一种化工废盐非催化热化学处理方法和装置与流程

本发明涉及化工废盐处理的，尤其是涉及一种化工废盐非催化热化学处理方法和装置。

背景技术：

1、化工废盐是指来自化工、材料、农药、医药、冶金等工业过程的含有机杂质和污染物的单质无机盐，或几种无机盐的混合物。据不完全统计，我国废盐年产量超过2.0×107t，化工废盐中含有大量的有机氮类物质和有机氯类物质，对环境的危害极大，需要进行集中处理。

2、目前，化工废盐处理主要以刚性填埋、热化学处理等方法为主。刚性填埋是一种工程隔离措施，未从根本上消除废盐的污染特性和环境风险。热化学处理分为焚烧、热解法两种，焚烧法是废盐中的有机物燃烧焚化使之分解的过程；热解法是在缺氧或无氧条件下，废盐中的有机物受热分解，使有机物转化为co、h2、h2o等。但是，无论是焚烧法还是热解法，在处理过程中，均会有氮氧化物生成，而且在200-550℃的反应温度区间，还会有部分二噁英类物质生成，氮氧化物和二噁英类物质仍会对环境造成污染，因此，需要提供一种化工废盐的热处理方法，既可以将废盐中有机污染物和无机杂质高效去除，又能减少处理过程中氮氧化物和二噁英类物质的生成量和排放量。

技术实现思路

1、为了高效去除废盐中有机污染物和无机杂质，同时减少化工废盐处理过程中氮氧化物和二噁英类物质的生成量和排放量，本技术提供一种化工废盐非催化热化学处理方法和装置。

2、第一方面，本技术提供一种化工废盐非催化热化学处理方法，采用如下的技术方案：一种化工废盐非催化热化学处理方法，包括如下步骤，

3、给料接收加热：在无氧或缺氧环境下，将废盐给料在0-10s内加热至550-1000℃，得到二次给料和挥发分；

4、主反应：在氧化性反应气氛下，将二次给料和挥发分在550-1000℃环境下停留10-180min，得到三次给料和烟气；

5、二燃反应：将烟气在1100-1200℃环境下停留2-5s，得到烟气出料；

6、出料：将三次给料冷却至200-400℃，得到粗盐出料；

7、烟气处理：将烟气出料降温至550-600℃，再在0-1s内降温至180-250℃，得到急冷烟气，然后脱除急冷烟气中的氮氧化物、酸性气体、二噁英类物质、飞灰、粉末和颗粒物，得到净化烟气；

8、粗盐出料处理：将粗盐出料溶于水中，得到初始盐水，将初始盐水进行无机除杂后以盐水形态排放或进行蒸发结晶回收盐分。

9、通过采用上述技术方案，在给料接收加热阶段的操作条件下，能够引发废盐给料的热解、裂解、分解等热化学变化，将给料中的大部分有机杂质及污染物以挥发分形式析出并进入气相，进行进一步反应和转化。由于在0-10s的极短时间内加热至550-1000℃，而二噁英类物质的生成温区是200-550℃，因此，本技术在极短时间内穿过了二噁英类物质生成温区，能够大幅度减少二噁英类物质的生成量。然后，在主反应的操作条件下，能够打破晶格包裹效应，降低传质阻力，使给料中的残余有机污染物充分释出，并使均相和非均相氧化反应都处于或接近本征反应动力学限制状态，促进有机污染物的脱除；还能够解耦二噁英类物质，阻止二噁英类物质合成并降低给料中的有机氮转化为氮氧化物的选择性，因此，有助于进一步去除有机污染物。在二燃反应阶段的操作条件下，可以进一步脱除较稳定的多环化合物和二噁英类物质。在对烟气出料进行处理的过程中，在0-1s内将烟气出料降温至180-250℃，也在极短时间内穿过了二噁英类物质生成温区，能够进一步减少二噁英类物质的生成量。

10、因此，本技术的热化学处理方法，可以高效去除废盐中有机污染物和无机杂质，同时大幅度减少处理过程中氮氧化物和二噁英类物质的生成量，排放物更加环保，还能回收部分盐，因此，能够极大的降低对环境的危害，具有更大的经济环境效益。

11、在一个具体的可实施方案中，在主反应和二燃反应阶段，将氧化剂沿自下而上的流向与二次给料、挥发分和烟气持续接触，所述氧化剂为空气、富氧空气或纯氧中的任一种。

12、通过采用上述技术方案，空气、富氧空气或纯氧均可以形成氧化性反应气氛，二次给料、挥发分和烟气均与氧化剂持续接触，可以充分解耦二噁英类物质，阻止二噁英类物质合成并降低给料中的有机氮转化为氮氧化物的选择性，氧化剂自下而上流动有助于接触更充分，因此，可以实现进一步减少化工废盐处理过程中氮氧化物和二噁英类物质的生成量和排放量的效果。

13、在一个具体的可实施方案中，在二燃反应阶段，在0-2000pa负压和氧浓度4-12％的环境下输出烟气出料。

14、通过采用上述技术方案，烟气出料中仍含有部分污染物，发明人发现，在上述二燃反应阶段和烟气处理阶段的工艺条件下，将输送环境控制在0-2000pa负压和氧浓度4-12％的环境下，输送过程更加稳定，可以防止烟气出料泄漏，从而减少安全隐患。

15、在一个具体的可实施方案中，所述废盐给料的总有机碳含量为500-100000mg/kg，所述粗盐出料中的总有机碳含量为0-50mg/kg。

16、通过采用上述技术方案，本技术的热化学处理方法可以高效处理废盐给料中的有机碳，处理效率高。

17、在一个具体的可实施方案中，在所述烟气处理阶段，回收烟气出料的热量，将烟气出料降温至550-600℃，得到中温烟气，将急冷介质雾化至体面积平均液滴直径为0-300微米的雾化介质，再将雾化介质喷向中温烟气，在0-1s内将中温烟气降温至180-250℃，得到急冷烟气，所述急冷介质是水或质量浓度为0-5％的碱溶液，所述碱溶液是氢氧化钠溶液或与废盐给料主成分相同的金属阳离子氢氧化物溶液。

18、通过采用上述技术方案，烟气出料的温度较高，热量大，回收热量可以减少能耗。采用雾化介质喷射，可以快速将中温烟气完成急冷，从而在极短时间内穿过二噁英类物质生成温区，减少二噁英类物质的生成量。将急冷介质雾化，有助于增大物料与介质的接触面积，提高极冷效果。选用水或上述碱溶液，不仅具有优异的急冷效果，还能防止进入新的污染物，便于进行后续处理。

19、在一个具体的可实施方案中，在所述烟气处理阶段，采用选择性非催化还原法或选择性催化还原法的任一种脱除急冷烟气中的氮氧化物，所述选择性非催化还原法的工作温度为950-1100℃，氧体积浓度为1-8％，所述选择性催化还原法的工作温度为160-450℃，氧体积浓度为5-15％；在100-400℃下以200-4000mg/nm3的喷射量对急冷烟气喷碱性干粉，碱性干粉是碳酸氢钠、碳酸钠、氧化钙或氢氧化钙中的任意一种；以50-400mg/nm3的喷射量将吸附剂喷向急冷烟气，所述吸附剂为碘值大于650mg/g的粉末状活性炭或褐煤焦。

20、通过采用上述技术方案，选择性非催化还原法或选择性催化还原法均可以快速、高效的脱除急冷烟气中的氮氧化物，而且采用上述工作条件，可以更加高效。碱性干粉能够与烟气中的酸性气体发生反应，从而除去烟气中的酸性气体，使得烟气中的污染物进一步减少。采用上述工作条件下喷射方式，有助于碱性干粉与烟气充分接触，提高酸性气体的去除率。粉末状活性炭或褐煤焦均是吸附性能优异的吸附剂，发明人发现，碘值大于650mg/g的粉末状活性炭或褐煤焦对烟气中的二噁英类物质具有优异的吸附效果，因此，采用喷射的方式，将粉末状活性炭或褐煤焦喷向烟气，使得粉末状活性炭或褐煤焦能够充分吸附烟气中二噁英类物质，进一步除去二噁英类物质。

21、第二方面，本技术提供一种化工废盐非催化热化学处理装置，采用如下的技术方案：一种化工废盐非催化热化学处理装置，包括集成式热化学反应器、余热利用系统、急冷装置、烟气净化系统、出料冷却装置、出料回溶及无机除杂系统和过程控制系统，所述集成式热化学反应器、余热利用系统、急冷装置、烟气净化系统、出料冷却装置和出料回溶及无机除杂系统均与过程控制系统电连接，所述集成式热化学反应器内设有用于实施给料接收加热阶段的给料接收加热区、用于实施主反应阶段的主反应区、用于实施出料阶段的出料区和用于实施二燃反应阶段的二燃区，所述余热利用系统、急冷装置、烟气净化系统均用于实施烟气处理阶段，所述出料冷却装置、出料回溶及无机除杂系统均用于实施粗盐出料处理阶段。

22、通过采用上述技术方案，给料接收加热阶段、主反应阶段、二燃反应阶段和出料阶段均在集成式热化学反应器内进行，通过控制反应区温度和流场条件，能够降低盐蒸气分压和颗粒夹带，降低烟气中的无机盐含量，减缓下游设备材料的腐蚀和设备堵塞问题。余热利用系统、急冷装置和烟气净化系统配合，完成烟气处理阶段。出料冷却装置和出料回溶及无机除杂系统配合，完成粗盐出料处理阶段。

23、在一个具体的可实施方案中，所述给料接收加热区、主反应区、出料区和二燃区中任意两个相邻的区域之间设有物理分界结构。

24、通过采用上述技术方案，物理分界结构可以是分隔墙，物理分界结构将各个区域形成分离空间，可使大部分夹带质点能够回落沉降，从而减少挥发分、烟气和烟气出料的颗粒夹带和飞灰损失，降低烟气中的无机盐含量，减缓下游设备材料的腐蚀和设备堵塞问题。

25、在一个具体的可实施方案中，所述集成式热化学反应器上连接有若干个共轭运行的燃烧器，所述燃烧器以天然气、合成气、液化石油气、甲醇、乙醇或石脑油中的一种或多种作为加热燃料，所述燃烧器以空气、富氧空气或纯氧中的任一种作为氧化剂。

26、通过采用上述技术方案，燃烧器用于加热集成式热化学反应器，并向集成式热化学反应器内输入氧化剂。由于采用多台燃烧器共轭运行，可以使集成式热化学反应器的各区域实际加热负荷与其需求相适配。上述原料中的有机氮、硫、氯等污染元素含量低，可以降低处理成本。

27、在一个具体的可实施方案中，所述化工废盐非催化热化学处理装置还包括蒸发结晶系统，所述蒸发结晶系统与出料回溶及无机除杂系统相连接，所述蒸发结晶系统与过程控制系统电连接。

28、通过采用上述技术方案，蒸发结晶系统对盐水进行蒸发结晶，可以回收盐水中的盐分并得到可重新利用的精制再生盐，有助于节能环保，降低处理成本。

29、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

30、1.本技术的热化学处理方法，可以高效去除废盐中有机污染物和无机杂质，同时大幅度减少处理过程中氮氧化物和二噁英类物质的生成量，排放物更加环保，还能回收部分盐，因此，能够极大的降低对环境的危害，具有更大的经济环境效益；

31、2.本技术的烟气处理阶段通过将烟气急冷，能够在极短时间内穿过二噁英类物质生成温区，减少二噁英类物质的生成量，还能防止进入新的污染物和回收热量；

32、3.本技术将氧化剂沿自下而上的流向与二次给料、挥发分和烟气持续接触，可以实现进一步减少化工废盐处理过程中氮氧化物和二噁英类物质的生成量和排放量的效果；

33、4.本技术在0-2000pa负压和氧浓度4-12％的环境下输出烟气出料，可以防止烟气出料泄漏，从而减少安全隐患。