环境中潘留时间相当长。多氯联苯在环境中不能通过水解或类似的反应以明显的速度降解，只有很少部分通过土壤中生物酶作用和日光紫外的光解作用发生转化，受污染的水和土壤也很难得到恢复，在环境中有很高的残留性。动物实验表明，多氯联苯对皮肤、肝脏、胃肠系统、神经系统、生殖系统、免疫系统的病变甚至癌变都有诱导效应。

国外在上世纪五十至七十年代逐渐意识到多氯联苯的危害，开始制定管理政策来控制和逐步清除多氯联苯带来的污染。这些多氯联苯废液具有有机物含量高，热值高；毒性大，对环境污染严重；难降解，常规方法很难处理；成分复杂，无害化难度大等特点。传统的物理处理法、化学处理法、物理化学处理法、生物处理法等都难以处理，只能采用焚烧进行处理。而由于多氯联苯中含有大量的氯，因此在焚烧过程中极易生成二噁英，同时传统的焚烧工艺使用明火去焚烧含渣废液，由于火焰温度只能达到1000℃左右，在此温度下废液中的硅粉、铜粉等废液虽能熔融，但流动性差，难以排出焚烧炉，不易处理。

技术实现要素：

本发明为了克服上述的不足，提供了一种无污染物排放的多氯联苯废液的等离子环保处理方法，包括以下步骤：

(1)残液裂解：

多氯联苯废液在等离子电弧炉内经高温裂解，大部分残液分解成单原子物质，少量残液因未来得及裂解成单原子物质而分解成小分子后，携带着少量炭黑和硅粉进入等离子裂解管式反应器，残液中的硅粉、铜粉则在高温下与通入的玻璃粉一起熔融混合变成流体熔渣经底部液封管排出炉膛；进入等离子裂解管式反应器的小分子发生裂解，并与补入的空气一起进入二燃室反应，生成稳定的co2、h2o、sio2、hcl等物质，并释放出大量的热；

(2)对二燃室排出的尾气进行余热回收后急冷收尘；

(3)尾气的洗涤及排放。

作为优选，步骤(1)中等离子电弧炉和等离子裂解管式反应器中均以水蒸气作为起弧介质，采用水蒸气作为的等离子工作介质，成本低，即可提供元素配伍需要的一部分h、o元素，也可避免氮氧化物的生成。步骤(1)中在等离子裂解管式反应器的高温区补入水蒸气，进而获得h、o元素，用于元素配伍。

从外接入的水蒸气利用步骤(2)的余热加热至600℃后分成三路，第一路作为等离子电弧炉的起弧介质，第二路作为等离子裂解管式反应器的起弧介质，第三路作为等离子裂解管式反应器中补气的元素配伍。

步骤(1)中设置熔渣的液封管有两个目的，一是为了和实现炉膛内外的隔离，二是为了连续稳定排熔渣。等离子炉膛在工作时一直处于的负压，液封能够将炉膛内、外的介质隔开。

作为优选，步骤(2)从二燃室出来的尾气先经过余热回收器进行废热回收后降温至580-620℃，再由喷雾急冷器瞬间降温至180-200℃，降温后的尾气进入袋式补集器收尘。急冷的目的一是避免二噁英的生成，二是为了干式收尘，从喷雾急冷塔出来的尾气降至180-200℃，此时尾气中水依旧以过热的水蒸气形式存在，尾气中的纳米级二氧化硅因粒径小，因此以固体形式悬浮在尾气中，直接进入袋式补集器后，尾气中的纳米级二氧化硅被收集下来作为副产品白炭黑销售。

而在此过程中，经余热回收器回收的废热即可用于原料的预热、也可用于二燃室补气的预热，如果残液量大，也可设置废热锅炉以低压蒸汽的形式进行热量的回收。

作为优选，步骤(3)尾气依次经水洗和碱洗之后由烟囱排出，而由于尾气中的粉尘已经被袋式补集器补集下来，因此水洗过程中吸收氯化氢产生的盐酸清澈透明，可作为副产品销售。

本发明的有益效果是：

1、本发明减少了尾气中氮氧化物的含量，也减少了无效热，提高了产能；

2、等离子电弧炉中加入玻璃粉，可以增加熔渣的流动性和熔渣的排出量，保证了一直有熔渣流动排出，防止因断断续续排渣而冷却导致的排渣口堵塞，而且排出的熔融的熔渣在冷却后可形成稳定的玻璃体，无污染；

3、适合处理高含氯的废液，残液分解更彻底，且二噁英的含量极低；

4、整个处理过程弹性大，残液的含渣量、含氯量、含硅量不受限制，均可无害化处理。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的原理图；

图2是残液裂解的示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1和图2所示的多氯联苯废液的等离子环保处理方法，包括以下步骤：

(1)残液裂解：

多氯联苯废液在等离子电弧炉内经高温裂解，同时炉内通入玻璃粉，大部分残液分解成单原子物质，少量残液因未来得及裂解成单原子物质而分解成小分子后，携带着少量炭黑和硅粉进入等离子裂解管式反应器，残液中的硅粉、铜粉则在高温下与通入的玻璃粉一起熔融混合变成流体熔渣经底部液封管连续稳定的排出炉膛。而由于加入了玻璃粉，可以增加熔渣的流动性和熔渣的排出量，保证了液封管内一直有熔渣流动排出，防止液封管因断断续续排渣而冷却导致的排渣口堵塞，而且排出的熔渣在冷却后可形成稳定的玻璃体，无污染。

等离子裂解管式反应器内等离子火炬的温度温度呈三段分布，从内焰到外焰的三段温度依次为7000℃、5000℃、3000℃，且该反应器空间狭小，能够保证进入等离子裂解管式反应器的物质充分与等离子火炬接触，进而使得小分子物质在0.01-0.05s裂解,化学键瞬间全部断开。在等离子裂解管式反应器的尾端还设置有补气管补入空气，裂解后产生的c、h、si、cl等在此区域与空气中的o充分接触，一起进入二燃室后相互反应，生成稳定的co2、h2o、sio2、hcl等物质，并释放出大量的热。

(2)余热回收和急冷收尘：

从二燃室出来的尾气先经过余热回收器进行废热回收后降温至580-620℃，再由喷雾急冷器瞬间降温至180-200℃，降温后的尾气进入袋式补集器收尘。急冷的目的一是避免二噁英的生成，二是为了干式收尘，从喷雾急冷塔出来的尾气降至180-200℃，此时尾气中水依旧以过热的水蒸气形式存在，尾气中的纳米级二氧化硅因粒径小，因此以固体形式悬浮在尾气中，直接进入袋式补集器后，尾气中的纳米级二氧化硅被收集下来作为副产品白炭黑销售。

而在此过程中，经余热回收器回收的废热即可用于原料的预热、水蒸气的加热、也可用于二燃室补气的预热，如果残液量大，也可设置废热锅炉以低压蒸汽的形式进行热量的回收。

(3)尾气的洗涤及排放：

尾气先经水洗塔进行水洗，而由于尾气中的粉尘已经被袋式补集器补集下来，因此水洗过程中吸收氯化氢产生的盐酸清澈透明，可作为副产品销售。而余下的尾气则再经碱洗塔由25％的氢氧化钠溶液洗涤后，经烟囱高空排放。

在上述步骤(1)中，等离子电弧炉和等离子裂解管式反应器中均以水蒸气作为起弧介质，采用水蒸气作为的等离子工作介质，成本低，即可提供元素配伍需要的一部分h、o元素，也可避免氮氧化物的生成。步骤(1)中在等离子裂解管式反应器的高温区补入水蒸气，进而获得h、o元素，用于元素配伍。

从外接入的水蒸气可利用步骤(2)的余热回收器加热为600℃以上的过热蒸汽后分成三路，第一路作为等离子电弧炉的起弧介质从a点进入，a点即等离子电弧炉等离子火炬的起点，处于高温区，水蒸气在2000℃以上的高温会发生化学反应，生成氢气和氧气(a点的进气量根据等离子枪的功率来确定)。第二路作为等离子裂解管式反应器的起弧介质从b点进入，b点位于等离子裂解管式反应器等离子枪的出口，该点也是等离子火炬的高温区，也可以发生化学反应生成氢气和氧气(b点的进气量根据等离子枪的功率来确定)。第三路作为等离子裂解管式反应器中补气的元素配伍从c点进入，c点位于等离子裂解管式反应器裂解气的进口，该点处于等离子火炬出口，也是高温区，也可以发生化学反应生成氢气和氧气(c点的进气量根据元素配伍需要的量来确定)。

空气可经余热回收器与尾气换热后升至500℃后进入二燃室进行最终元素的配伍。空气的补气口设置在二燃室前有几个好处，一是避免等离子火焰的高温区，进而可以避免氮氧化物的生成。二是c、h、o、si等元素在超高温下不能重组，而此区域温度恰好适合重组，重组时会释放大量的热，也便于余热的回收再利用。

本发明采用环保的方式进行废液的处理，整个过程是一套密封循环和非焚化的过程，利用高能量密集的等离子场将废弃物的化学键分解并使其重组，转化成有价值的商品，并可以做到污染物的零排放。

上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。