一種利用塑料制備能源氣同時(shí)無(wú)害化鉻渣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種利用塑料制備能源氣同時(shí)無(wú)害化鉻渣的方法，通過(guò)蒸汽氣化及鉻渣催化作用，將塑料裂解并轉(zhuǎn)化為小分子能源氣。同時(shí)所產(chǎn)生的能源氣可將鉻渣中六價(jià)鉻高效還原。
【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。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，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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]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。通過(guò)工藝控制，可將鉻渣中六價(jià)鉻高效還原的同時(shí)，將塑料轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)能源氣。
[0006]本工藝技術(shù)方案為:利用危險(xiǎn)廢物鉻渣高溫催化裂解塑料。同時(shí)在水蒸汽氣化的條件下較為徹底的將塑料轉(zhuǎn)化為低分子的能源氣體，避免了結(jié)焦，同時(shí)使得能源產(chǎn)品輕質(zhì)化。另一方面，所產(chǎn)生的能源氣體將鉻渣中六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為三價(jià)鉻，實(shí)現(xiàn)其無(wú)害化，同時(shí)鉻渣將塑料裂解過(guò)程中產(chǎn)生的HCl吸收。
[0007 ]本發(fā)明的方法具體包括以下步驟:
(1)將鉻渣磨至〈2_后，后通過(guò)螺旋進(jìn)料器輸往回轉(zhuǎn)電爐爐尾，后輸往爐頭。通過(guò)電爐加熱，保持爐頭鉻渣溫度穩(wěn)定在800-1000°C。排出爐頭后，鉻渣進(jìn)入內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯頭，后輸往窯尾；
(2)將塑料添加至回轉(zhuǎn)電爐及內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯的交匯處，并與鉻渣及高溫蒸氣混合;隨后進(jìn)入內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯后，塑料逐漸發(fā)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(yùn)行，過(guò)程中發(fā)生催化裂解反應(yīng)，在回轉(zhuǎn)電爐爐尾排出后，經(jīng)過(guò)冷凝工藝獲得高品質(zhì)能源氣;連續(xù)輸入的含氯塑料與連續(xù)輸入的高溫鉻渣的混合質(zhì)量比為(1-4):10;
(3)在內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)電爐爐頭的壓差穩(wěn)定在在-3kp至5kp之間，從而使得高溫蒸氣能夠駛往回轉(zhuǎn)窯窯頭并進(jìn)入回轉(zhuǎn)電爐與塑料裂解氣發(fā)生催化反應(yīng)。
[0008](4)處理后的鉻渣排出窯尾后，進(jìn)入冷卻系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)噴入二次冷卻水，使鉻渣溫度降至50°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)。
[0009]相比傳統(tǒng)的塑料及鉻渣處理方法，本方法有如下優(yōu)勢(shì):
1.利用鉻渣危險(xiǎn)廢物鉻渣催化塑料，避免使用昂貴催化劑的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了鉻渣的無(wú)害化；
2.充分利用了冷卻鉻渣時(shí)的冷卻水所產(chǎn)生的蒸汽，無(wú)須額外熱源輔助生產(chǎn)蒸汽，有利于節(jié)能，同時(shí)減少了蒸氣排放的所帶來(lái)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(chǎn)品質(zhì)量。
[0010]5.塑料裂解過(guò)程中所產(chǎn)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(huì)造成CaC12等含氯產(chǎn)物的揮發(fā)，從而對(duì)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?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】
[0011]圖1是工藝流程圖具體實(shí)施實(shí)例如下:
1.將鉻渣磨至〈2_后，后通過(guò)螺旋進(jìn)料器輸往回轉(zhuǎn)電爐爐尾，后輸往爐頭。通過(guò)電爐加熱，保持爐頭鉻渣溫度穩(wěn)定在800-1000°C。排出爐頭后，鉻渣進(jìn)入內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯頭，后輸往窯尾；
2.將塑料添加至回轉(zhuǎn)電爐及內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯的交匯處，并與鉻渣及高溫蒸氣混合；隨后進(jìn)入內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯后，塑料逐漸發(fā)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(yùn)行，過(guò)程中發(fā)生催化裂解反應(yīng)，在回轉(zhuǎn)電爐爐尾排出后，經(jīng)過(guò)冷凝工藝獲得高品質(zhì)能源氣;連續(xù)輸入的含氯塑料與連續(xù)輸入的高溫鉻渣的混合質(zhì)量比為1:5;
3.在內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處，冷卻水噴淋到鉻渣表面，冷卻水與塑料的質(zhì)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(zhuǎn)電爐爐頭的壓差穩(wěn)定在在_3kp至5kp之間，從而使得高溫蒸氣能夠駛往回轉(zhuǎn)窯窯頭并進(jìn)入回轉(zhuǎn)電爐與塑料裂解氣發(fā)生催化反應(yīng)；
4.處理后的鉻渣排出窯尾后，進(jìn)入冷卻系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)噴入二次冷卻水，使鉻渣溫度降至50°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.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
0.0lmg/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0.7t能源氣，可燃?xì)夂烤哂?0%。
[0012]
實(shí)例2:
1.將鉻渣磨至〈2_后，后通過(guò)螺旋進(jìn)料器輸往回轉(zhuǎn)電爐爐尾，后輸往爐頭。通過(guò)電爐加熱，保持爐頭鉻渣溫度穩(wěn)定在800-1000°C。排出爐頭后，鉻渣進(jìn)入內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯頭，后輸往窯尾；
2.將塑料添加至回轉(zhuǎn)電爐及內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯的交匯處，并與鉻渣及高溫蒸氣混合；隨后進(jìn)入內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯后，塑料逐漸發(fā)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(yùn)行，過(guò)程中發(fā)生催化裂解反應(yīng)，在回轉(zhuǎn)電爐爐尾排出后，經(jīng)過(guò)冷凝工藝獲得高品質(zhì)能源氣;連續(xù)輸入的含氯塑料與連續(xù)輸入的高溫鉻渣的混合質(zhì)量比為3:10;
3.在內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處，冷卻水噴淋到鉻渣表面，冷卻水與塑料的質(zhì)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(zhuǎn)電爐爐頭的壓差穩(wěn)定在在_3kp至5kp之間，從而使得高溫蒸氣能夠駛往回轉(zhuǎn)窯窯頭并進(jìn)入回轉(zhuǎn)電爐與塑料裂解氣發(fā)生催化反應(yīng)。
[0013]4.處理后的鉻渣排出窯尾后，進(jìn)入冷卻系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)噴入二次冷卻水，使鉻渣溫度降至50°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.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
0.0 lmg/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0.6t能源氣，可燃?xì)夂烤哂?0%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用塑料制備能源氣同時(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，后通過(guò)螺旋進(jìn)料器輸往回轉(zhuǎn)電爐爐尾，后輸往爐頭;通過(guò)電爐加熱，保持爐頭鉻渣溫度穩(wěn)定在800-1000°C;排出爐頭后，鉻渣進(jìn)入內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯頭，后輸往窯尾； (2)將塑料添加至回轉(zhuǎn)電爐及內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯的交匯處，并與鉻渣及高溫蒸氣混合;隨后進(jìn)入內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯后，塑料逐漸發(fā)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(yùn)行，過(guò)程中發(fā)生催化裂解反應(yīng)，在回轉(zhuǎn)電爐爐尾排出后，經(jīng)過(guò)冷凝工藝獲得尚品質(zhì)能源氣； (3 )在內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)電爐爐頭的壓差穩(wěn)定在在_3kp至5kp之間，從而使得高溫蒸氣能夠駛往回轉(zhuǎn)窯窯頭并進(jìn)入回轉(zhuǎn)電爐與塑料裂解氣發(fā)生催化反應(yīng)； (4)處理后的鉻渣排出窯尾后，進(jìn)入冷卻系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)噴入二次冷卻水，使鉻渣溫度降至50°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)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用塑料制備能源氣同時(shí)無(wú)害化鉻渣的方法，其特征在于，在內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處，連續(xù)輸入的含氯塑料與連續(xù)輸入的高溫鉻渣的混合質(zhì)量比為(l-4):10o3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用塑料制備能源氣同時(shí)無(wú)害化鉻渣的方法，其特征在于，內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處冷卻鉻渣的一次冷卻水與內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處連續(xù)輸入的含氯塑料的質(zhì)量比控制在(1-2):1。
【專利摘要】本發(fā)明是一種利用塑料制備能源氣同時(shí)無(wú)害化鉻渣的方法，利用危險(xiǎn)廢物鉻渣高溫催化裂解塑料。同時(shí)在水蒸汽氣化的條件下較為徹底的將塑料轉(zhuǎn)化為低分子的能源氣體，避免了結(jié)焦，同時(shí)使得能源產(chǎn)品輕質(zhì)化。另一方面，所產(chǎn)生的能源氣體將鉻渣中六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為三價(jià)鉻，實(shí)現(xiàn)其無(wú)害化，同時(shí)鉻渣將塑料裂解過(guò)程中產(chǎn)生的HCl吸收。
【IPC分類】B09B3/00, B09B5/00, C10B53/07
【公開(kāi)號(hào)】CN105524639
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610033750
【發(fā)明人】張大磊, 方思源, 李健
【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