CN111644135A - 有机危废热催化高效减量双釜工艺设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机危废热催化高效减量双釜工艺设备，其特征在于，包括物料进口与有机废物进料***连接的配料釜，配料釜分别连接主反应釜一和主反应釜二，主反应釜一、主反应釜二连接冷却釜，冷却釜连接固液分离***；主反应釜一和主反应釜二与蒸汽***连接；主反应釜一连接配料釜和主反应釜二；主反应釜二连接配料釜和主反应釜一；冷却釜连接配料釜，配料釜连接VOCs处理***；配料釜与冷却釜的冷却水管道连通，组成冷却水循环***。本发明通过双釜设备之间的闪蒸循环利用热蒸汽，极大的节省能源并且通过水处理后回收利用催化剂，减少催化剂使用；反应所得碳结晶产物可被资源化利用，不会造成环境二次污染的装置。

Description

有机危废热催化高效减量双釜工艺设备

技术领域

本发明属于有机废物处理技术领域，尤其涉及一种有机危废热催化高效减量双釜工艺设备。

背景技术

危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性和感染性等一种或一种以上危险特性,以及不排除具有以上危险特性的固体废物。(环境保护部.GB5085.7—2007危险废物鉴别标准通则[S].北京:中国环境科学出版社，2007.)

在环境污染中，有机类危险废物的污染影响最大，但是对于它的处置却处于基本空白的状态。传统的焚烧方式虽然会减少垃圾体积，减少用地，还可杀死各类有害病菌。但会在处理过程中生成大量废气，如果燃烧不充分，二噁英的污染风险会显著增加(陈冠侨.生活有机垃圾处理新工艺的改进研究[J].现代商贸工业,2019,40(14):208-210.)。本装置使用的热催化碳结晶技术实现了有机危废良好的减量效果，催化剂的可回收利用，能耗的明显节省和反应后产物的可被资源化利用。同时，本技术不会造成环境二次污染。

对于有机危废的减量化设备，目前有部分学者及企业致力于该方面的研究，甚至有的已经开始小范围的推广使用了，但都存在一定的不足。比如不能连续化处理，设备体积大(CN104557169A)，投资高，能耗大，能源优化结构不够合理，余压余热没能合理利用(CN107445424A)，外加能源浪费(CN109576001A)等，与节能环保的要求还有一定的差距。

综上所述，如何能够在采用新型高效的多种技术组合方法后，提供一种可以连续化处理、能源优化结构合理、余压余热能得到合理利用的装置是一个重要研究方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种有机危废热催化高效减量双釜工艺设备，通过双釜设备之间的闪蒸循环利用热蒸汽，极大的节省能源并且通过水处理后回收利用催化剂，反应所得碳结晶产物可被资源化利用，不会造成环境二次污染的装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种有机危废热催化高效减量双釜工艺设备，其特征在于，包括物料进口与有机废物进料***连接的配料釜，配料釜的物料出口分别连接主反应釜一和主反应釜二，主反应釜一、主反应釜二的物料出口连接冷却釜的物料进口，冷却釜的物料出口连接固液分离***；主反应釜一和主反应釜二的蒸汽进口与蒸汽***的出口连接；主反应釜一的蒸汽出口连接配料釜的蒸汽进口和主反应釜二的蒸汽进口；主反应釜二的蒸汽出口连接配料釜的蒸汽进口和主反应釜一蒸汽进口；冷却釜的蒸汽出口连接配料釜的蒸汽进口，配料釜的不凝气出口连接VOCs处理***；配料釜的冷却水出口连接冷却釜的冷却水进口，冷却釜的冷却水出口连接配料釜的冷却水进口，组成冷却水循环***。所述配料釜、主反应釜一、主反应釜二和冷却釜构成主反应***，所述有机废物进料***、蒸汽***、固液分离***、水处理***和VOCs处理***构成附属反应***。

优选地，所述配料釜的物料出口依次通过第一阀门、第一泵、第二阀门；第一泵的出口端还通过第三阀门与主反应釜二的物料进口连接；主反应釜一的物料出口依次通过第四阀门、第二泵连接冷却釜的物料进口；主反应釜二的物料出口依次通过第五阀门、第三泵连接冷却釜的物料进口；冷却釜的物料出口依次通过第六阀门、第四泵连接固液分离***；水处理***的液体出口依次通过第五泵、第七阀门连接配料釜的物料进口；第五泵的出口端还分别通过第八阀门、第九阀门分别连接主反应釜一、主反应釜二的物料进口；主反应釜一的蒸汽出口、主反应釜二的蒸汽出口分别通过第十阀门、第十二阀门连接配料釜蒸汽进口处的第十一阀门；冷却釜的蒸汽出口通过第十三阀门连接配料釜的蒸汽进口；配料釜的不凝气出口通过第十四阀门连接VOCs处理***。

更优选地，所述的第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门均为气动球阀；第一泵为螺杆泵；第二泵和第三泵均为凸轮式双转子泵；第四泵为气动隔膜泵；第五泵为潜水泵。

优选地，所述配料釜内设有第一搅拌电机和第一冷凝盘管；主反应釜一内设有第二搅拌电机，主反应釜一上设有第一温度计、第一压力表和第一安全阀；主反应釜二内设有第三搅拌电机，主反应釜二上设有第二温度计、第二压力表、第二安全阀；冷却釜内设有第二冷凝盘管。

优选地，所述水处理***采用蒸发处理和膜分离工艺处理中的一种或两种；所述VOCs处理***采用催化光解、等离子体和活性炭吸附中的至少一种。

优选地，所述固液分离***采用离心机、叠螺机或压滤机。

优选地，所述主反应釜一、主反应釜二还分别与惰性气路一、惰性气路二连通。

优选地，所述有机废物进料***通过螺旋输送机将有机废物和催化剂输送至配料釜内；配料釜通过第一搅拌电机将有机废物与催化剂混合搅拌均匀，并将搅拌均匀后的部分物料输送至主反应釜一、主反应釜二；开启蒸汽***，对主反应釜一升温加热反应；反应结束后，关闭蒸汽***，开始闪蒸；将蒸汽循环至配料釜、主反应釜二中进行物料预热；闪蒸结束后，开启配料釜和冷却釜之间的冷却水循环***，并卸料；第一批物料反应结束；有机废物进料***通过螺旋输送机将有机废物和催化剂输送至配料釜内；配料釜通过第一搅拌电机将有机废物与催化剂混合搅拌均匀，并将搅拌均匀后的部分物料输送至主反应釜二、部分物料输送至主反应釜一；开启蒸汽***，给主反应釜二升温加热反应；反应结束后，关闭蒸汽***，开始闪蒸；将蒸汽循环至配料釜、主反应釜一中进行物料预热；闪蒸结束后，开启配料釜和冷却釜之间的冷却水循环***，并卸料；第二批物料反应结束；循环进行第三批物料反应；通过VOCs处理***将配料釜内残余的气体进行处理，冷却釜内反应后的混合物进入固液分离***进行脱水。

更优选地，经所述固液分离***处理后的部分液体通过水处理***连接配料釜、主反应釜一和主反应釜二物料进口进行回用，从而实现催化剂的回收利用，还能冲洗釜壁，剩余的脱水液排入废水处理厂，所得固体用作燃料或吸附材料。

优选地，所有所述催化剂包括以质量百分比计的乙酸5％-13％、草酸12％-42％、柠檬酸8％-35％及余量的山梨酸钾。

相比现有技术，本发明提供的有机危废热催化高效减量双釜工艺设备具有如下有益效果：

(1)该装置的蒸汽***为蒸汽，两个主反应釜之间的蒸汽循环，可提前让物料进行预反应，使得物料在主反应釜中所需的反应温度和反应时间大大降低，从而极大的节省了能耗。同时保温隔层使用岩棉或硅酸铝，保温效果极佳，减少热损失。

(2)配料釜设有冷凝盘管装置，主反应釜产生的蒸汽闪蒸至配料釜时，可使蒸汽快速液化，从而提高搅拌电机的工作效率，使得有机废物与催化剂能够更好混合均匀。

(3)当主反应釜向冷却釜卸料时，冷却釜会充满大量蒸汽，通过冷却釜的冷凝盘管装置可液化一部分蒸汽，剩余的蒸汽由于气压作用可通过管道输送至配料釜，从而使这部分蒸汽得到充分利用。

(4)整个反应装置产生的VOCs，最终通过管道汇集在配料釜内，这部分VOCs再通过管路输送至VOCs处理***，从而不会产生二次污染问题。

(5)通过在该装置内加入自主研发的高效有机催化剂可显著提高该装置对有机危废的减量效果，同时废水处理后催化剂可经脱水液回流利用，减少了催化剂的使用。

(6)固液分离***得到的固体泥饼热值含量相对于原有机危废的热值提高了18％-34％，可用作固体燃料；同时，固体泥饼为疏松多孔的活性吸附材料，可用于废水的处理，而且通过加入催化剂，反应能耗可降低68％-85％，另外空白实验减量效果达到45％-58％，热催化实验减量效果达到59％-85％。

附图说明

图1为本发明提供的有机危废热催化高效减量双釜工艺设备的示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例

如图1所述，为本实施例提供的一种有机危废热催化高效减量双釜工艺设备，其包括物料进口与有机废物进料***24连接的配料釜27，配料釜27的物料出口分别连接主反应釜一31和主反应釜二36，主反应釜一31、主反应釜二36的物料出口连接冷却釜42的物料进口，冷却釜42的物料出口连接固液分离***47；主反应釜一31和主反应釜二36的蒸汽进口与蒸汽***35的出口连接；主反应釜一31的蒸汽出口连接配料釜27的蒸汽进口和主反应釜二36的蒸汽进口；主反应釜二36的蒸汽出口连接配料釜27的蒸汽进口和主反应釜一31蒸汽进口；冷却釜42的蒸汽出口连接配料釜27的蒸汽进口，配料釜27的不凝气出口连接VOCs处理***23；配料釜27的冷却水出口25连接冷却釜42的冷却水进口40，冷却釜42的冷却水出口42连接配料釜27的冷却水进口26，组成冷却水循环***。

配料釜27的物料出口依次通过第一阀门29、第一泵30、第二阀门19；第一泵30的出口端还通过第三阀门20与主反应釜二36的物料进口连接；主反应釜一31的物料出口依次通过第四阀门33、第二泵34连接冷却釜42的物料进口；主反应釜二36的物料出口依次通过第五阀门38、第三泵39连接冷却釜42的物料进口；冷却釜42的物料出口依次通过第六阀门43、第四泵44连接固液分离***47；水处理***7的液体出口依次通过第五泵6、第七阀门1连接配料釜27的物料进口；第五泵6的出口端还分别通过第八阀门3、第九阀门5分别连接主反应釜一31、主反应釜二36的物料进口；主反应釜一31的蒸汽出口、主反应釜二36的蒸汽出口分别通过第十阀门4、第十二阀门9连接配料釜27蒸汽进口处的第十一阀门2；冷却釜42的蒸汽出口通过第十三阀门46连接配料釜27的蒸汽进口；配料釜27的不凝气出口通过第十四阀门22连接VOCs处理***23。

第一阀门29、第二阀门19、第三阀门20、第四阀门33、第五阀门38、第六阀门43、第七阀门1、第八阀门3、第九阀门5、第十阀门4、第十一阀门2、第十二阀门9、第十三阀门45、第十四阀门22均为气动球阀；第一泵30为螺杆泵；第二泵34和第三泵39均为凸轮式双转子泵；第四泵44为气动隔膜泵；第五泵6为潜水泵。

配料釜27内设有第一搅拌电机21和第一冷凝盘管28；主反应釜一31内设有第二搅拌电机17，主反应釜一31上设有第一温度计18、第一压力表16和第一安全阀15；主反应釜二36内设有第三搅拌电机11，主反应釜二36上设有第二温度计13、第二压力表12、第二安全阀10；冷却釜42内设有第二冷凝盘管45。

水处理***7采用蒸发处理和膜分离工艺处理中的一种或两种；所述VOCs处理***23采用催化光解、等离子体和活性炭吸附中的至少一种。

固液分离***47采用离心机、叠螺机或压滤机。

主反应釜一31、主反应釜二36还分别与惰性气路一14、惰性气路二8连通。

将有机废物和有机催化剂分别输送至配料釜27。配料釜27内设有搅拌电机一21，打开搅拌电机一21，将有机废物与有机催化剂配置成混合均匀的反应物料。

待配料釜27里物料搅拌均匀后，打开第一阀门29、第二阀门19和第一泵30，将配料釜27里部分物料输送至主反应釜一31和主反应釜二36。待输送完毕后，关闭第一阀门29、第二阀门19和第一泵30，然后开启蒸汽***35，开始给主反应釜一31升温加热反应，进行第一批物料加热。

待配料釜27里物料搅拌均匀后，打开第一阀门29、第三阀门20和第一泵30，将配料釜27里部分物料输送至主反应釜二36和主反应釜一31。待输送完毕后，关闭第一阀门29、第三阀门20和第一泵30，然后开启蒸汽***35，开始给主反应釜二36升温加热反应，进行第二批物料加热。

待反应结束后，关闭蒸汽***35，开启第十阀门4、第十一阀门2和第十二阀门9，开始闪蒸。待闪蒸结束后，关闭第十阀门4、第十一阀门2和第十二阀门9。

待反应结束后，关闭蒸汽***35，开启第十二阀门9、第十一阀门2和第十阀门4，开始闪蒸。待闪蒸结束后，关闭第十二阀门9、第十一阀门4和第十阀门2。

开启冷却水循环***，然后打开第四阀门33和第二泵34，第五阀门38和第三泵39，准备开始卸料。

在卸料的同时，打开第十三阀门46。待卸料结束，关闭第四阀门33、第二泵34和第十三阀门46；关闭第五阀门38、第三泵39和第十三阀门46。

打开第十四阀门22，通过VOCs处理***23将配料釜27内残余的气体进行处理。

打开第六阀门43和第四泵44，使反应后的混合物进入固液分离***47进行脱水。待脱水完毕后，关闭第六阀门43和第四泵44，然后将部分脱水液回流至水处理***7进行处理。待处理结束后，打开第五泵6、第九阀门5、第八阀门3和第七阀门1，再将处理后的部分液体A分别回流至主反应釜一31、主反应釜二36和配料釜27，从而实现催化剂的回收利用。剩余的脱水液B排入废水处理厂，固体C(泥饼)分离后用作燃料或吸附材料。

上述设备的使用过程为：

所述有机废物进料***24通过螺旋输送机将有机废物和催化剂输送至配料釜27内；配料釜27通过第一搅拌电机21将有机废物与催化剂混合搅拌均匀，并将搅拌均匀后的部分物料输送至主反应釜一31、主反应釜二36；开启蒸汽***35，对主反应釜一31升温加热反应；反应结束后，关闭蒸汽***35，开始闪蒸；将蒸汽循环至配料釜27、主反应釜二36中进行物料预热；闪蒸结束后，开启配料釜27和冷却釜42之间的冷却水循环***，并卸料；第一批物料反应结束；有机废物进料***24通过螺旋输送机将有机废物和催化剂输送至配料釜27内；配料釜27通过第一搅拌电机21将有机废物与催化剂混合搅拌均匀，并将搅拌均匀后的部分物料输送至主反应釜二36、部分物料输送至主反应釜一31；开启蒸汽***35，给主反应釜二36升温加热反应；反应结束后，关闭蒸汽***35，开始闪蒸；将蒸汽循环至配料釜27、主反应釜一31中进行物料预热；闪蒸结束后，开启配料釜27和冷却釜42之间的冷却水循环***，并卸料；第二批物料反应结束；循环进行第三批物料反应；通过VOCs处理***23将配料釜27内残余的气体进行处理，冷却釜42内反应后的混合物进入固液分离***47进行脱水。

经固液分离***47处理后的部分液体A通过水处理***7连接配料釜27、主反应釜一31和主反应釜二36物料进口进行回用，剩余的脱水液B排入废水处理厂，所得固体C用作燃料或吸附材料。

所有催化剂包括以质量百分比计的乙酸5％-13％、草酸12％-42％、柠檬酸8％-35％及余量的山梨酸钾。

Claims (10)

1.一种有机危废热催化高效减量双釜工艺设备，其特征在于，包括物料进口与有机废物进料***(24)连接的配料釜(27)，配料釜(27)的物料出口分别连接主反应釜一(31)和主反应釜二(36)，主反应釜一(31)、主反应釜二(36)的物料出口连接冷却釜(42)的物料进口，冷却釜(42)的物料出口连接固液分离***(47)；主反应釜一(31)和主反应釜二(36)的蒸汽进口与蒸汽***(35)的出口连接；主反应釜一(31)的蒸汽出口连接配料釜(27)的蒸汽进口和主反应釜二(36)的蒸汽进口；主反应釜二(36)的蒸汽出口连接配料釜(27)的蒸汽进口和主反应釜一(31)蒸汽进口；冷却釜(42)的蒸汽出口连接配料釜(27)的蒸汽进口，配料釜(27)的不凝气出口连接VOCs处理***(23)；配料釜(27)的冷却水出口(25)连接冷却釜(42)的冷却水进口(40)，冷却釜(42)的冷却水出口(42)连接配料釜(27)的冷却水进口(26)，组成冷却水循环***。

2.如权利要求1所述的有机危废热催化高效减量双釜工艺设备，其特征在于，所述配料釜(27)的物料出口依次通过第一阀门(29)、第一泵(30)、第二阀门(19)；第一泵(30)的出口端还通过第三阀门(20)与主反应釜二(36)的物料进口连接；主反应釜一(31)的物料出口依次通过第四阀门(33)、第二泵(34)连接冷却釜(42)的物料进口；主反应釜二(36)的物料出口依次通过第五阀门(38)、第三泵(39)连接冷却釜(42)的物料进口；冷却釜(42)的物料出口依次通过第六阀门(43)、第四泵(44)连接固液分离***(47)；水处理***(7)的液体出口依次通过第五泵(6)、第七阀门(1)连接配料釜(27)的物料进口；第五泵(6)的出口端还分别通过第八阀门(3)、第九阀门(5)分别连接主反应釜一(31)、主反应釜二(36)的物料进口；主反应釜一(31)的蒸汽出口、主反应釜二(36)的蒸汽出口分别通过第十阀门(4)、第十二阀门(9)连接配料釜(27)蒸汽进口处的第十一阀门(2)；冷却釜(42)的蒸汽出口通过第十三阀门(46)连接配料釜(27)的蒸汽进口；配料釜(27)的不凝气出口通过第十四阀门(22)连接VOCs处理***(23)。

3.如权利要求2所述的有机危废热催化高效减量双釜工艺设备，其特征在于，所述的第一阀门(29)、第二阀门(19)、第三阀门(20)、第四阀门(33)、第五阀门(38)、第六阀门(43)、第七阀门(1)、第八阀门(3)、第九阀门(5)、第十阀门(4)、第十一阀门(2)、第十二阀门(9)、第十三阀门(45)、第十四阀门(22)均为气动球阀；第一泵(30)为螺杆泵；第二泵(34)和第三泵(39)均为凸轮式双转子泵；第四泵(44)为气动隔膜泵；第五泵(6)为潜水泵。

4.如权利要求1所述的有机危废热催化高效减量双釜工艺设备，其特征在于，所述配料釜(27)内设有第一搅拌电机(21)和第一冷凝盘管(28)；主反应釜一(31)内设有第二搅拌电机(17)，主反应釜一(31)上设有第一温度计(18)、第一压力表(16)和第一安全阀(15)；主反应釜二(36)内设有第三搅拌电机(11)，主反应釜二(36)上设有第二温度计(13)、第二压力表(12)、第二安全阀(10)；冷却釜(42)内设有第二冷凝盘管(45)。

5.如权利要求1所述的有机危废热催化高效减量双釜工艺设备，其特征在于，所述水处理***(7)采用蒸发处理和膜分离工艺处理中的一种或两种；所述VOCs处理***(23)采用催化光解、等离子体和活性炭吸附中的至少一种。

6.如权利要求1所述的有机危废热催化高效减量双釜工艺设备，其特征在于，所述固液分离***(47)采用离心机、叠螺机或压滤机。

7.如权利要求1所述的有机危废热催化高效减量双釜工艺设备，其特征在于，所述主反应釜一(31)、主反应釜二(36)还分别与惰性气路一(14)、惰性气路二(8)连通。

8.如权利要求1-7任意一项所述的有机危废热催化高效减量双釜工艺设备，其特征在于，所述有机废物进料***(24)通过螺旋输送机将有机废物和催化剂输送至配料釜(27)内；配料釜(27)通过第一搅拌电机(21)将有机废物与催化剂混合搅拌均匀，并将搅拌均匀后的部分物料输送至主反应釜一(31)、主反应釜二(36)；开启蒸汽***(35)，对主反应釜一(31)升温加热反应；反应结束后，关闭蒸汽***(35)，开始闪蒸；将蒸汽循环至配料釜(27)、主反应釜二(36)中进行物料预热；闪蒸结束后，开启配料釜(27)和冷却釜(42)之间的冷却水循环***，并卸料；第一批物料反应结束；有机废物进料***(24)通过螺旋输送机将有机废物和催化剂输送至配料釜(27)内；配料釜(27)通过第一搅拌电机(21)将有机废物与催化剂混合搅拌均匀，并将搅拌均匀后的部分物料输送至主反应釜二(36)、部分物料输送至主反应釜一(31)；开启蒸汽***(35)，给主反应釜二(36)升温加热反应；反应结束后，关闭蒸汽***(35)，开始闪蒸；将蒸汽循环至配料釜(27)、主反应釜一(31)中进行物料预热；闪蒸结束后，开启配料釜(27)和冷却釜(42)之间的冷却水循环***，并卸料；第二批物料反应结束；循环进行第三批物料反应；通过VOCs处理***(23)将配料釜(27)内残余的气体进行处理，冷却釜(42)内反应后的混合物进入固液分离***(47)进行脱水。

9.如权利要求8所述的有机危废热催化高效减量双釜工艺设备，其特征在于，经所述固液分离***(47)处理后的部分液体(A)通过水处理***(7)连接配料釜(27)、主反应釜一(31)和主反应釜二(36)物料进口进行回用，剩余的脱水液(B)排入废水处理厂，所得固体(C)用作燃料或吸附材料。

10.如权利要求8所述的有机危废热催化高效减量双釜工艺设备，其特征在于，所有所述催化剂包括以质量百分比计的乙酸5％-13％、草酸12％-42％、柠檬酸8％-35％及余量的山梨酸钾。

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