專利名稱:處理化學工業(yè)的含重金屬殘渣的方法
本發(fā)明涉及一種處理化學工業(yè)的含重金屬殘渣，特別是氫化殘渣的方法。
化學工業(yè)，特別是石油化學工業(yè)的一個問題是在生態(tài)上有利的處理或回收利用例如在精煉重油和重油氫化時產(chǎn)生的含重金屬的殘渣。當處理廢油時有類似的問題產(chǎn)生。
我們知道在電廠燒焊這些殘渣，存在的重金屬隨煙氣和灰塵排出，這時環(huán)境構成危害。在管道氣和廢水中存在高含量的重金屬是不允許的。
本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)濟的同時生態(tài)上有利的處理含重金屬殘渣的方法，用這種方法重金屬被轉變成不溶于水的，可傾倒的形式，同時殘渣的熱量得到充分的利用。
根據(jù)本發(fā)明，把含重金屬殘渣導入至少含一個含碳材料的固態(tài)床的筒式氣化器的初級氣反應區(qū)，成渣材料同爐料一起和/或同固態(tài)床形成劑一起加入，以吸收和固定重金屬，固態(tài)床下面區(qū)域溫度保持在渣和灰的熔化溫度以上，爐渣的粘度小于100泊，達到了這一目的。
實施該方法的筒式氣化器是已知的，它由一個次級氣反應區(qū)構成的直立筒和一個初級氣反應區(qū)構成的接在筒的下端的大體上水平的燃燒室組成。在那里一個燃燒器進入初級氣反應區(qū)，靠它含重金屬殘渣被氣化。導入次級氣反應區(qū)的含碳爐料，在初級氣反應區(qū)形成一個有自由面的并建在渣池中的傾倒園錐。當殘渣氣化時，重金屬在很大程度上溶到渣中，通常和渣一起從簡式氣化器中排出。聚集在筒式氣化器中的渣子，由于水冷，隨著排出而凝固成含有害重金屬的玻璃狀顆粒。因為凝固渣的玻璃結構，可以被傾倒而沒有任何危險。因為已檢測過。沒有發(fā)生重金屬化合物的浸出。
為處理含釩殘渣，堿性成渣劑，特別是含CaO材料，適當?shù)丶尤氲酱渭墯夥磻獏^(qū)中。
為處理含鐵殘渣，焦炭，特別是冶金焦炭有利的加入到次級氣反應區(qū)，形成至少含40％SiO2的酸性渣。
為盡可能少地用氣化得到的原生氣而排出重金屬部分，使用減少在初級氣反應區(qū)中形成煙灰的一種或幾種合適的廢量值a)含氧氣體的供應量等于入，以達到C/O2比，至少0.45到0.8，最好0.6；b)調(diào)節(jié)氫/氧比至少為0.35到0.7，最好0.5；c)調(diào)節(jié)初級氣在初級氣反應區(qū)的停留時間從0.2到1.5秒，最好0.4到0.6秒，和d)調(diào)節(jié)次級氣在次級氣反應區(qū)的停留時間從1到6秒，最好2到3秒。
有利地使用粒度達20毫米的成渣添加劑，例如石灰石。
根據(jù)優(yōu)選實施例，過濾離開筒式氣化口的產(chǎn)生的氣體，濾出的灰塵供到初級氣反應區(qū)。按這個辦法，達到重金屬被完全分離在渣中。在筒式氣化器的耐火爐襯中僅是一個很低的比率。
此外，本發(fā)明還涉及污泥的利用。凈化廢水獲得的污泥，根據(jù)來源常常也含有害物質(zhì)，特別是重金屬，這就限制了污泥的利用或處理。的確，含重金屬的污泥不能用作肥料，因為對食物可能發(fā)生不希望的重金屬污染。此外，含重金屬的污染不容易熱解或者燒成灰，因為重金屬含在管道氣中和以水溶性形式含在灰塵中，這樣就構成對環(huán)境的危害。
本發(fā)明另一個目的是充分利用污泥的熱量。把在污泥中可能含的有害物質(zhì)，特別是重金屬轉變成不溶于水的可傾倒形式。
除含重金屬殘渣外，污泥作為爐料用到初級氣反應區(qū)，這里以高達含重金屬殘渣量30％的量合適地使用污泥，以這種方式達到這一目的。
最好，污泥在加入以前混合到含重金屬殘渣中。
如果污泥加入前干燥到剩余濕度為50到60％更有利。
本發(fā)明通過附圖得到更詳細地解釋，圖1和2各是一個不同實施例的筒式氣化器的簡圖。本發(fā)明還通過兩個實施例來解釋。
筒式氣化器1由一個直立的構成次級氣反應區(qū)3的上部分2和至少一個(圖中是二個)水平的構成初級氣反應區(qū)5的有角的下部分4含碳的塊狀爐料6，例如焦炭和煤進入上部。如果通常要求使用單獨的成渣物質(zhì)，則通過閘門(沒畫出)從上面加入。塊狀爐料在筒式氣化器1的底部7上形成一個固態(tài)床8，它帶有傾倒園錐10伸到初級氣反應區(qū)5，每一個都有一個自由面9。這些傾倒園錐10各自進入到一個帶有溢出堰12的渣槽11。
在水平的有角的下部4，至少各裝有一個燃燒器13，燃燒器最好設計成旋風燃燒器。要利用的殘渣14作為燃料或除燃料之外供給燃燒器。此外，蒸汽15和氧氣16通過燃燒器13進入初級區(qū)反應區(qū)5。產(chǎn)生的氣體18離開次級氣反應區(qū)3的上部，通過出氣口17導入干燥分離器或濕式除塵器19。從氣體分離出的煙塵部分20通過一個燃燒器返回到筒式氣化器1。
現(xiàn)在通過二個實施例來解釋本發(fā)明的方法實施例1.
重油加工的含重金屬殘渣14(真空殘渣)加到燃燒器13，其加入量為300公斤/小時，溫度為200℃。該殘渣化學成份如下(％重量)C H O N S H2O 灰分 V85.6 10.5 0.09 0.55 3.05 0.1 0.11 560 PPm此外，把壓力為18巴的蒸汽15導入燃燒器13，其流速為160公斤/小時，該蒸汽被過熱到240℃。氧氣16被導入，其溫度為70℃，在常態(tài)下其流速為380米3/小時(純度99.9％。余量N)。
在次級氣反應區(qū)3，冶金焦炭作為爐料6和成渣劑加入，其用量為137公斤/小時，溫度為20℃。冶金焦炭的粒度分析(％)＞40mm 40-20mm 20-10mm ＜10mm15.2 82.6 0.9 1.3冶金焦炭的化學成份(％重量)C H 0 N S H2O 灰分82.68 0.22 0.28 0.62 0.53 4.5 11.7 含600PPmV在初級氣反應區(qū)形成的初級氣溫度為1170℃，在常態(tài)下(濕的)其流速為1099米3/小時。在初級氣反應區(qū)停留時間為0.3秒。其化學成份如下(N以游離態(tài)計算)(％重量)CO2H2CO CH4(COS+H2S)22.2 26.1 50.7 0.0 1.0離開次級氣反應區(qū)3的產(chǎn)生的氣體18(未加工氣或次級氣)在常態(tài)下(濕的)其流速為1322米3/小時。氣體溫度為831℃，在次級氣化區(qū)停留時間為2秒。它的化學成份(N以游離態(tài)計算)如下(％重量)CO2H2CO CH4(COS+H2S)15.5 37.0 46.9 0.0 0.6獲得的渣21的溫度為1500℃，粘度為80泊，它從溢出堰12上面溢出，從初級氣反應區(qū)5流出，在壓力下借助于水變成顆粒。含碳爐料的和含重金屬殘渣的灰分熔化到渣中，因此在灰中含的重金屬也存在于渣中。以玻璃態(tài)凝固的渣子，獲得量為15.3公斤/小時。
渣子的粒度分析＞20mm 20-10mm 10-5mm 5-3mm0.0 0.1 1.2 5.83-2mm 2-1mm 1-0.5mm ＜0.5mm11.2 30.2 32.4 19.1渣子的化學分析(％重量)Al2O3Fe2O3FeO Fe SiO2CaO MgO25.0 未檢出 7.1 0.1 46.0 9.4 3.2C合計S合計TiO2Na20 K20 P2O5V0.15 0.08 1.1 0.8 1.6 0.5 0.82從未加工氣18中分離出的煙塵20，在常態(tài)下其流量為2.49克/米3，含有11.8％的灰分，在灰分中含有12.4％(重量)的釩。
隨后釩量(177.18克/小時)加入到筒式氣化器1中，即加入到初級氣反應區(qū)5和次級氣反應區(qū)3中，以125.46克/小時的量在渣中再現(xiàn)，而在未加工氣的煙塵中，含量不多于48.17克/小時，發(fā)現(xiàn)殘余物富集在筒爐的耐火爐襯上。
釩的這一平衡沒考慮到離開筒式氣化器1后的煙塵進入到初級氣反應區(qū)5，靠這種辦法幾乎所有的釩都進入熔融態(tài)的渣中。在一次濾出帶水的凝固渣的試驗中，在水中沒有發(fā)現(xiàn)釩。
實施例2重油加工的含重金屬殘渣14(真空殘渣)供到燃燒器13，其流量為300公斤/小時，溫度為200℃。殘渣的化學成份如下(％重量)C H O N S H2O 灰分 V85.6 10.5 0.09 0.55 3.05 0.1 0.11 560ppm此外，壓力18巴的蒸汽15供到燃燒器13，其流量為198公斤/小時，蒸汽被過熱到240℃。氧氣16被引入，其溫度為70℃，在常態(tài)下流量為396米3/小時(純度99.9％，N余量)。
冶金焦炭作為爐料用到次生氣反應區(qū)3，其用量為130公斤/小時，溫度為20℃。
冶金焦炭的粒度分析(％)＞40mm 40-20mm 20-10mm ＜10mm15.2 82.6 0.9 1.3冶金焦炭的化學成份(％重量)C H O N S H2O灰分82.68 0.22 0.28 0.62 0.53 4.5 11.17 含600PPmV為了增進堿性渣的形成，通常同冶金焦炭一起加入石灰石，其用量為13公斤/小時，溫度為20℃。
石灰石的化學分析
MgO CaO 其它0.7％ 59.0％ 0.3％在初級氣反應區(qū)形成的初級氣溫度為1839℃，在常態(tài)下(濕的)流量為1152米3/小時。在初級氣反應區(qū)的停留時間為0.28秒。其化學成份如下(N以游離態(tài)計算)(％重量)CO2H2CO CH4(COS+H2S)25.1 24.9 49.0 0.0 1.0產(chǎn)生的氣體18(未加工氣或次級氣)離開次級氣反應區(qū)3，在常態(tài)下(濕的)其流量為1364米3/小時。氣體溫度為864℃，在次級氣化區(qū)停留時間為1.9秒。其化學成份如下(N以游離態(tài)計算)(％重量)CO2H2CO CH4COS+H2S)18.7 36.9 43.8 0.0 0.6獲得的渣子21的溫度為1300℃，粘度為30泊，在溢出堰12上面溢出，從初級氣反應區(qū)流出，在壓力下借助于水形成顆粒。凝固成玻璃狀的渣子，獲得量為22.3公斤/小時。
渣子的粒度分析＞20mm 20-10mm 10-5mm 5-3mm0.0 0.1 1.2 5.83-2mm 2-1mm 1-0.5mm ＜0.5mm11.2 30.2 32.4 19.1
渣子的化學分析(％重量)Al2O3Fe2O3FeC Fe SiO2CaO MgO16.0 未檢出 4.6 0.06 29.4 40.2 2.6C合計S合計Ti02Na20 K20 P2O5V0.2 沒分析 0.7從未加工氣18分離出的煙塵20，獲得量在常態(tài)下為0.58克/米3，含灰分14.8％，在灰分中含13.6％(重量)的釩。
隨后釩量(176.7克/小時)加入到筒式氣化器中，即加入到初級氣反應區(qū)5和次級氣反應區(qū)3，以156.24克/小時的量在渣中循環(huán)，而在未加工氣的煙塵中含量不多于15.92克/小時。殘余物富集在筒爐的耐火爐襯上。和實施例1相同，沒有考慮釩的平衡，煙塵離開筒式氣化器1后，又進入到初級氣反應區(qū)5，靠這個辦法幾乎所有的釩進入到熔融態(tài)的渣中。在濾出帶水的凝固渣的試驗中，在水中沒有發(fā)現(xiàn)釩。
根據(jù)本發(fā)明的方法，幾乎完全熔化成V、Fe、Ni、Cr和其它重金屬渣是可能的。它的突出的優(yōu)點是防止在初級氣反應區(qū)形成煙塵，因為煙塵吸收重金屬。
由圖2可以明顯看出，根據(jù)進一步典型的實施例，供料管道22進入到初級氣反應區(qū)5，通過它導入剩余濕度最多為50到60％的污泥23。該污泥23能夠在同樣的加料以前混合到要利用的殘渣14中去，也可通過一個支路管道進入到加入要利用的殘渣的管道中去。
污泥23導入到初級氣反應區(qū)5，最好它的用量達到利用的殘渣14量的30％。
含碳爐料，含重金屬殘渣和污泥的煙灰部分溶解入玻璃狀的凝固渣中，這樣，可以傾倒而對環(huán)境沒有任何危害。
權利要求
1.處理化學工業(yè)含重金屬殘渣(14)，特別是氫化殘渣的一種方法，其特征在于，含重金屬殘渣導入筒式氣化器(1)的初級氣反應區(qū)(5)，筒式氣化器至少含一個含有碳材料(6)的固態(tài)床(8)，成渣材料同爐料(14，15，16)一起和/或同固態(tài)床形成劑一起加入，以吸收和固定重金屬，固態(tài)床(8)下面區(qū)域(10)保持溫度在渣和灰的熔化溫度以上，渣(21)的粘度小于100泊。
2.根據(jù)權利要求
1的方法，其特征在于，為處理含釩殘渣，要添加堿性渣形成劑，特別是含CaO的材料到筒式氣化器(1)的次級氣反應區(qū)(3)。
3.根據(jù)權利要求
1的方法，其特征在于，為處理含鐵殘渣，加入焦炭，特別是冶金焦炭到次級氣反應區(qū)(3)，形成至少含40％SiO2的酸性渣。
4.根據(jù)權利要求
1到3的方法，其特征在于，為減少在初級氣反應區(qū)(5)中形成煙塵，使用一種或幾種以下的度量值a)含氧氣體的供給量等于入，以達到C/O2比，至少0.45到0.8，最好0.6；b)調(diào)節(jié)氫/氧比，至少0.35到0.7，最好0.5；c)調(diào)節(jié)初級氣在初級氣反應區(qū)的停留時間從0.2到1.5秒，最好0.4到0.6秒；d)調(diào)節(jié)次級氣在次級氣反應區(qū)的停留時間從1到6秒，最好2到3秒。
5.根據(jù)權利要求
1到4的方法，其特征在于，使用成渣添加劑，例如石灰石，粒度達20mm。
6.根據(jù)權利要求
1到5的方法，其特征在于，產(chǎn)生的氣體(18)離開簡式氣化器(1)被過濾，過濾的煙塵(20)提供到初級氣反應區(qū)(5)。
7.根據(jù)權利要求
1到6的方法，其特征在于，污泥(23)作為除含重金屬殘渣(14)外的爐料供到初級氣反應區(qū)(5)。
8.根據(jù)權利要求
7的方法，其特征在于，污泥(23)以達到含重金屬殘渣(14)量的30％的量來提供。
9.根據(jù)權利要求
7或8的方法，其特征在于，污泥(23)在加料前混合到含重金屬的殘渣(14)中。
10.根據(jù)權利要求
7到9的方法，其特征在于，污泥(23)在加入前干燥到剩余濕度為50到60％。
專利摘要
公開了一種處理化學工業(yè)的含金屬殘渣的方法。為了經(jīng)濟的同時在生態(tài)上有利的，處理含重金屬殘渣，含重金屬殘渣導入至少有一個含碳材料的固態(tài)床的筒式氣化器的初級反應區(qū)。成渣材料同爐料和/或固態(tài)床形成劑一起加入，以吸收和固定重金屬。在固態(tài)床的下面區(qū)域保持溫度在渣和灰熔點以上。渣的粘度小于100泊。
文檔編號B09B3/00GK85101018SQ85101018
公開日1987年1月10日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者沃爾納, 克里爾, 盧沙伊德, 烏克特, 弗賴曼 申請人:沃斯特-阿爾派因股份公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan