本發(fā)明屬于固廢處理，具體涉及一種磷酸鹽廢渣的熱解方法和熱解裝置。

背景技術(shù)：

1、固體廢棄物不僅占用大量土地，而且還造成土壤、水體的污染，所以應(yīng)當(dāng)加以綜合治理，一方面可以回收其中有價(jià)值的物質(zhì)，變廢為寶，另一方面還可以節(jié)約土地資源、保護(hù)環(huán)境。工業(yè)廢渣的處置方式主要有資源化利用、水泥窯協(xié)同處置和填埋處置，以減少其對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康的危害。資源化利用主要是根據(jù)廢渣的組成、含量、回收物的價(jià)值、回收率、企業(yè)設(shè)備技術(shù)能力及回收費(fèi)用等綜合決定。

2、石油化工行業(yè)再生處理過程中產(chǎn)生的廢渣，主要組分有無機(jī)物鹽、含氮有機(jī)物和水。磷鋁分子篩催化劑生產(chǎn)廠廢渣的五氧化二磷含量高，一般粗廢渣的含量與富磷礦相當(dāng)，具有較高的資源化價(jià)值，但是來源于催化劑生產(chǎn)的廢渣含有較多的含氮有機(jī)物，高溫?zé)崽幚磉^程中容易與磷酸根形成不溶性的有機(jī)磷酸化合物，一般的干燥和焙燒難以進(jìn)行有效的安全處置，無法進(jìn)行合理的綜合利用。

3、危險(xiǎn)廢物綜合利用與處置技術(shù)規(guī)范中對(duì)物化處理和綜合利用提出了明確的定義和要求，規(guī)定綜合利用產(chǎn)物需具備成熟完整的生產(chǎn)工藝技術(shù)方案并符合相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在此背景下，廢渣熱解時(shí)需綜合考慮其減量化、無害化和資源化的效果。

4、cn114985429a公開了一種廢鹽低溫有氧熱解純化資源化方法，涉及廢鹽處理與資源化再利用技術(shù)領(lǐng)域。該發(fā)明采用了以有機(jī)物熱解特性參數(shù)為自變量的低溫有氧熱解函數(shù)控制，實(shí)現(xiàn)熱子控制，風(fēng)速與預(yù)氧劑調(diào)解，分段函數(shù)控制的低溫有氧熱解，大幅降低了熱解溫度，提高了熱解效率，其中升溫控氧區(qū)包括預(yù)處理、揮發(fā)、解鏈、熱解、續(xù)溫五個(gè)階段。且該純化方法制得的廢鹽純度較高，有機(jī)物含量較低，但僅適合于能進(jìn)行有氧熱解反應(yīng)體系。

5、cn107382007a公開了一種移動(dòng)式油泥熱解資源化處置的集成裝置，包括密閉料倉，密閉料倉通過密閉進(jìn)料裝置經(jīng)密封過渡倉干化室供料，干化室中干化產(chǎn)生的水蒸汽及廢氣通過洗滌塔、廢氣除霧分離裝置以及引風(fēng)機(jī)供至燃燒室作為空氣補(bǔ)給，干化室中干化后油泥供至熱解室進(jìn)行熱解，熱解室中熱解產(chǎn)生的熱解氣通過回燃裝置供至燃燒室作為燃料或進(jìn)入分離冷凝系統(tǒng)回收輕質(zhì)油分，熱解室中熱解產(chǎn)生的殘?jiān)ㄟ^出料裝置送至殘?jiān)鼉?chǔ)存箱，燃燒室中產(chǎn)生的煙氣供至具有除塵功能的熱交換器，熱交換器中產(chǎn)生的熱水供至進(jìn)料系統(tǒng)加熱進(jìn)料或外供，煙氣經(jīng)過凈化系統(tǒng)達(dá)標(biāo)外排。該裝置廢氣處理系統(tǒng)復(fù)雜龐大，熱解處理溫度高，不適用于含有機(jī)物的磷酸鹽廢渣的熱解處理。

6、cn?114479899?a公開一種含油含水固體混合物的資源化處理裝置及方法，資源化處理裝置包含原料理化性質(zhì)分析與控制輸送單元、原料深度預(yù)處理單元、高效提油單元、多效分離回收單元和兩級(jí)深度熱解耦合催化清潔焚燒單元，本發(fā)明還提供一種含油含水固體混合物的資源化處理方法，相對(duì)于現(xiàn)有含油含水固體混合物處理技術(shù)，最大程度的保證了含油含水固體混合物中高附加值組分的回收，實(shí)現(xiàn)了含油含水固體混合物資源化、減量化、低成本、無害化的處理。該發(fā)明適合于高黏度、組分復(fù)雜、性質(zhì)及其穩(wěn)定的含油含水固體混合物。

7、現(xiàn)有技術(shù)涉及含有機(jī)物廢渣的處理或資源化回收方法，但是對(duì)于含有機(jī)物的磷酸鹽的熱解及資源化利用未見涉及，而且存在工藝流程長、操作復(fù)雜和制造成本高等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種磷酸鹽廢渣的熱解方法和熱解裝置。本發(fā)明根據(jù)磷酸鹽廢渣的性質(zhì)和包含有機(jī)物的熱分解行為，通過低溫和水蒸氣輔助熱解減少處理過程中分解產(chǎn)物中烯烴類物質(zhì)的生成，并對(duì)常規(guī)冷凝和吸附無法處理的不凝尾氣進(jìn)行了無害化處理，有效地實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的資源化利用。

2、在第一方面，本發(fā)明提供了一種磷酸鹽廢渣的熱解方法，其包括在無氧和水蒸氣存在的條件下，使磷酸鹽廢渣發(fā)生熱解反應(yīng)，得到固態(tài)熱解產(chǎn)物和熱解氣。

3、本發(fā)明中的“無氧”指的是氧含量低于0.5wt％。磷酸鹽廢渣中的有機(jī)物以季銨堿(鹽)為主，加熱條件下發(fā)生首先發(fā)生hofmann消除反應(yīng)，因此不可避免生成大量乙烯，在無氧環(huán)境下操作，能夠保證熱解反應(yīng)的安全進(jìn)行。

4、在一些實(shí)施方式中，每100g磷酸鹽廢渣中，所述水蒸氣的用量為1g/h-70g/h，即水蒸氣的用量為1-70g/h(每100g磷酸鹽廢渣)。在一些實(shí)施方式中，每100g磷酸鹽廢渣中，所述水蒸氣的用量為5g/h、10g/h、15g/h、20g/h、23g/h、25g/h、27g/h、30g/h、33g/h、35g/h、37g/h、40g/h、43g/h、45g/h、47g/h、50g/h、55g/h、60g/h、65g/h或它們之間的任意值。在一些實(shí)施方式中，所述水蒸氣的用量為10g/h-50g/h。

5、磷酸鹽廢渣里含有較多有機(jī)物，無法作為資源化產(chǎn)品直接使用?，F(xiàn)有技術(shù)中直接高溫?zé)峤膺^程中有機(jī)物和磷酸鹽會(huì)反應(yīng)生成不溶性磷，造成物料發(fā)黑板結(jié)，使得有效磷明顯下降。本技術(shù)根據(jù)磷酸鹽廢渣的性質(zhì)和包含有機(jī)物的熱分解行為，在密閉無氧條件下，通過低溫?zé)峤夂退魵廨o助，使磷酸鹽廢渣轉(zhuǎn)化為磷肥的同時(shí)減少了不凝尾氣排放，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的全面資源化利用。水蒸氣的用量過低時(shí)，熱解過程中不凝尾氣產(chǎn)量大大增加，廢渣中的有機(jī)物無法有效去除完全；水蒸氣用量過高會(huì)增加能耗和處理成本。

6、在一些實(shí)施方式中，所述熱解反應(yīng)的溫度為200℃-600℃，例如為250℃、300℃、330℃、350℃、370℃、400℃、430℃、450℃、470℃、500℃或550℃。在一些實(shí)施方式中，所述熱解反應(yīng)的溫度為300℃-500℃。在一些實(shí)施方式中，所述熱解反應(yīng)的溫度為350℃-450℃。本發(fā)明在低溫例如300℃-500℃條件下熱解，能夠在保證獲得的產(chǎn)品中有效磷含量以及尾氣處理效果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低能耗。

7、在一些實(shí)施方式中，所述熱解反應(yīng)的時(shí)間為30min-240min。在一些實(shí)施方式中，所述熱解反應(yīng)的時(shí)間為50min、70min、90min、120min、150min、180min、200min、220min或它們之間的任意值。在一些實(shí)施方式中，所述熱解反應(yīng)的時(shí)間為60min-150min。

8、在一些實(shí)施方式中，所述磷酸鹽廢渣選自磷鋁分子篩催化劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的磷酸鹽廢渣。

9、在一些實(shí)施方式中，所述磷酸鹽廢渣包括20wt％-30wt％的p2o5、5wt％-15wt％的al2o3、1wt％-5wt％的sio2、15％-30％的有機(jī)碳和10％-50％的水。

10、在一些實(shí)施方式中，所述磷酸鹽廢渣在常溫常壓條件下為固態(tài)或粉狀。在一些實(shí)施方式中，所述磷酸鹽廢渣的平均粒徑為0.1mm-10mm，例如為0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm或9mm。在一些實(shí)施方式中，所述磷酸鹽廢渣的含水率為10％-50％，例如為15％、20％、25％、30％、35％、40％或45％。

11、在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括將所述熱解氣進(jìn)行冷凝處理，分離出不凝氣，將所述不凝氣進(jìn)行處理后再排放。

12、在一些實(shí)施方式中，不凝氣的處理包括在氧化劑和可選地催化劑存在的條件下，對(duì)所述不凝氣進(jìn)行一級(jí)或多級(jí)處理。

13、在一些實(shí)施方式中，所述氧化劑選自雙氧水、高錳酸鉀和過硫酸銨中的一種或多種。

14、本發(fā)明中尾氣處理用催化劑為本領(lǐng)域常規(guī)采用的催化劑，例如常規(guī)的鐵碳非均相催化劑或銅基非均相催化劑。

15、在一些實(shí)施方式中，所述不凝氣的處理采用二級(jí)處理，具體包括在非均相催化劑存在的條件下，將不凝氣與第一氧化劑接觸后進(jìn)行第一級(jí)處理；在可選的惰性填料存在的條件下，將第一級(jí)處理后的氣體與第二氧化劑接觸后進(jìn)行第二處理。

16、在一些實(shí)施方式中，第一氧化劑選自雙氧水，第二氧化劑選自高錳酸鉀。

17、在一些實(shí)施方式中，所述不凝氣包括甲烷、乙烯、丙烯和丁烯中的一種或多種。

18、在一些實(shí)施方式中，所述不凝氣的處理包括采用雙氧水、高錳酸鉀或過硫酸銨中的一種或組合氧化劑，在催化劑或加熱的條件下進(jìn)行一級(jí)或多級(jí)處理熱解尾氣中甲醇、乙醇、乙烯、丙烯和有機(jī)堿中的一種或多種，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)(總vocs小于80mg/m3)后排放。

19、在一些實(shí)施方式中，固態(tài)熱解產(chǎn)物有效磷>25％，toc<0.5％。

20、在第二方面，本發(fā)明提供了一種磷酸鹽廢渣的熱解裝置，其包括進(jìn)料單元、氣體供應(yīng)單元、熱解單元和出料單元，

21、所述進(jìn)料單元用于在無氧條件下向熱解單元輸送磷酸鹽廢渣；

22、所述氣體供應(yīng)單元包括提供水蒸氣的供應(yīng)裝置和提供氮?dú)獾墓?yīng)裝置，所述提供水蒸氣的供應(yīng)裝置用于向熱解單元中提供水蒸氣；

23、所述熱解單元用于在無氧和水蒸氣存在條件下使磷酸鹽廢渣發(fā)生熱解反應(yīng)；

24、所述出料單元用于在無氧條件下輸出固態(tài)熱解產(chǎn)物。

25、在一些實(shí)施方式中，所述熱解裝置還包括尾氣處理單元，所述尾氣處理單元用于處理熱解氣。

26、在一些實(shí)施方式中，所述尾氣處理單元包括熱解液分離器、冷凝分離裝置和有機(jī)氣體處理器。

27、在一些實(shí)施方式中，所述熱解液分離器用于熱解氣的第一分離，所述冷凝分離裝置用于第一分離后的熱解氣的冷凝處理，所述有機(jī)氣體處理器用于冷凝處理后的不凝氣的處理。

28、在一些實(shí)施方式中，提供氮?dú)獾墓?yīng)裝置用于向熱解單元中提供氮?dú)?，用于熱解單元的氣體吹掃置換以及異常情況的安全保護(hù)。

29、在一些實(shí)施方式中，所述熱解單元包括熱解反應(yīng)器，所述熱解反應(yīng)器包括用于形成無氧環(huán)境的密閉腔體。

30、在一些實(shí)施方式中，所述磷酸鹽廢渣在所述熱解反應(yīng)器中的停留時(shí)間為30min-240min，例如為50min、70min、90min、120min、150min、180min、200min或220min。在一些實(shí)施方式中，所述磷酸鹽廢渣在所述熱解反應(yīng)器中的停留時(shí)間為60min-150min。

31、在一些實(shí)施方式中，所述進(jìn)料單元選自螺旋進(jìn)料器，所述螺旋進(jìn)料器由氣缸驅(qū)動(dòng)的雙插板閥隔絕進(jìn)料過程中氧氣的引入。

32、在一些實(shí)施方式中，所述出料單元選自螺旋出料器，所述螺旋出料器由氣缸驅(qū)動(dòng)的雙插板閥隔絕出料過程中氧氣的引入。

33、在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種基于上述熱解裝置的磷酸鹽廢渣的熱解方法，其包括以下步驟：

34、s1：由氣體供應(yīng)單元向熱解單元提供氮?dú)?，使熱解單元中的氧含量低?.5wt％；

35、s2：采用進(jìn)料單元將磷酸鹽廢渣輸送至熱解單元；

36、s3：由氣體供應(yīng)單元向熱解單元提供水蒸汽，使磷酸鹽廢渣在無氧和水蒸氣存在條件下在熱解單元中進(jìn)行熱解反應(yīng)，得到固態(tài)熱解產(chǎn)物和熱解氣；

37、s4：采用出料單元將固態(tài)熱解產(chǎn)物輸出；將熱解氣通入尾氣處理單元進(jìn)行處理，具體地，所述處理包括將熱解氣通入熱解液分離器中進(jìn)行第一分離，將第一分離后的熱解氣通入熱解液冷凝器中進(jìn)行冷凝處理，將冷凝處理后的不凝氣通過有機(jī)氣體處理器中進(jìn)行處理，將處理后的不凝氣進(jìn)行排放。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)異效果：

39、本發(fā)明通過在密閉爐體中的無氧熱解，除去粗磷酸鹽廢渣中的有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)了廢渣中有益組分的資源化利用。該方案減少了磷酸鹽廢渣作為危廢對(duì)環(huán)境的污染，取得了很好的技術(shù)效果，且處理過程操作簡(jiǎn)單，易于控制，適合于工業(yè)應(yīng)用。