一種利用塑料制備能源氣同時無害化鉻渣的方法
【技術領域】
[0001]本發明是一種利用塑料制備能源氣同時無害化鉻渣的方法,通過蒸汽氣化及鉻渣催化作用,將塑料裂解并轉化為小分子能源氣。同時所產生的能源氣可將鉻渣中六價鉻高效還原。
【背景技術】
[0002]鉻渣是重鉻酸鹽生產過程中排放的副產物。因其中含有水溶性六價鉻而具有極大的毒性,如果不經過處理而露天堆放,對地下水源、河流或海域會造成不同程度的污染,嚴重的危害人體健康和動植物的生長。
[0003]總體來說,目前鉻渣的解毒方法(即將毒性高的六價鉻變為三價鉻)分為濕法解毒和干法解毒兩大類。但都有各自問題。濕法是將通過添加還原劑將鉻渣中Cr6+在液相還原解毒的方法。但該法試劑消耗大,成本高,目前還難以大規模用于治理鉻渣。干法解毒既是通過高溫還原性氣氛的強還原作用使鉻渣中六價鉻還原為三價鉻達到解毒的目的。傳統的干法治理是用碳做還原劑,再還原性氣氛中加熱至1000°C左右把有毒的Cr6+還原成無毒的Cr6+,該法已經大規模應用于鉻渣的治理,有一定經濟效益,但處理過程中伴有二次粉塵污染,且投資成本高,能耗大。
[0004]另一方面,塑料是一種白色污染。目前其處理方法也存在各種問題。因其含Cl,因此焚燒容易產生二惡英。熱解制燃料油、氣是一種目前較為實用的辦法,申請號20公布了一種兩步法利用塑料制備燃料油氣的辦法,第一步在低溫揮發HCl,第二步裂解塑料制備油氣。該方法雖較為實用,但由于實行兩步法,反應周期長。此外在工程實施中,HCl不容易完全揮發出,部分殘留的Cl容易進入第二步的裂解油氣中從而對其污染。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的不足,本發明是一種新型的鉻渣、塑料的處理處置方法。通過工藝控制,可將鉻渣中六價鉻高效還原的同時,將塑料轉化為高品質能源氣。
[0006]本工藝技術方案為:利用危險廢物鉻渣高溫催化裂解塑料。同時在水蒸汽氣化的條件下較為徹底的將塑料轉化為低分子的能源氣體,避免了結焦,同時使得能源產品輕質化。另一方面,所產生的能源氣體將鉻渣中六價鉻轉化為三價鉻,實現其無害化,同時鉻渣將塑料裂解過程中產生的HCl吸收。
[0007 ]本發明的方法具體包括以下步驟:
(1)將鉻渣磨至〈2_后,后通過螺旋進料器輸往回轉電爐爐尾,后輸往爐頭。通過電爐加熱,保持爐頭鉻渣溫度穩定在800-1000°C。排出爐頭后,鉻渣進入內熱式回轉窯窯頭,后輸往窯尾;
(2)將塑料添加至回轉電爐及內熱式回轉窯的交匯處,并與鉻渣及高溫蒸氣混合;隨后進入內熱式回轉窯后,塑料逐漸發生裂解成為裂解氣,后高溫蒸汽與塑料裂解氣的混合氣體與鉻渣逆向運行,過程中發生催化裂解反應,在回轉電爐爐尾排出后,經過冷凝工藝獲得高品質能源氣;連續輸入的含氯塑料與連續輸入的高溫鉻渣的混合質量比為(1-4):10;
(3)在內熱式回轉窯窯尾處,一次冷卻水噴淋到鉻渣表面,鉻渣冷卻至150°C以下后排放,控制窖尾排口處氣壓與回轉電爐爐頭的壓差穩定在在-3kp至5kp之間,從而使得高溫蒸氣能夠駛往回轉窯窯頭并進入回轉電爐與塑料裂解氣發生催化反應。
[0008](4)處理后的鉻渣排出窯尾后,進入冷卻系統,在系統內噴入二次冷卻水,使鉻渣溫度降至50°C以下,所產生的水蒸氣阻止空氣從內熱式回轉窯窯尾進入處理系統;控制冷卻系統排口處內側氣壓高于外側氣壓0_30kp之間,避免空氣進入系統。
[0009]相比傳統的塑料及鉻渣處理方法,本方法有如下優勢:
1.利用鉻渣危險廢物鉻渣催化塑料,避免使用昂貴催化劑的同時,還實現了鉻渣的無害化;
2.充分利用了冷卻鉻渣時的冷卻水所產生的蒸汽,無須額外熱源輔助生產蒸汽,有利于節能,同時減少了蒸氣排放的所帶來二次熱污染;
3.因高溫蒸氣的作用,使得鉻渣在還原處理后,表面積炭量大大減少,有利于處理后鉻渣的二次利用;
4.能源氣中生成的C02可以被鉻渣中的CaO吸收,提高燃料產品質量。
[0010]5.塑料裂解過程中所產生的HCl被鉻渣有效吸收,由于塑料與鉻渣接觸后可使溫度低于750°C,不會造成CaC12等含氯產物的揮發,從而對能源氣體造成影響;
6.工藝采取分兩次噴淋冷卻水冷卻高溫殘渣的辦法,第一次可以同時生成蒸汽,蒸汽可以作為催化氣化塑料的物料,避免了額外制備蒸汽,節約能源;第二次生成蒸汽的同時,增大裝置內部氣壓,阻止外部空氣進入系統,氧化還原后的三價鉻,同時避免了使用額外的裝置控制氣壓。
【附圖說明】
[0011]圖1是工藝流程圖具體實施實例如下:
1.將鉻渣磨至〈2_后,后通過螺旋進料器輸往回轉電爐爐尾,后輸往爐頭。通過電爐加熱,保持爐頭鉻渣溫度穩定在800-1000°C。排出爐頭后,鉻渣進入內熱式回轉窯窯頭,后輸往窯尾;
2.將塑料添加至回轉電爐及內熱式回轉窯的交匯處,并與鉻渣及高溫蒸氣混合;隨后進入內熱式回轉窯后,塑料逐漸發生裂解成為裂解氣,后高溫蒸汽與塑料裂解氣的混合氣體與鉻渣逆向運行,過程中發生催化裂解反應,在回轉電爐爐尾排出后,經過冷凝工藝獲得高品質能源氣;連續輸入的含氯塑料與連續輸入的高溫鉻渣的混合質量比為1:5;
3.在內熱式回轉窯窯尾處,冷卻水噴淋到鉻渣表面,冷卻水與塑料的質量比是1:1,鉻渣冷卻至150°C以下后排放,控制窯尾排口處氣壓與回轉電爐爐頭的壓差穩定在在_3kp至5kp之間,從而使得高溫蒸氣能夠駛往回轉窯窯頭并進入回轉電爐與塑料裂解氣發生催化反應;
4.處理后的鉻渣排出窯尾后,進入冷卻系統,在系統內噴入二次冷卻水,使鉻渣溫度降至50°C以下,所產生的水蒸氣阻止空氣從內熱式回轉窯窯尾進入處理系統;控制冷卻系統排口處內側氣壓高于外側氣壓0-30kp之間,避免空氣進入系統;
5.使用國標GB 5086.2水平振蕩法對處理后鉻渣進行毒性浸出試驗,測得水溶性鉻為
0.0lmg/L,大大低于國標GB 5085.3危險廢物上限1.5mg/L。每噸塑料產生0.7t能源氣,可燃氣含量均高于90%。
[0012]
實例2:
1.將鉻渣磨至〈2_后,后通過螺旋進料器輸往回轉電爐爐尾,后輸往爐頭。通過電爐加熱,保持爐頭鉻渣溫度穩定在800-1000°C。排出爐頭后,鉻渣進入內熱式回轉窯窯頭,后輸往窯尾;
2.將塑料添加至回轉電爐及內熱式回轉窯的交匯處,并與鉻渣及高溫蒸氣混合;隨后進入內熱式回轉窯后,塑料逐漸發生裂解成為裂解氣,后高溫蒸汽與塑料裂解氣的混合氣體與鉻渣逆向運行,過程中發生催化裂解反應,在回轉電爐爐尾排出后,經過冷凝工藝獲得高品質能源氣;連續輸入的含氯塑料與連續輸入的高溫鉻渣的混合質量比為3:10;
3.在內熱式回轉窯窯尾處,冷卻水噴淋到鉻渣表面,冷卻水與塑料的質量比是1:1,鉻渣冷卻至150°C以下后排放,控制窯尾排口處氣壓與回轉電爐爐頭的壓差穩定在在_3kp至5kp之間,從而使得高溫蒸氣能夠駛往回轉窯窯頭并進入回轉電爐與塑料裂解氣發生催化反應。
[0013]4.處理后的鉻渣排出窯尾后,進入冷卻系統,在系統內噴入二次冷卻水,使鉻渣溫度降至50°C以下,所產生的水蒸氣阻止空氣從內熱式回轉窯窯尾進入處理系統;控制冷卻系統排口處內側氣壓高于外側氣壓0_30kp之間,避免空氣進入系統;
5.使用國標GB 5086.2水平振蕩法對處理后鉻渣進行毒性浸出試驗,測得水溶性鉻為
0.0 lmg/L,大大低于國標GB 5085.3危險廢物上限1.5mg/L。每噸塑料產生0.6t能源氣,可燃氣含量均高于90%。
【主權項】
1.一種利用塑料制備能源氣同時無害化鉻渣的方法,其特征在于,包括如下步驟: (1)將鉻渣磨至<2mm后,后通過螺旋進料器輸往回轉電爐爐尾,后輸往爐頭;通過電爐加熱,保持爐頭鉻渣溫度穩定在800-1000°C;排出爐頭后,鉻渣進入內熱式回轉窯窯頭,后輸往窯尾; (2)將塑料添加至回轉電爐及內熱式回轉窯的交匯處,并與鉻渣及高溫蒸氣混合;隨后進入內熱式回轉窯后,塑料逐漸發生裂解成為裂解氣,后高溫蒸汽與塑料裂解氣的混合氣體與鉻渣逆向運行,過程中發生催化裂解反應,在回轉電爐爐尾排出后,經過冷凝工藝獲得尚品質能源氣; (3 )在內熱式回轉窯窯尾處,一次冷卻水噴淋到鉻渣表面,控制窯尾排口處氣壓與回轉電爐爐頭的壓差穩定在在_3kp至5kp之間,從而使得高溫蒸氣能夠駛往回轉窯窯頭并進入回轉電爐與塑料裂解氣發生催化反應; (4)處理后的鉻渣排出窯尾后,進入冷卻系統,在系統內噴入二次冷卻水,使鉻渣溫度降至50°C以下,所產生的水蒸氣阻止空氣從內熱式回轉窯窯尾進入處理系統;控制冷卻系統排口處內側氣壓高于外側氣壓0-30kp之間,避免空氣進入系統。2.根據權利要求1所述的一種利用塑料制備能源氣同時無害化鉻渣的方法,其特征在于,在內熱式回轉窯窯尾處,連續輸入的含氯塑料與連續輸入的高溫鉻渣的混合質量比為(l-4):10o3.根據權利要求1所述的一種利用塑料制備能源氣同時無害化鉻渣的方法,其特征在于,內熱式回轉窯窯尾處冷卻鉻渣的一次冷卻水與內熱式回轉窯窯尾處連續輸入的含氯塑料的質量比控制在(1-2):1。
【專利摘要】本發明是一種利用塑料制備能源氣同時無害化鉻渣的方法,利用危險廢物鉻渣高溫催化裂解塑料。同時在水蒸汽氣化的條件下較為徹底的將塑料轉化為低分子的能源氣體,避免了結焦,同時使得能源產品輕質化。另一方面,所產生的能源氣體將鉻渣中六價鉻轉化為三價鉻,實現其無害化,同時鉻渣將塑料裂解過程中產生的HCl吸收。
【IPC分類】B09B3/00, B09B5/00, C10B53/07
【公開號】CN105524639
【申請號】CN201610033750
【發明人】張大磊, 方思源, 李健
【申請人】青島理工大學
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2016年1月19日