專利名稱：處理含烴廢物和/或鹵化廢物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理含烴廢物和/或鹵化廢物的方法。
已知處理含烴廢物和/或鹵化焚燒的方法是在開焰中于高溫將含烴廢物和/或鹵化廢物焚燒，并利用由此得到的能量。
令人遺憾的是，在含烴廢物和/或鹵化廢物焚燒過程中，得到了大量不同的反應(yīng)產(chǎn)物，就環(huán)境相容性而言，它們不同程度地有問題。
本發(fā)明的目的是開發(fā)一種能以環(huán)境友好的方式處理各種含烴廢物和/或鹵化廢物的方法。
根據(jù)本發(fā)明，采用一種處理含烴廢物和/或鹵化廢物的方法可以達(dá)到本發(fā)明的目的，在該方法中，廢物于400-900℃無氧情況下在氫氧化物熔融體中反應(yīng)。
在該方法有利的方案中，氫氧化物選自堿金屬氫氧化物。
在優(yōu)選的方式中，氫氧化物為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。
在本發(fā)明方法特定的方案中，氫氧化鈉與氫氧化鉀的比為1∶0至1∶10，優(yōu)選為1∶0.5。
在該方法優(yōu)選的方式中主要產(chǎn)生了氫、甲烷、碳酸鹽，并且若使用鹵化廢物，還另外產(chǎn)生金屬氯化物。
另外，在該方法中還得到金屬氫化物，在某些情況下，還得進(jìn)一步得到烴。
由于所得到的堿金屬氫化物非常活潑，所以需要仔細(xì)處理。
為了消除氣體堿金屬氫化物，優(yōu)選使用堿金屬氫氧化物熔體或烴。
所得到的堿金屬氫化物可用于得到金屬或氫。由此得到的堿金屬氫氧化物可返回到該工藝中。
在300-500℃可以促進(jìn)堿金屬化合物的生成，同時(shí)得到氣態(tài)氫的最高溫度為580-900℃。
用作含烴廢物溶劑的有焦油、廢油、潤滑劑、脂肪、涂料、染料、蠟和非鹵化的塑料、四或三氯乙烯、四氯乙烷、冷卻劑和制冷劑(CFCs)、PCBs、二噁英、呋喃、制動(dòng)液、殺蟲劑、殺真菌劑和除草劑、鹵化塑料。
熔體可進(jìn)一步含有催化劑，這種催化劑含有不可用氫化鈉還原的金屬氧化物，并且若可能，是耐硫和/或硫化物的。
反應(yīng)的基質(zhì)優(yōu)選選自不與堿金屬氫化物生成金屬酸鹽(metallate)，若可能不生成或只生成少量任何金屬羰基的物質(zhì)。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各種改進(jìn)加以描述。
圖1是處理含烴廢物工廠的示意圖。
將含烴廢物和/或鹵化廢物加入到加料斗1中，然后用泵2經(jīng)安裝有關(guān)閉閥3的管道引入到反應(yīng)器4中。反應(yīng)器5包括有加熱件5，經(jīng)關(guān)閉閥6與氮?dú)夤?yīng)源7相連。含烴廢物和/或鹵化廢物與反應(yīng)器4中所含的熔體反應(yīng)之后，將產(chǎn)物加料到第一氣體洗滌器8中，固體保留在第一氣體洗滌器8中。然后經(jīng)排出設(shè)備9將固體排出。洗滌介質(zhì)由泵10循環(huán)。
由固體釋放出的氣體經(jīng)氣體壓縮機(jī)11流到第二氣體洗滌器，在其中除去各種氣體。所生成的固體由關(guān)閉旋塞閥13排出。
這種方法純化的氣體經(jīng)管道14從洗滌柱12的上部導(dǎo)出。
可提及下面的實(shí)施方案在鋼反應(yīng)器中，上述批料在由2份氫氧化鈉和1份氫氧化鉀組成的堿金屬氫氧化物熔體中，于750-約820℃在無空氣和氧氣下于大氣壓下，即1.013±0.05巴，進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)。
在這些工藝參數(shù)下熱動(dòng)力學(xué)反應(yīng)優(yōu)選生成的反應(yīng)或轉(zhuǎn)化產(chǎn)物主要為得到的氣體氫以及少量百分?jǐn)?shù)的甲烷。
所生成的對(duì)環(huán)境有害或污染環(huán)境的氣體物質(zhì)如一氧化碳以及稱為溫室氣體的二氧化碳很少，可以忽略。
除主要生成的氣體物質(zhì)氫和甲烷外，根據(jù)熔體組分的不同，還可生成次要物質(zhì)各種金屬化合物。
總的來說，它們基本上為所得到的固體附聚物堿金屬(此處的金屬鈉，金屬鉀)、堿金屬碳酸鹽(此處的碳酸鈉、碳酸鉀)以及金屬氫化物(此處的氫化鈉、氫化鉀)。這些堿金屬化合物可由合適的分離方法得到，并在某些情況下，具有重大的商業(yè)價(jià)值。
堿金屬氫化物可與各種金屬氧化物、金屬氯化物和金屬硫化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而作為產(chǎn)物得到純的或高純金屬。
所生成的主要?dú)怏w的應(yīng)用和次要產(chǎn)物一樣是多種多樣和多方面的。但重點(diǎn)是在氣體發(fā)動(dòng)機(jī)和氣體渦輪機(jī)中和在燃料電池中將氣體產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為電能。
但可以對(duì)該工藝加以改進(jìn)，從而生成較大量的堿金屬化合物或增加工藝氣體產(chǎn)率。這主要通過變化試驗(yàn)溫度而實(shí)現(xiàn)。在300-500℃可以促進(jìn)堿金屬化合物的生成，同時(shí)得到氣態(tài)氫的最高溫度為約580-900℃。在高溫下，工藝氣體的組分向氫的方向變化，即，工藝氣體中所含的甲烷百分?jǐn)?shù)較小。在低溫下氫量為可得到的最大值以下。此時(shí)的氣體組分特別是氫和甲烷與約800℃時(shí)不同，即生成了較大量的甲烷。由于熱分解過程增加，在超過900℃的試驗(yàn)溫度下氫不能得到較大的產(chǎn)率。而且，促進(jìn)了對(duì)環(huán)境有害釋放物如一氧化碳和二氧化碳的生成，而這些物質(zhì)在通常工藝條件下是不能生成，即熱動(dòng)力學(xué)上碳和氧增加，并作為堿金屬碳酸鹽存在。
在試驗(yàn)開始，經(jīng)氣密性的噴嘴向反應(yīng)器(ST37普通鋼，4厘米高，200-400毫米內(nèi)徑)中加入堿金屬氫氧化物。然后，由電加熱設(shè)備(管式加熱器或瓦片式加熱器)加熱到約750℃。
生成具有低共熔熔點(diǎn)的均勻熔體。
用Ni-CrNi或Pt-PtRh熱電偶測量溫度。將熱電偶經(jīng)氣密性的噴嘴插入在反應(yīng)器的中心，從而讀取熔體的溫度。為了安全和更好地混合熔體，經(jīng)特殊的噴嘴先向熔體中引入氮?dú)?。氮?dú)獬浞值鼗旌先垠w，同時(shí)可以排出設(shè)備中所含的殘余空氣。
經(jīng)過一定的起動(dòng)時(shí)間之后，向反應(yīng)器中引入各種含烴和/或鹵化的廢物開始工作。經(jīng)偏心螺桿泵可開始引入廢料。偏心螺桿泵將由一個(gè)或多個(gè)入口系統(tǒng)引入的物質(zhì)分配。使用一個(gè)或多個(gè)入口系統(tǒng)可以增加反應(yīng)器的容量。
一方面由于高溫，另一方面由于反應(yīng)熔體的堿性、腐蝕性，各種批料會(huì)分解。在此過程中，分解產(chǎn)物反應(yīng)生成新的產(chǎn)物，由于高溫，其最初為氣態(tài)。在反應(yīng)過程中，可得到大量的氫和甲烷。
堿金屬、堿金屬碳酸鹽、堿金屬氫化物和堿金屬氯化物可以作為次產(chǎn)物得到。這些物質(zhì)在稍低的溫度下生成，冷卻時(shí)結(jié)晶，然后保留在用石蠟油沖洗的洗滌柱中。未轉(zhuǎn)化的堿金屬氫氧化物以及部分堿金屬碳酸鹽和堿金屬氯化物仍保留在反應(yīng)器中。
根據(jù)所得氣體的相應(yīng)分壓，反應(yīng)可得到在常壓之上稍微過壓0.05巴。
從固體組分釋放的氣體經(jīng)側(cè)通道壓縮器(side channel compressor)吸入，然后在另一洗滌柱中純化。
第二洗滌柱包括硫酸鋅溶液(ZnSO4)。若在各種批料中含有硫，在反應(yīng)器中生成硫化氫(H2S)。這種物質(zhì)應(yīng)從所得到的氣體中除去，這不只是因?yàn)槠渚哂卸拘院蜌馕丁＿@可通過在第二氣體洗滌柱中進(jìn)行化學(xué)沉淀反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。在氣體洗滌過程中，生成硫化鋅(ZnS)。硫化鋅作為晶體物質(zhì)出現(xiàn)，沉入洗滌柱的底部，然后用排出機(jī)理加以分離。硫酸作為氣體洗滌的進(jìn)一步副產(chǎn)物沉淀出。這樣通過連續(xù)檢測洗滌液的pH值可以得出所生成的硫化氫的含量。
用硫酸鋅溶液進(jìn)行氣體洗滌不影響所得到的氫和甲烷。按需要可將氫和甲烷轉(zhuǎn)化為能量。
應(yīng)采用溫度、壓力和泄漏測量儀器作為安全措施。若體系發(fā)生泄漏，會(huì)發(fā)生反應(yīng)(反應(yīng)式1-3)，而使工藝難以控制。下列反應(yīng)是最重要的反應(yīng)a)堿金屬例如鈉與水反應(yīng)(反應(yīng)1)b)堿金屬氫化物如氫化鈉與水反應(yīng)(反應(yīng)2)c)(反應(yīng)3)為此，重要的是安裝合適的密封如金屬夾套陶瓷密封、壓力釋放設(shè)備和特別是指示器。
反應(yīng)器中剩余的物質(zhì)以及未轉(zhuǎn)化的金屬氫氧化物可非連續(xù)或連續(xù)地從體系中除去。這可用最簡單的方式將反應(yīng)器和反應(yīng)器底部清空來實(shí)現(xiàn)，其大致如下在反應(yīng)器的底部提供一環(huán)形切口，通到加熱的排出管。
該管安裝在具有特定的線圈和螺旋密封的收集槽中。當(dāng)從反應(yīng)器中倒出反應(yīng)物，螺旋聯(lián)結(jié)松開，由加熱線圈加熱到約250℃。先前流到排出管并在此凝結(jié)的熔體再變?yōu)榱黧w。這樣就打開了“天然的堵塞，反應(yīng)物也就流入收集槽并冷卻而無危險(xiǎn)。
實(shí)施例1在一試驗(yàn)中，根據(jù)上述描述的方法將機(jī)油于743℃和1.05巴的壓力下反應(yīng)。
在該方法過程中，收集氣體樣品(樣品1)并測定CO2、O2、CO、H2、CH4、C2H6、C2H4和C3H8。氣體樣品各種組分的測量如下
CO2、CO、CH4用URAS1氣體分析器進(jìn)行紅外分析。
H2和烷烴用熱導(dǎo)檢測器(HCD)進(jìn)行氣相色譜分析和檢測。
氣體樣品測量結(jié)果如下
實(shí)施例2在另一試驗(yàn)中，將機(jī)油(A)于758℃和1.05巴的壓力下反應(yīng)。根據(jù)上述描述的方法，將機(jī)油與涂料的混合物(B)于762℃和1.06巴的壓力下反應(yīng)。
在該工藝過程中，分別收集氣體樣品(樣品3(A)和樣品4(B))，并測定N2、CO2、O2、CO、H2、CH4、C2H8。
氣體樣品用具有火焰離子化檢測器的色譜進(jìn)行測量。各種組分的測量如下氣體樣品測量結(jié)果如下
*氫的含量未直接測定，是通過從100體積％的差計(jì)算得到。
分析的精確度為相對(duì)誤差±5體積％。
實(shí)施例3在另一試驗(yàn)中，根據(jù)上述描述的方法，在下列條件下，將機(jī)油與涂料的混合物(混合物C)和廢深度煎炸油(混合物D)反應(yīng)。
在該工藝過程中，分別收集氣體樣品(樣品C、D、E、F、G對(duì)應(yīng)于各種混合物)，并測定CO2、O2、CO、H2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8和C2H2。按實(shí)施例1，測定各種組分。
氣體樣品的測量結(jié)果如下
實(shí)施例4在一試驗(yàn)中，根據(jù)上述方法，將1，1，1-三氯代乙烷于786℃和1.013±0.06巴下反應(yīng)。在該工藝過程中，收集氣體樣品(樣品5)，并測定碳、氧、氮、一氧化碳、氫、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、正丁烷、異丁烷、正丁烯、異丁烯、乙炔、氯化石蠟、苯、甲苯和二甲苯。
權(quán)利要求
1.一種處理含烴廢物和/或鹵化廢物的方法，其特征在于讓廢物于400-900℃無氧情況下在氫氧化物熔融體中反應(yīng)。
2.權(quán)利要求1的處理含烴廢物和/或鹵化廢物的方法，其特征在于氫氧化物選自堿金屬氫氧化物。
3.權(quán)利要求3的處理含烴廢物和/或鹵化廢物的方法，其特征在于氫氧化物為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。
4.權(quán)利要求4的處理含烴廢物和/或鹵化廢物的方法，其特征在于氫氧化鈉與氫氧化鉀的比為1∶0至1∶10。
5.權(quán)利要求5的處理含烴廢物和/或鹵化廢物的方法，其特征在于氫氧化鈉與氫氧化鉀的比為1∶0.5。
6.上述權(quán)利要求之一的處理含烴廢物和/或鹵化廢物的方法，其特征在于在該方法中主要產(chǎn)生了氫、甲烷、碳酸鹽，并且若使用鹵化廢物，還另外產(chǎn)生金屬氯化物。
7.上述權(quán)利要求之一的處理含烴廢物和/或鹵化廢物的方法，其特征在于在該方法中還得到少量的氫化物。
8.上述權(quán)利要求之一的處理含烴廢物和/或鹵化廢物的方法，其特征在于用作含烴廢物溶劑的有焦油、廢油、潤滑劑、脂肪、涂料、染料、蠟和非鹵化的塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或橡膠，用作鹵化廢物溶劑的有氯仿、二氯甲烷，四或三氯乙烯、四氯乙烷、冷卻劑和制冷劑(CFCs)、PCBs、二噁英、呋喃、制動(dòng)液、殺蟲劑、殺真菌劑和除草劑、鹵化塑料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種處理含有烴的廢物和/或鹵化的廢物的方法,其中讓廢物于400—900℃無氧情況下在氫氧化物熔融體中反應(yīng)。
文檔編號(hào)C10G1/10GK1264414SQ98807419
公開日2000年8月23日 申請(qǐng)日期1998年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月12日
發(fā)明者蓋伊·羅林杰 申請(qǐng)人:帕克控股公司