一種利用pvc塑料制備能源產(chǎn)品同時(shí)無(wú)害化鉻渣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明是一種利用PVC塑料制備能源產(chǎn)品同時(shí)無(wú)害化鉻渣的方法，通過(guò)工藝控制，可將鉻渣中六價(jià)鉻高效還原的同時(shí)，將PVC中的Cl固定，同時(shí)將PVC轉(zhuǎn)化為能源產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]鉻渣是重鉻酸鹽生產(chǎn)過(guò)程中排放的副產(chǎn)物。因其中含有水溶性六價(jià)鉻而具有極大的毒性，如果不經(jīng)過(guò)處理而露天堆放，對(duì)地下水源、河流或海域會(huì)造成不同程度的污染，嚴(yán)重的危害人體健康和動(dòng)植物的生長(zhǎng)。
[0003]總體來(lái)說(shuō)，目前鉻渣的解毒方法(即將毒性高的六價(jià)鉻變?yōu)槿齼r(jià)鉻)分為濕法解毒和干法解毒兩大類(lèi)。但都有各自問(wèn)題。濕法是將通過(guò)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(guī)模用于治理鉻渣。干法解毒既是通過(guò)高溫還原性氣氛的強(qiáng)還原作用使鉻渣中六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻達(dá)到解毒的目的。傳統(tǒng)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(wú)毒的Cr6+，該法已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于鉻渣的治理，有一定經(jīng)濟(jì)效益，但處理過(guò)程中伴有二次粉塵污染，且投資成本高，能耗大。
[0004]另一方面，PVC是一種含Cl塑料，是一種白色污染。目前其處理方法也存在各種問(wèn)題。因其含Cl，因此焚燒容易產(chǎn)生二惡英。熱解制燃料油、氣是一種目前較為實(shí)用的辦法，申請(qǐng)?zhí)?011103660279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?fù)]發(fā)HCl，第二步裂解塑料制備油氣。該方法雖較為實(shí)用，但由于實(shí)行兩步法，反應(yīng)周期長(zhǎng)。此外在工程實(shí)施中，HCl不容易完全揮發(fā)出，部分殘留的Cl容易進(jìn)入第二步的裂解油氣中從而對(duì)其污染。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明是一種新型的鉻渣、塑料的處理處置方法。熱解處理方法，通過(guò)工藝控制，可將可將鉻渣中六價(jià)鉻高效還原的同時(shí)，將PVC中的Cl固定，同時(shí)將PVC轉(zhuǎn)化為高效能源產(chǎn)品。
[0007]本工藝技術(shù)方案為:利用高溫鉻渣加熱塑料，其最先產(chǎn)生的HCl被鉻渣中CaO吸收，后來(lái)產(chǎn)生的焦油跟高溫蒸汽在鉻渣表面發(fā)生催化反應(yīng)，生成高效燃料油氣。
[0008]本發(fā)明的方法具體包括以下步驟:
(1)將鉻渣磨至〈2_后，加熱至900-1300°C，后輸往內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾;在窯尾處，高溫鉻渣先與PVC塑料混合，再與高溫蒸汽混合;混合物在內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行5-60分鐘后，到達(dá)回轉(zhuǎn)窯窯頭;在窯頭處，氣相能源產(chǎn)物從上部流走，固相殘?jiān)ㄟ^(guò)螺旋進(jìn)料器輸往振動(dòng)流化床尾部；
(2)步驟(I)所述的固相殘?jiān)M(jìn)入振動(dòng)流化床尾部后，運(yùn)行2-5分鐘后，達(dá)到振動(dòng)流化床頭部，在頭部與一次冷卻水混合，固相殘?jiān)c一次冷卻水混合比例為(1-8): 2，隨后固相殘?jiān)懦稣駝?dòng)流化床，所產(chǎn)生的蒸汽與固相殘?jiān)嫦蛄鲃?dòng)輸往振動(dòng)流化床尾部，隨后從尾部上部的排口處輸往步驟(I)所述的內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾，并與塑料及高溫鉻渣混合；
(3)步驟(I)所述的氣相能源產(chǎn)物從窯頭排放后，進(jìn)入冷凝裝置，使用冷卻水進(jìn)行間接換熱處理，不冷凝氣作為能源氣利用，冷凝液作為能源油利用;換熱后的冷卻水輸往振動(dòng)流化床頭部作為一次冷卻水冷卻固相殘?jiān)?br> (4)固相殘?jiān)鼜恼駝?dòng)流化床頭部排出，進(jìn)入冷卻裝置，在裝置內(nèi)噴入二次冷卻水，使鉻渣溫度降至100°C以下，所產(chǎn)生的水蒸氣阻止空氣從內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾進(jìn)入處理系統(tǒng);控制冷卻系統(tǒng)排口處內(nèi)側(cè)氣壓高于外側(cè)氣壓0_30kp之間，避免空氣進(jìn)入系統(tǒng)；
(5 )在振動(dòng)流化床頭部冷卻固相殘?jiān)睦鋮s水與內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處連續(xù)輸入的塑料的質(zhì)量比控制在(1-4): 2。
[0009]相比傳統(tǒng)的熱解處理方法，本方法有如下優(yōu)勢(shì):
1.利用高溫鉻渣在回轉(zhuǎn)窯加熱并裂解PVC塑料，避免了在復(fù)雜混合物系統(tǒng)中對(duì)物料進(jìn)行加熱，使操作簡(jiǎn)便。
[0010]2.混合物溫度可以控制在800°C以下，避免了塑料中Cl的揮發(fā)而影響所產(chǎn)生能源氣的品質(zhì)。
[0011 ] 3.在無(wú)害化鉻渣的同時(shí)產(chǎn)生了高品質(zhì)能源氣體。
[0012]4.工藝采取分兩次噴淋冷卻水冷卻高溫殘?jiān)霓k法，第一次可以同時(shí)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(jié)約能源;第二次生成蒸汽的同時(shí)，增大裝置內(nèi)部氣壓，阻止外部空氣進(jìn)入系統(tǒng)，氧化還原后的三價(jià)鉻，同時(shí)避免了使用額外的裝置控制氣壓。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是工藝流程圖具體實(shí)施實(shí)例如下:
(1)將鉻渣磨至<2mm后，加熱至900°C，后輸往內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾;在窯尾處，高溫鉻渣先與PVC塑料混合，再與高溫蒸汽混合;混合物在內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行60分鐘后，到達(dá)回轉(zhuǎn)窯窯頭；在窯頭處，氣相能源產(chǎn)物從上部流走，固相殘?jiān)ㄟ^(guò)螺旋進(jìn)料器輸往振動(dòng)流化床尾部；
(2)步驟(I)所述的固相殘?jiān)M(jìn)入振動(dòng)流化床尾部后，運(yùn)行2-5分鐘后，達(dá)到振動(dòng)流化床頭部，在頭部與一次冷卻水混合，固相殘?jiān)c一次冷卻水混合比例為8: 2，隨后固相殘?jiān)懦稣駝?dòng)流化床，所產(chǎn)生的蒸汽與固相殘?jiān)嫦蛄鲃?dòng)輸往振動(dòng)流化床尾部，隨后從尾部上部的排口處輸往步驟(I)所述的內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾，并與塑料及高溫鉻渣混合；
(3)步驟(I)所述的氣相能源產(chǎn)物從窯頭排放后，進(jìn)入冷凝裝置，使用冷卻水進(jìn)行間接換熱處理，不冷凝氣作為能源氣利用，冷凝液作為能源油利用;換熱后的冷卻水輸往振動(dòng)流化床頭部作為一次冷卻水冷卻固相殘?jiān)?br> (4)固相殘?jiān)鼜恼駝?dòng)流化床頭部排出，進(jìn)入冷卻裝置，在裝置內(nèi)噴入二次冷卻水，使鉻渣溫度降至100°C以下，所產(chǎn)生的水蒸氣阻止空氣從內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾進(jìn)入處理系統(tǒng);控制冷卻系統(tǒng)排口處內(nèi)側(cè)氣壓高于外側(cè)氣壓0_30kp之間，避免空氣進(jìn)入系統(tǒng)；
(5 )在振動(dòng)流化床頭部冷卻固相殘?jiān)囊淮卫鋮s水與內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處連續(xù)輸入的塑料的質(zhì)量比控制在4:2。
[0014](6)使用國(guó)標(biāo)GB 5086.2水平振蕩法對(duì)處理后鉻渣進(jìn)行毒性浸出試驗(yàn)，測(cè)得水溶性鉻為0.01mg/L，大大低于國(guó)標(biāo)GB 5085.3危險(xiǎn)廢物上限1.5mg/L。每噸塑料產(chǎn)生0.25t能源氣，可燃?xì)夂烤哂?0%，同時(shí)每噸塑料產(chǎn)生0.3t燃料油。
[0015]
實(shí)例2:
(1)將鉻渣磨至<2mm后，加熱至1300°C，后輸往內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾;在窯尾處，高溫鉻渣先與PVC塑料混合，再與高溫蒸汽混合;混合物在內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行30分鐘后，到達(dá)回轉(zhuǎn)窯窯頭；在窯頭處，氣相能源產(chǎn)物從上部流走，固相殘?jiān)ㄟ^(guò)螺旋進(jìn)料器輸往振動(dòng)流化床尾部；
(2)步驟(I)所述的固相殘?jiān)M(jìn)入振動(dòng)流化床尾部后，運(yùn)行2-5分鐘后，達(dá)到振動(dòng)流化床頭部，在頭部與一次冷卻水混合，固相殘?jiān)c一次冷卻水混合比例為8:3，隨后固相殘?jiān)懦稣駝?dòng)流化床，所產(chǎn)生的蒸汽與固相殘?jiān)嫦蛄鲃?dòng)輸往振動(dòng)流化床尾部，隨后從尾部上部的排口處輸往步驟(I)所述的內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾，并與塑料及高溫鉻渣混合；
(3)步驟(I)所述的氣相能源產(chǎn)物從窯頭排放后，進(jìn)入冷凝裝置，使用冷卻水進(jìn)行間接換熱處理，不冷凝氣作為能源氣利用，冷凝液作為能源油利用;換熱后的冷卻水輸往振動(dòng)流化床頭部作為一次冷卻水冷卻固相殘?jiān)?br> (4)固相殘?jiān)鼜恼駝?dòng)流化床頭部排出，進(jìn)入冷卻裝置，在裝置內(nèi)噴入二次冷卻水，使鉻渣溫度降至100°C以下，所產(chǎn)生的水蒸氣阻止空氣從內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾進(jìn)入處理系統(tǒng);控制冷卻系統(tǒng)排口處內(nèi)側(cè)氣壓高于外側(cè)氣壓0_30kp之間，避免空氣進(jìn)入系統(tǒng)；
(5 )在振動(dòng)流化床頭部冷卻固相殘?jiān)囊淮卫鋮s水與內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處連續(xù)輸入的塑料的質(zhì)量比控制在2:3。
[0016](6)使用國(guó)標(biāo)GB 5086.2水平振蕩法對(duì)處理后鉻渣進(jìn)行毒性浸出試驗(yàn)，測(cè)得水溶性鉻為0.01mg/L，大大低于國(guó)標(biāo)GB 5085.3危險(xiǎn)廢物上限1.5mg/L。每噸塑料產(chǎn)生0.35t能源氣，可燃?xì)夂烤哂?0%，同時(shí)每噸塑料產(chǎn)生0.2t燃料油。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用PVC塑料制備能源產(chǎn)品同時(shí)無(wú)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，加熱至900-1300°C，后輸往內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾;在窯尾處，高溫鉻渣先與PVC塑料混合，再與高溫蒸汽混合;混合物在內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行5-60分鐘后，到達(dá)回轉(zhuǎn)窯窯頭;在窯頭處，氣相能源產(chǎn)物從上部流走，固相殘?jiān)ㄟ^(guò)螺旋進(jìn)料器輸往振動(dòng)流化床尾部； (2)步驟(I)所述的固相殘?jiān)M(jìn)入振動(dòng)流化床尾部后，運(yùn)行2-5分鐘后，達(dá)到振動(dòng)流化床頭部，在頭部與一次冷卻水混合，固相殘?jiān)c一次冷卻水混合比例為(1-8): 2，隨后固相殘?jiān)懦稣駝?dòng)流化床，所產(chǎn)生的蒸汽與固相殘?jiān)嫦蛄鲃?dòng)輸往振動(dòng)流化床尾部，隨后從尾部上部的排口處輸往步驟(I)所述的內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾，并與塑料及高溫鉻渣混合； (3)步驟(I)所述的氣相能源產(chǎn)物從窯頭排放后，進(jìn)入冷凝裝置，使用冷卻水進(jìn)行間接換熱處理，不冷凝氣作為能源氣利用，冷凝液作為能源油利用;換熱后的冷卻水輸往振動(dòng)流化床頭部作為一次冷卻水冷卻固相殘?jiān)?(4)固相殘?jiān)鼜恼駝?dòng)流化床頭部排出，進(jìn)入冷卻裝置，在裝置內(nèi)噴入二次冷卻水，使鉻渣溫度降至100°C以下;控制冷卻系統(tǒng)排口處內(nèi)側(cè)氣壓高于外側(cè)氣壓0-30kp之間，避免空氣進(jìn)入系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用PVC塑料制備能源產(chǎn)品同時(shí)無(wú)害化鉻渣的方法，其特征在于，在振動(dòng)流化床頭部冷卻固相殘?jiān)囊淮卫鋮s水與內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處連續(xù)輸入的塑料的質(zhì)量比控制在(1-4): 2。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種利用PVC塑料制備能源產(chǎn)品同時(shí)無(wú)害化鉻渣的方法，通過(guò)蒸汽氣化及鉻渣催化作用，將PVC轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的能源產(chǎn)品。同時(shí)所產(chǎn)生的能源產(chǎn)物可將鉻渣中六價(jià)鉻高效還原，而鉻渣中的CaO等成分將PVC中的Cl固定。
【IPC分類(lèi)】C10B53/07, B09B5/00, B09B3/00, C10B49/16
【公開(kāi)號(hào)】CN105524637
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610033746
【發(fā)明人】張大磊, 湯金龍, 李衛(wèi)華
【申請(qǐng)人】青島理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2016年1月19日