一种连续化处理高盐高COD化工危废的装置的制作方法

本发明属于化工危废处理技术领域，具体涉及一种连续化处理高盐高cod化工危废的装置。

背景技术：

化工危废是指化工生产过程中产生的固体、半固体或浆状废弃物，包括化工生产过程中进行分解、合成等化学反应过程中产生的不合格产品或中间产物、副产物、废催化剂、废添加剂、未反应原料及原料杂质等，也包括直接从反应装置排出的或在产品挂制、分离、洗涤时由相应装置排出的废物，以及空气污染控制设施排出的粉尘、废水处理过程产生的污泥、设备检修和事故泄漏产生的固体废弃物等。

化工危废具有下列特点：(1)产生量较大。化工危废占到整个工业危废产生总量的30％以上；(2)种类多，有毒物质含量高，对人类健康和环境危害大。化工危废中有相当部分具有急毒性、反应性、腐蚀性等特点对人体健康和环境会构成较大威胁，若得不到有效处置，将会对人体和环境造成较大影响。(3)资源化潜力大。化工危废中有相当一部分是反应的原料和副产物，通过适当的技术处理就可以将有价值的物质回收利用。因此，有效实现化工危废无害化、资源化和能源化，对提高污染防治水平和产业经济效益具有重要作用。

目前针对此类废弃物处置的装置主要采取焚烧和填埋技术。然而焚烧技术处理此类危险废物时，存在以下问题：(1)高温熔融状态下，回转窑结垢现象严重，热效降低明显；(2)设备腐蚀现象非常严重；(3)大部分为含氯盐，在焚烧时会产生大量二噁英，造成二次污染；(4)大部分此类危废以湿态形式存在，导致焚烧法耗能较高。安全填埋处理此类危废时，存在如下问题：(1)需要刚性填埋场，工程造价高；(2)占用土地面积大；(3)会产生大量高cod、高含盐渗滤液无法处理。

技术实现要素：

针对上述危废处置装置技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种经济、高效、实用的连续化处理高盐高cod化工危废的装置。

本发明的技术方案为：一种连续化处理高盐高cod化工危废的装置，包括预处理系统、水热解系统、催化重整系统、高浓盐水蒸发分盐系统、加热系统、辅助系统、甲烷综合利用系统和电源设备，

预处理系统包括物料储存罐、计量装置、水箱、预处理混合装置、高压水泵、物料进料泵，物料储存罐与计量装置相连，计量装置通过物料泵连接至预处理混合装置，水箱通过高压水泵连接至预处理混合装置，预处理混合装置内设有搅拌器；

水热解系统包括水热解反应器、气固分离器、混合进料泵，预处理混合装置通过混合进料泵连接至水热解反应器，气固分离器通过热解气排放管与水热解反应器的上方相连；

催化重整系统包括依次串联的一级反应器、二级反应器、三级反应器、四级反应器，一级反应器的上端与气固分离器的气体出口相连；

高浓盐水蒸发分盐系统包括盐水箱、盐水泵、蒸发室、换热器，盐水箱与水热解反应器底部相连，蒸发室位于盐水箱上方，蒸发室内设有斜板，斜板上布设有气孔和凸孔，斜板下方的蒸发室内设有循环泵，斜板上方的蒸发室侧壁上设有小型风机，换热器通过管道连接在蒸发室上方，换热器通过盐水泵与盐水箱相连；

加热系统包括加热夹套一和加热夹套二，加热夹套一设置在水箱的外部，加热夹套二设置在预处理混合装置的外部；

辅助系统包括惰性气体储存罐和惰性气体泵，惰性气体储存罐通过惰性气体泵将惰性气体送至预处理混合装置和水热解反应器，用于排除预处理水解催化重整工艺装置中的氧气；

甲烷综合利用系统包括依次与加热夹套一、加热夹套二以及四级反应器相串连的甲烷回收装置；

电源设备为所有系统供电。

进一步地，预处理混合装置内设有温度检测装置一和压力检测装置一。

进一步地，水热解反应器内设有列管，物料在列管内受热分解，列管间设有挡板，保证热源在列管间流动过程无死角。

作为另一种方案，水热解反应器包括反应罐、列管式换热夹套、曝气搅拌杆、搅拌电机、密封轴承，列管式换热夹套设置在反应罐的外部，搅拌电机设置在反应罐的顶部，密封轴承设置在反应罐的底部，曝气搅拌杆内部中空，曝气搅拌杆上横向设有8个搅拌横杆，搅拌横杆的远端设有曝气嘴，曝气搅拌杆的上端贯穿反应罐顶部与搅拌电机相连，曝气搅拌杆的下端贯穿反应罐底部与密封轴承上端相连，密封轴承下端通过惰性气体泵与惰性气体储存罐相连，密封轴承下端还通过高压水泵二与水箱相连。在曝气搅拌杆转动的同时，从曝气搅拌杆底部通入惰性气体，并使其从曝气嘴喷出，对物料进行曝气搅拌，防止其发生受热不均，并且惰性气体的气流可对反应罐内壁进行360度高压冲刷，防止物料在反应罐壁发生粘连，使用完毕后，还可通过高压水泵二从水箱抽水至曝气搅拌杆底部，使高压水流从曝气嘴喷出，可用于对反应罐进行冲洗。

更进一步地，水热解反应器内还设有温度检测装置二和压力检测装置二。

进一步地，惰性气体储存罐的外部设有加热夹套三，加热夹套三串联在加热夹套二与四级反应器之间。将惰性气体储存罐内的惰性气体利用甲烷的余热加热，在通入曝气搅拌杆内进行曝气搅拌，可提高反应罐内物料的受热效率。

进一步地，气固分离器与水热解反应器之间的管路上设有背压阀和调节阀。

进一步地，一级反应器、二级反应器、三级反应器、四级反应器均为管式反应器，管式反应器的中部设有圆形反应腔，圆形反应腔内横向贯穿设置有转动轴，转动轴外部连接有驱动电机，转动轴上设有6个叶片盒，叶片盒内装有催化剂。气体从上往下走，转动轴则逆时针转动着与气体进行接触，既可以提高气体与催化剂的接触面积，还可以防止气体流动不畅。

更进一步地，一级反应器、二级反应器、三级反应器、四级反应器对应的叶片盒内的催化剂分别为活性炭铝镍钴磁催化剂、凹凸棒石镍基催化剂、铬铁纤维催化剂、纳米镍基催化剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明利用水热解技术在高温高压的条件下，使有机物与水反应分解转化为液体燃料或气体燃料等能源物质。与目前主要采取焚烧和填埋的方法相比，反应以水为原料，湿物料不需要干燥，节省能源，高温高压条件下反应彻底，不会导致因有机物残留造成二次污染等问题，同时有利于提升后续盐类回收得到产品的品质。

(2)本发明催化重整过程中，在各个阶段反应器的专属催化剂的作用下，能有效去除裂解气中无用的、对甲烷化催化剂有影响的杂质，并将多种低碳化合物和水进行重整合成具有更高利用价值的甲烷气。产生的甲烷气可以作为系统运行的能源，多余的可以以电、蒸汽或者天然气形式外售。

(3)本发明采用的低温蒸发是通过特殊的设备结构，快速流动的液体膜能在蒸发室内斜板面的气孔中引起很低的负压，仅一台小型风机就能推起一股巨大的气流穿过水膜，从而在气体和液体之间产生一个极大交换表面。当液体沿着斜板向下流动时，由于气蚀会在向下的方向上产生轻微的负压，斜板的表面上有很多突孔，使得板下气体通过板孔进入流动的液体时将液体拉伸成气泡，气液接触的时间足以使气体变成饱和蒸汽。

总之，本发明可以高效处理高盐高cod危废并且不会产生二次污染，生成的盐不含有机质；反应需要的水可以循环利用，不外排；有机物分解后可以变成清洁能源，充分实现化工危废资源化。

附图说明

图1是本发明实施例1的整体装置示意图；

图2是本发明实施例2的整体装置示意图；

图3是本发明实施例2中的水热解反应器的结构示意图；

图4是本发明实施例1和实施例2中斜板的结构示意图；

图5是本发明实施例1中的水热解反应器的局部结构示意图；

图6是本发明实施例1和实施例2中管式反应器的外部结构示意图；

图7是本发明实施例1和实施例2中管式反应器的内部结构示意图；

其中，1-物料储存罐、2-计量装置、3-水箱、4-预处理混合装置、5-高压水泵、6-物料进料泵、7-搅拌器、8-水热解反应器、9-气固分离器、10-混合进料泵、11-一级反应器、12-二级反应器、13-三级反应器、14-四级反应器、15-盐水箱、16-盐水泵、17-蒸发室、18-换热器、19-斜板、20-气孔、21-循环泵、22-加热夹套一、23-加热夹套二、24-惰性气体储存罐、25-惰性气体泵、26-温度检测装置一、27-压力检测装置一、28-列管、29-挡板、30-反应罐、31-列管式换热夹套、32-曝气搅拌杆、33-搅拌电机、34-密封轴承、35-高压水泵二、36-温度检测装置二、37-压力检测装置二、38-加热夹套三、39-背压阀、40-调节阀、41-圆形反应腔、42-转动轴、43-驱动电机、44-叶片盒、45-凸孔、46-小型风机、47-甲烷回收装置、48-搅拌横杆、49-曝气嘴。

具体实施方式

下面结合附图1-7来对本发明的具体实施方式作具体说明，但本发明的实施和保护不限于此。

实施例1

如图1所示，一种连续化处理高盐高cod化工危废的装置，包括预处理系统、水热解系统、催化重整系统、高浓盐水蒸发分盐系统、加热系统、辅助系统、甲烷综合利用系统和电源设备，

预处理系统包括物料储存罐1、计量装置2、水箱3、预处理混合装置4、高压水泵5、物料进料泵6，物料储存罐1与计量装置2相连，计量装置2通过物料泵6连接至预处理混合装置4，水箱3通过高压水泵5连接至预处理混合装置4，预处理混合装置4内设有搅拌器7；

水热解系统包括水热解反应器8、气固分离器9、混合进料泵10，预处理混合装置4通过混合进料泵10连接至水热解反应器8，气固分离器9连接在水热解反应器8的上方；如图5所示，水热解反应器8内设有列管28，物料在列管28内受热分解，列管28间设有挡板29，保证热源在列管28间流动过程无死角。预处理混合装置4内设有温度检测装置一26和压力检测装置一27。水热解反应器8内还设有温度检测装置二36和压力检测装置二37。气固分离器9与水热解反应器8之间的管路上设有背压阀39和调节阀40。

催化重整系统包括依次串联的一级反应器11、二级反应器12、三级反应器13、四级反应器14，一级反应器11的上端与气固分离器9的气体出口相连；如图6-7所示，一级反应器11、二级反应器12、三级反应器13、四级反应器14均为管式反应器，管式反应器的中部设有圆形反应腔41，圆形反应腔41内横向贯穿设置有转动轴42，转动轴42外部连接有驱动电机43，转动轴42上设有6个叶片盒44，叶片盒44内装有催化剂。气体从上往下走，转动轴42则逆时针转动着与气体进行接触，既可以提高气体与催化剂的接触面积，还可以防止气体流动不畅。其中，一级反应器11、二级反应器12、三级反应器13、四级反应器14对应的叶片盒44内的催化剂分别为活性炭铝镍钴磁催化剂、凹凸棒石镍基催化剂、铬铁纤维催化剂、纳米镍基催化剂。

高浓盐水蒸发分盐系统包括盐水箱15、盐水泵16、蒸发室17、换热器18，盐水箱15与水热解反应器8底部相连，蒸发室17位于盐水箱15上方，蒸发室17内设有斜板19，如图4所示，斜板19上布设有气孔20和凸孔45，斜板19下方的蒸发室17内设有循环泵21，斜板19上方的蒸发室17侧壁上设有小型风机46，换热器18通过管道连接在蒸发室17上方，换热器18通过盐水泵16与盐水箱15相连；

加热系统包括加热夹套一22和加热夹套二23，加热夹套一22设置在水箱3的外部，加热夹套二23设置在预处理混合装置4的外部；

辅助系统包括惰性气体储存罐24和惰性气体泵25，惰性气体储存罐24通过惰性气体泵25将惰性气体送至预处理混合装置4和水热解反应器8，用于排除预处理水解催化重整工艺装置中的氧气；

甲烷综合利用系统包括依次与加热夹套一22、加热夹套二23以及四级反应器14相串连的甲烷回收装置47；

电源设备为所有系统供电。

本实施例的工作方法为：

预处理：来料首先进入物料储存罐1，再通过计量装置2计量后，由物料进料泵6通过管道送入预处理混合装置4，水箱3内水经过高压水泵5将水送入预处理混合装置4，启动搅拌器7，将水和物料混合均匀后，通过混合进料泵10进入水热解反应器8的列管28；

水热分解：控制内部温度为300℃，压力20mpa，反应时间为105min，超过99％有机物分解气化，开启调节阀40，形成的高温裂解气通过气固分离器9分离，将裂解气夹带的固态物质将被分离出来；

催化重整：高温裂解气送入一级反应器11顶部，在活性炭铝镍钴磁催化剂的催化作用下，去除对催化重整有毒害作用的物质，再从底部进入到二级反应器12中，在凹凸棒石镍基催化剂的作用下将可能存在的c2、c3等多碳化合物分解，形成单碳化合物后，再通入三级反应器13，气体在铬铁纤维催化剂的作用下将混合气中的含碳化合物和水反应，回收水中的氢，反应后的混合气体进入四级反应器14，在纳米镍基催化剂的作用下将混合气中绝大部分碳和氢合成为甲烷。最后高温甲烷气依次通过加热夹套二23和加热夹套一22，将其中的部分热量回收，提高预处理混合装置4和水箱3中的温度，同时降低甲烷气的温度，最后送入甲烷回收装置47；

低温蒸发：高盐高cod化工危险废物经过水热解反应器8分解有机物后，剩余的盐以溶液形式进入盐水箱15，由盐水泵16将盐水送至换热器18加热至要求的温度后，热盐水通过管道进入蒸发室17内，并通过循环泵21将盐水均布在斜板19上，盐水沿斜板19面流动，在经过斜板19上分布的凸孔45时，小型风机46引入的风通过与气孔20接触，并在此形成微负压，负压将液体拉伸成气泡，气液接触的时间足以使气体变成饱和蒸汽排出，回收含盐结晶。

检测本实施例产生的甲烷的tvoc值为0.05ppm，采用灼烧法对本实施例的含盐结晶中的有机质含有率为0.00％。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

(1)如图3所示，水热解反应器8包括反应罐30、列管式换热夹套31、曝气搅拌杆32、搅拌电机33、密封轴承34，列管式换热夹套31设置在反应罐30的外部，搅拌电机33设置在反应罐30的顶部，密封轴承34设置在反应罐30的底部，曝气搅拌杆32内部中空，曝气搅拌杆32上横向设有8个搅拌横杆48，搅拌横杆48的远端设有曝气嘴49，曝气搅拌杆32的上端贯穿反应罐30顶部与搅拌电机33相连，曝气搅拌杆32的下端贯穿反应罐30底部与密封轴承34上端相连，密封轴承34下端通过惰性气体泵25与惰性气体储存罐24相连，密封轴承34下端还通过高压水泵二35与水箱3相连。在曝气搅拌杆32转动的同时，从曝气搅拌杆32底部通入惰性气体，并使其从曝气嘴49喷出，对物料进行曝气搅拌，防止其发生受热不均，并且惰性气体的气流可对反应罐30内壁进行360度高压冲刷，防止物料在反应罐30壁发生粘连，使用完毕后，还可通过高压水泵二35从水箱3抽水至曝气搅拌杆32底部，使高压水流从曝气嘴49喷出，可用于对反应罐30进行冲洗。

(2)如图2所示，惰性气体储存罐24的外部设有加热夹套三38，加热夹套三38串联在加热夹套二23与四级反应器14之间。将惰性气体储存罐24内的惰性气体利用甲烷的余热加热，在通入曝气搅拌杆32内进行曝气搅拌，可提高反应罐30内物料的受热效率。

本实施例的工作方法为：

预处理：来料首先进入物料储存罐1，再通过计量装置2计量后，由物料进料泵6通过管道送入预处理混合装置4，水箱3内水经过高压水泵5将水送入预处理混合装置4，启动搅拌器7，将水和物料混合均匀后，通过混合进料泵10进入水热解反应器8的反应罐30；

水热分解：从曝气搅拌杆32底部通入惰性气体，并使其从曝气嘴49喷出，对物料进行曝气搅拌，防止其发生受热不均，并且惰性气体的气流可对反应罐30内壁进行360度高压冲刷，防止物料在反应罐30壁发生粘连，控制内部温度为400℃，压力20mpa，反应时间为105min，超过99％有机物分解气化，开启调节阀40，形成的高温裂解气通过气固分离器9分离，将裂解气夹带的固态物质将被分离出来；

催化重整：高温裂解气送入一级反应器11顶部，在活性炭铝镍钴磁催化剂的催化作用下，去除对催化重整有毒害作用的物质，再从底部进入到二级反应器12中，在凹凸棒石镍基催化剂的作用下将可能存在的c2、c3等多碳化合物分解，形成单碳化合物后，再通入三级反应器13，气体在铬铁纤维催化剂的作用下将混合气中的含碳化合物和水反应，回收水中的氢，反应后的混合气体进入四级反应器14，在纳米镍基催化剂的作用下将混合气中绝大部分碳和氢合成为甲烷。最后高温甲烷气依次通过加热夹套三38、加热夹套二23和加热夹套一22，将其中的部分热量回收，提高惰性气体储存罐24、预处理混合装置4和水箱3中的温度，同时降低甲烷气的温度，最后送入甲烷回收装置47；惰性气体储存罐24内的惰性气体利用甲烷的余热加热，在通入曝气搅拌杆32内进行曝气搅拌，可提高反应罐30内物料的受热效率。

低温蒸发：高盐高cod化工危险废物经过水热解反应器8分解有机物后，剩余的盐以溶液形式进入盐水箱15，由盐水泵16将盐水送至换热器18加热至要求的温度后，热盐水通过管道进入蒸发室17内，并通过循环泵21将盐水均布在斜板19上，盐水沿斜板19面流动，在经过斜板19上分布的凸孔45时，小型风机46引入的风通过与气孔20接触，并在此形成微负压，负压将液体拉伸成气泡，气液接触的时间足以使气体变成饱和蒸汽排出，回收含盐结晶。

检测本实施例产生的甲烷的tvoc值为0.03ppm，采用灼烧法对本实施例的含盐结晶中的有机质含有率为0.00％。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。