一種改善有機廢鹼液燃燒性能的方法
2023-09-16 00:56:15 5
專利名稱:一種改善有機廢鹼液燃燒性能的方法
本發明涉及一種改善有機廢鹼液燃燒性能的方法。
有機廢鹼液通常是高濃度含鹽有機廢液，COD值較高，對環境汙染嚴重，生化法無法有效處理，目前廣泛使用焚燒處理方法。
如環己酮副產的皂化廢鹼液，其COD值一般高達35萬mg/L，用中和萃取法處理後仍然產生COD值在11萬mg/L以上的廢液，效果不佳。目前較為廣泛地採用懸浮燃燒法處理環己酮皂化廢鹼液，即，將皂化液充分霧化噴入焚燒爐中，在輔助燃料燃燒產生的高溫區，細小的皂化液霧滴在空間完成大部分的燃燒，未燃燒的皂化液下落中乾燥成為固形物落在爐底墊層上，在燃料燃燒產生的高溫作用下，熔融、分解，並繼續燃燒。產生的Na2CO3熔體從爐底溜口連續流出，大量的Na2CO3以粉塵形式隨燃燒尾氣一起排出爐外。由於皂化液在爐底墊層上形成的固形物，加熱時會容易板結，膨化性差、孔隙率低，必須燃燒大量的輔助燃料，產生過量的熱量才能使板結物及時熔融、分解，維持連續、穩定的燃燒。因此，懸浮燃燒法的輔助燃料消耗高，設備受熱面積大，運行成本及一次投入均較大。
與皂化廢鹼液焚燒相近的技術是使用鹼回收爐處理造紙中產生的高濃有機鹼性廢液(俗稱黑液)的墊層燃燒技術，即，含鈉鹽的造紙黑液噴入爐內，少部分在空間燃燒，大部分乾燥後以固形物形式落至爐底墊層上發生墊層燃燒。由於其固形物受熱時的膨化度大，形成較多的孔隙，有利於氧氣進入固形物內部，因此在墊層熔融物的高溫作用下，這些固形物可以穩定自燃，不需輔加燃料。造紙黑液作為一種特殊的有機廢鹼液，與皂化廢鹼的主要差異就在於固形物的受熱膨化性不同，前者膨化度大，後者幾乎不膨化。這種差異成為二者燃燒方式不同的主要原因。
中國發明專利92104443.7中介紹了一種濃縮-焚燒法治理有機廢鹼液的方法將有機廢鹼液蒸發、濃縮，濃縮物放入焚燒爐內加熱至250-350℃，此時，濃縮物自燃，停止加熱。利用濃縮物燃燒產生的熱量濃縮新的有機廢鹼液。當濃縮物燃燒至不起火焰時，使用燃料於700-800℃溫度下加熱0.5-2小時，使濃縮物中有機物完全燃燒，焚燒產物為含90％的碳酸鈉。該法利用了濃縮物的燃燒熱量，可節省燃料，同時得到純度較高的碳酸鈉。但在大規模、連續化的工業裝置上未獲得應用。
US3885906介紹了一種焚燒處理有機廢鹼液的方法及相應設備，即豎立的圓筒形旋風焚燒爐，上部為燃燒產熱區，切向裝配有燃料噴嘴及配風口；中部為廢液燃燒區，裝有有機廢鹼液霧化噴嘴，將廢液橫向噴入爐內；底部為燃燒氣體引出口與尾氣引出管相連，尾氣引出管上設有熔融物溜出口。燃料噴入旋風爐上部，與過量的空氣作用，燃燒產生高溫煙氣，高溫煙氣在中部引燃霧化的有機廢鹼液，煙氣中的過量空氣在此作為助燃物，燃燒產生的尾氣以及金屬氧化物熔融物由底部的引出口引出，熔融物通過尾氣引出管的溜出口流出，其餘尾氣則經過除塵後排放。此專利中增加了在旋風爐中部專門為廢液配風的噴嘴設計。該法通過製造強烈紊流的空氣動力場，使燃燒效率大幅提高，但需要輔助燃料。
旋風爐作為目前最廣泛應用的廢液和含鹽廢液焚燒方法，相關專利還有US2808011；US3837813；US3817192。
本發明的目的在於，提供一種改善有機廢鹼液燃燒性能的方法。
通過化學改性，使有機廢鹼液(如皂化廢鹼液)具有與造紙黑液相似的性能，即其固形物在受熱條件下具有較好的膨化性，從而在焚燒處理中墊層燃燒的性能得到改善，以節省輔助燃料乃至不需燃料。
本發明提供了一種改善有機廢鹼液燃燒性能的方法向有機廢鹼液中加入改性劑，改性劑與有機廢鹼液的重量比為(0.01～50)∶100；其較佳比例範圍為改性劑與有機廢鹼液的重量比為(0.05～20)∶100；其最佳比例範圍為改性劑與有機廢鹼液的重量比為(0.15～10)∶100。
其中改性劑可以是木質素、木質素磺酸鹽、木質素硫酸鹽、木質素硫代硫酸鹽、木質素胺，硫酸鹽法製漿造紙黑液、亞硫酸鹽法製漿造紙黑液、燒鹼法製漿造紙黑液、蒽醌法製漿造紙黑液中的一種物質或者幾種物質任意比例的混合物。
使用改性劑改性皂化廢鹼的方法為將0.01～50份的改性劑，100份皂化廢鹼液在30℃以上採用常用混合方式混合均勻，使改性劑在皂化廢鹼液中完全溶解，無沉澱出現。
當改性劑用量＜0.01％(wt)時，皂化廢鹼改性物固形物的受熱膨化度通常＜6，而且膨化表面不規則；當改性劑用量＞50％(wt)時，該方法的實用性下降，並會出現皂化廢鹼改性物固形物的受熱膨化度反而降低的情況。
本發明中採用的對固形物受熱膨化度的表徵方法為將改性皂化廢鹼液樣品置於坩堝內，放入內溫低於80℃的馬弗爐中，同時還放入相同規格的坩堝內裝相同體積、相同固形物濃度的未改性皂化廢鹼液作為比較樣。將馬弗爐溫度平緩升到240℃以上(升溫速度＜20℃/min)。入爐15min後取出樣品，對比改性皂化廢鹼液樣品與未改性皂化廢鹼液(比較樣)固形物表層離坩堝底部的高度，將二者高度的比值定義為改性皂化廢鹼液固形物的受熱膨化度。
未改性皂化廢鹼液固形物的受熱膨化度可以此法測定將皂化廢鹼液在120～130℃，乾燥5小時，得到固形物。將固形物置入坩堝內放入馬弗爐內，如上所述進行膨化試驗。受熱後的固形物表層高度與入爐前的固形物表層高度之比即為皂化廢鹼固形物的受熱膨化度，試驗測定值≈1。
本發明的積極效果在於通過實施本發明，有機廢鹼液燃燒中產生的固形物膨化度可增大6倍以上，相近於木漿造紙黑液的燃燒行為，從而具有充足的燃燒表面積和孔隙率，可大大提高空氣進入微觀燃燒區的機會，獲得良好的墊層燃燒性能，顯著降低燃料的消耗。在有機廢鹼液的熱值足夠大的條件下，可實現乾燥固形物在墊層上自燃。使用本發明，從而使有機廢鹼液的焚燒成本和處理裝置的投資得到顯著的降低。例如，木漿造紙黑液0.3份，皂化廢鹼液100份，於40℃混合均勻。按如上所述進行膨化試驗，15min內，馬弗爐由70℃升到310℃，樣品的膨化度≈9。改性物的乾燥固形物在550℃以上能夠穩定的自燃，而未改性的有機廢鹼液，需在600℃以上、燃料用量為0.5kg重油(熱值10000kcal/kg)/kg有機廢鹼液的條件下才能保持穩定的燃燒。
實施例1蒽醌法木漿造紙黑液0.01份，皂化廢鹼液100份，於40℃混合均勻。將改性皂化廢鹼液樣品置於坩堝內，放入內溫低於80℃的馬弗爐中，同時在相同規格的坩堝內裝相同體積、相同固形物濃度未改性的皂化廢鹼液作為比較樣。將馬弗爐溫度平緩升到240℃以上(升溫速度＜20℃/min)。入爐15min後取出樣品，對比改性皂化廢鹼液樣品與未改性皂化廢鹼液(比較樣)固形物表層離坩堝底部的高度，將二者高度的比值定義為改性皂化廢鹼液固形物的受熱膨化度。改性樣品的膨化度≈6。改性物的乾燥固形物在550℃以上能夠穩定的自燃。
實施例2木質素磺酸銅5份，皂化廢鹼液100份，於40℃混合均勻。按實施例1所述進行膨化試驗，15min內，馬弗爐由70℃升到305℃。樣品的膨化度≈9。改性物的乾燥固形物在550℃以上能夠穩定的自燃。
實施例3木質素硫酸鋇50份，皂化廢鹼液100份，於40℃混合均勻。按如上所述進行膨化試驗，15min內，馬弗爐由70℃升到320℃。樣品的膨化度≈7；改性物的乾燥固形物在550℃以上能夠穩定的自燃。
實施例4木質素6.5份，皂化廢鹼液100份，於40℃混合均勻。按如上所述進行膨化試驗，15min內，馬弗爐由70℃升到285℃。樣品的膨化度≈9；改性物的乾燥固形物在520℃以上能夠穩定的自燃。
實施例5硫代木質素硫酸鍺15份，皂化廢鹼液100份，於40℃混合均勻。按如上所述進行膨化試驗，15min內，馬弗爐由70℃升到320℃。樣品的膨化度≈7；改性物的乾燥固形物在580℃以上能夠穩定的自燃。
實施例6硫代木質素硫酸鍺和氯化石蠟的混合物0.02份，皂化廢鹼液100份，於40℃混合均勻。按如上所述進行膨化試驗，15min內，馬弗爐由70℃升到320℃。樣品的膨化度≈10；改性物的乾燥固形物在490℃以上能夠穩定的自燃。
實施例7木質素胺9份，皂化廢鹼液100份，於40℃混合均勻。按如上所述進行膨化試驗，15min內，馬弗爐由70℃升到320℃。樣品的膨化度≈7；改性物的乾燥固形物在570℃以上能夠穩定的自燃。
實施例8木質素胺2份，硫代木質素硫酸鍺8份，皂化廢鹼液100份，於40℃混合均勻。按如上所述進行膨化試驗，18min內，馬弗爐由75℃升到350℃。樣品的膨化度≈8；改性物的乾燥固形物在570℃以上能夠穩定的自燃。
實施例9木質素5份，木質素磺酸鍺3份，皂化廢鹼液100份，於40℃混合均勻。按如上所述進行膨化試驗，15min內，馬弗爐由80℃升到330℃。樣品的膨化度≈8；改性物的乾燥固形物在550℃以上能夠穩定的自燃。
實施例10木質素1份，蒽醌法木漿造紙黑液5份，皂化廢鹼液100份，於40℃混合均勻。按如上所述進行膨化試驗，15min內，馬弗爐由80℃升到340℃。樣品的膨化度≈9；改性物的乾燥固形物在560℃以上能夠穩定的自燃。
權利要求
1.一種改善有機廢鹼液燃燒性能的方法，其特徵在於向有機廢鹼液中加入改性劑，改性劑與有機廢鹼液的重量比為0.01∶100～50∶100；其中改性劑是木質素、木質素磺酸鹽、木質素硫酸鹽、木質素硫代硫酸鹽、木質素胺、硫酸鹽法製漿造紙黑液、亞硫酸鹽法製漿造紙黑液、燒鹼法製漿造紙黑液、蒽醌法製漿造紙黑液中的一種或者任意幾種的混合物。
2.根據權利要求
書1所述的改善有機廢鹼液燃燒性能的方法，其特徵在於改性劑與有機廢鹼液的重量比為0.05∶100～20∶100。
3.根據權利要求
書1或2所述的改善有機廢鹼液燃燒性能的方法，其特徵在於改性劑與有機廢鹼液的重量比為0.15∶100～10∶100。
專利摘要
本發明涉及一種改善有機廢鹼液燃燒性能的方法，其特徵是，在有機廢鹼液中，加入改性劑，使改性後的有機廢鹼液，在受熱乾燥過程中形成的固形物的受熱膨化性得到明顯提高，從而使改性後的有機廢鹼液在燃燒過程中產生的乾燥固形物的空隙增大、孔隙率提高，有利於燃燒表面氧的擴散，有利於燃燒性能的改善。採用本方法在有機廢鹼液的燃燒的過程中可減少、甚至不用燃料，因而降低有機廢鹼液的焚燒成本。
文檔編號F23G7/04GKCN1124441SQ01106892
公開日2003年10月15日 申請日期2001年2月21日
發明者陳立新, 朱金虎 申請人:中國石化集團巴陵石油化工有限責任公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan