含有機物廢鹽處理成套裝置
概述
工業(yè)廢鹽是多種鹽類的統(tǒng)稱，不僅僅局限于氯化鈉，主要來源于化工、制藥、農(nóng)化、煤化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含有有機物及其他有毒的含鹽廢液、固體的工業(yè)廢鹽，主要產(chǎn)鹽環(huán)節(jié)有母液(工藝廢水)產(chǎn)生的反應鹽、酸堿化學反應的中和鹽、鹽析鹽、蒸餾殘液產(chǎn)生的鹽泥等。
《國家危險廢物名錄》把多種生產(chǎn)過程中的蒸餾和反應殘余物、廢母液與反應罐及容器清洗廢液等廢棄物正式列入危險廢物名錄。廢鹽若處理不當，會直接導致地表水、地下水、土壤的污染。目前，廢鹽普遍實行建庫集中暫存的方式進行處理，面臨高昂的儲存、管理成本，企業(yè)難以負擔，已經(jīng)成為制約企業(yè)發(fā)展的‘卡脖子’問題。與此同時，工業(yè)廢鹽也是一種重要化工原料，若能回收利用化工副產(chǎn)廢鹽作為工業(yè)原料用鹽，不僅可以消除其對環(huán)境的污染，還可以充分利用鹽資源，實現(xiàn)副產(chǎn)鹽資源化與循環(huán)化利用，在此背景下，廢鹽的無害化、資源化綜合利用成為廢鹽處置的必然出路。
一．含有機物雜鹽處理成套裝置
1.1簡介
鑒于生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)管理水平以及實際情況，運輸至廢鹽處理中心的常常為雜鹽，里面還混雜了各種雜質.多種鹽的存在，使雜鹽的軟化點降低，經(jīng)過實際運行表明，開始軟化點降到了500℃左右；同時，高溫缺氧條件下硫酸鹽和有機碳發(fā)生反應生成硫化物和硫氧化物，這就為廢雜鹽的處理帶來了很大的難度。公司結合多年的行業(yè)經(jīng)驗，融合了多行業(yè)的技術，開發(fā)設計了雜鹽處理成套裝置，解決了上述問題，使得工業(yè)廢鹽資源化得以實現(xiàn)。公司利用自身技術優(yōu)勢對系統(tǒng)設備進行了優(yōu)化，大大降低了處理成本。成套裝置考慮了余熱利用，并解決了其他廠家出現(xiàn)的廢鹽粉塵粘結結壁現(xiàn)象，使成套裝置實現(xiàn)了連續(xù)化運行。
結合當前常見的處理方法，公司進行了歸納總結，根據(jù)處理類型基本分為火法和濕法兩種，以下做出簡單的工藝比較
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火法 |
濕法 |
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工藝單元 |
單元處理成本 |
單元投資 |
工藝單元 |
單元處理成本 |
單元投資 |
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溶解壓濾 |
20元/噸 |
/ |
溶解壓濾 |
20元/噸 |
/ |
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MVR濃縮結晶分鹽 |
240元/噸 |
小 |
催化氧化超濾納濾反滲透 |
100元/噸 |
小 |
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氧化熱解熔融 |
250元/噸 |
大 |
MVR濃縮結晶分鹽 |
600元/噸 |
大 |
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總體運行成本 |
510元/噸 |
小 |
總體 |
720元/噸 |
大 |
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產(chǎn)品品質 |
TOC<10毫克 |
產(chǎn)品品質 |
對有機物有選擇性，處理不完全 |
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- 火法采用先溶解壓濾再進行濃縮結晶的方式分離出含有機物的固體氯化鈉和硫酸鈉再分別進行處理。
- 由上述對比可見，火法工藝在合理進行余熱利用的前提下，處理成本低于濕法，其原因在于過濾膜處理鹽水過程中鹽水的濃度不會很高，導致濃縮結晶能耗高，投資大。
1.2工藝流程示意（針對雜鹽，采用先溶解分鹽再熱解熔融的工藝）
- 母液輸送過程中合理利用鹽水的熱量和冷量，減少冷凍機組功率。
- 本工藝可處理成分復雜的雜鹽，可根據(jù)雜鹽成分多次濃縮結晶，得到不同的單一成分的工業(yè)鹽。
- 本裝置可處理含高濃度有機物高濃度的鹽水。
- 針對單一工業(yè)鹽的處理提出了不同的處理工藝，實現(xiàn)了處理達標。
1.3物料流程
含有機物的雜鹽由進入破包機破包后落入破包機自帶的輸送機上并由輸送機輸送至提升輸送機，經(jīng)過提升輸送機輸送至廢鹽暫存?zhèn)}暫存。隨后由定量密封加料機加入到鹽水溶解槽，在攪拌作用下與加入的藥劑發(fā)生除硅、除硬反應，隨后被送往過濾機進行過濾，在過濾機處將雜質以及部分有機物過濾掉被濾渣帶走焚燒處理。經(jīng)過過濾后的鹽水首先進入到冷凍結晶器，在此處進行第一次分鹽。
第一次分鹽后的鹽水加入氯化鈉濃縮結晶器，在此處將氯化鈉結晶出來，并送往氯化鈉過濾機進行過濾并清洗。過濾后的母液進入母液暫存槽并通過母液泵返回送往冷凍結晶器。氯化鈉晶體被送往熱解熔融處理裝置在處理后TOC低于10mg/kg，滿足使用要求。
第二次分鹽是冷凍結晶器將硫酸鈉以芒硝的形式結晶出來，并送往十水硫酸鈉過濾機進行過濾并清洗。過濾后的母液進入母液暫存槽并通過母液泵送往冷凍結晶器。十水硫酸鈉被皮帶輸送機輸送至再融加熱槽被加熱后成為飽和溶液，隨后輸送至硫酸鈉濃縮結晶器進行結晶，結晶后的晶體進入到硫酸鈉離心機進行離心分離過濾，離心后的母液進入母液槽并被送往冷凍結晶器。離心后得到的硫酸鈉晶體被送往高溫氧化煅燒處理后得到TOC低于10mg/kg的硫酸鈉成品，經(jīng)過冷卻處理后作為成品包裝。
上述過程中充分利用各部分的熱量和冷量，減少能量浪費。
1.4裝置優(yōu)勢特點
- TOC低于10mg/kg，滿足使用要求。
- 本裝置將雜鹽提前進行分鹽處理，降低了雜鹽熱解氧化處理的難度。雜鹽的存在，使混鹽的軟化點降低，經(jīng)過實際運行表明，開始軟化點降到了500℃。硫酸鹽的存在，導致含碳有機物的熱解過程不能在高溫下進行，從而導致了雜鹽的處理不能達標。
- 提前分鹽處理將雜鹽分離成單一品類的鹽，可以對癥下藥，從而實現(xiàn)了單一鹽處理達標。
- 本裝置符合國家關于危險廢棄物的處理標準，在具體設備上進行了優(yōu)化。
- 節(jié)能降耗，本系統(tǒng)處理成本與其他工藝路線相比，采用合理的節(jié)能工藝，首運營成本下降40%以上，長期運營成本下降60%以上。
- 系統(tǒng)不堵塞，運行穩(wěn)定?？紤]到混鹽的特點，采用專業(yè)設計的結構，避免了系統(tǒng)堵塞。特別是專業(yè)設計的熔融爐和二次燃燒室結構，大大避免了高溫下熔融液的粘結堵塞現(xiàn)象。
- 采用專業(yè)設計的熔融爐，溫度范圍可控至在20℃范圍內(nèi)，確保熔融過程的順利進行。
- 熔融爐采用全密封投料結構，減少散熱和粉塵，降低系統(tǒng)能耗；采用“深層”澄清與均化技術，可以改變鹽漿深度方向的熱交換過程，有利于提高鹽漿的均化；采用富氧鼓泡技術，將殘余有機物全部焚盡，確保熔鹽品質達到標準。
- 本裝置中存在多個熱能轉換點，充分利用內(nèi)部熱能，并且充分利用雜鹽自帶的有機物，使之充分燃燒，大大減少了天然氣的燃燒量，降低了運行成本，實現(xiàn)了節(jié)能降耗。
- 故障率低，成套裝置主機故障率低，運行穩(wěn)定可靠。
- 自動控制，采用集中電氣控制，可實現(xiàn)PLC/DCS自動控制，自動化程度高。
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二、含有機物廢鹽熱解熔融成套裝置-氯化鈉
2.1概述
氯化鈉是白色無臭結晶粉末，熔點801℃，沸點1465℃。但在實際生產(chǎn)中，由于雜質的存在，其軟化點可降至500℃以下，所以會導致系統(tǒng)無法連續(xù)運行的問題。
目前國內(nèi)很多農(nóng)藥化工、醫(yī)藥化工、精細化工、石化行業(yè)等在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含有機物廢鹽。有機化合物屬于非電解質，大多易燃，受熱易分解。一般的解決方案均無法將鹽分中的有機物全部分解，處理后的鹽達不到直接使用的程度；公司經(jīng)過多年的摸索，結合玻璃窯爐、金屬冶煉技術形成了自己的工藝技術：第一步先進行低溫熱解，有機物熱解后形成小分子可燃有機物，再使小分子有機物充分燃燒，充分利用有機物燃燒的熱能，相比一般工藝節(jié)能60%以上。第二步采用鼓氧熔融使未熱解完成的有機物以及低溫熱解形成的有機碳全部氧化分解。通過本工藝處理得到的產(chǎn)品滿足國家標準要求，產(chǎn)品達到《日曬工業(yè)鹽（GB/T5462-2015）》標準。
2.2工藝流程示意
- 本裝置工藝適合處理缺氧條件下不與有機碳發(fā)生反應的無機鹽。
- 本裝置可處理含有機物高濃度的鹽水。
- 本裝置工藝采用合理除塵工藝處理大大避免了尾氣處理過程中堵塞通道的現(xiàn)象。
2.3物料流程
含有機物的氯化鈉固體或含有機物的鹽水進入到暫存?zhèn)}/罐由定量加料機/定量輸送泵定量加入高溫熱解窯進行熱解，熱解后的一部分物料進入到旋風分離器被分離下來回收進入到出料機，極少部分物料進入到袋式除塵器被分離下來回收進入到出料機，熱解后的固體也進入到提升輸送機輸送至密封進料機，在密封進料機的作用下流入高溫熔融窯。物料流入富氧熔融爐的進料段后被加熱并被熔融，由于物料處于緩慢流動狀態(tài)，基本沒有飛揚的廢鹽顆粒，所以，排出熔融爐的煙氣中基本沒有夾帶鹽塵。隨著熔融過程的進行，熔融物料流動至鼓氧區(qū)，在富氧鼓泡狀態(tài)下將殘余有機物全部焚燒干凈，隨后熔融態(tài)鹽漿流出熔融爐至間接冷卻器進行間接快速冷卻降溫成為固態(tài)鹽塊，在間接冷卻器的初步破碎作用下輸送出來落入提升輸送機提升至粉碎機，在粉碎機內(nèi)被粉碎成為粉狀鹽，粉狀鹽被輸送至包裝暫存?zhèn)}暫存并被包裝作為成品外賣。
2.4氣體流程
- 天然氣燃燒后形成的熱煙氣作為加熱介質對熱解窯進行間接加熱，從而對物料進行熱解。換熱后的煙氣進行熱利用后進入到尾氣處理。
- 熱解窯內(nèi)的有機物在高溫熱解窯內(nèi)被熱解分解成為小分子有機氣體和部分高沸點有機物，經(jīng)過除塵裝置進行氣固分離后進入到降溫換熱器進行降溫，在降溫換熱器降溫，一部分高沸點的有機物在降溫換熱器內(nèi)冷凝成為液體自流入降溫換熱器底部的暫存槽，低沸點有機物和小分子氣體有機物經(jīng)過氣液分離后進入到袋式除塵器，并進行氣固分離，氣固分離后的有機氣體經(jīng)過熱解引風機進入二燃室，并作為可燃氣體被燃燒。
- 富氧熔融爐壁面上設置天然氣燃燒器，在此處燃燒的高溫煙氣逆流進入富氧熔融爐，并對物料進行加熱使物料充分熔融。富氧熔融爐鼓氧區(qū)鼓入的氧氣對熔融液中的有機碳產(chǎn)生氧化作用并使之燃燒生成煙氣，兩部分煙氣逆著液體流動的方向運動并進入二燃室。
- 二次燃燒室內(nèi)的煙氣經(jīng)天然氣燃燒加熱至1100度后進行全部焚盡，在二燃室內(nèi)有機物充分燃燒同時可以進行爐內(nèi)脫硝；煙氣自二燃室排出后進入到余熱回收器進行熱回收利用，隨后進入到急冷塔在脫酸劑的作用下急速降溫至200℃以下，避免二噁英的產(chǎn)生，同時對煙氣中含有的酸性物質進行反應，降溫后的煙氣進入活性炭吸附器，在活性炭吸附器內(nèi)與活性炭接觸，煙氣中攜帶的有機物或重金屬蒸汽被吸附后夾帶著活性炭粉進入到尾氣袋式除塵器，在此處全部完成氣固分離，隨后氣體經(jīng)低溫煙氣脫硝塔脫硝后，在尾氣引風機的作用下進入脫酸塔充分洗滌除霧后達標排放。
2.5裝置優(yōu)勢特點
- 本裝置處理后的氯化鈉產(chǎn)品質量達標，TOC低于10mg/kg，滿足使用要求，滿足《日曬工業(yè)鹽（GB/T5462-2015）》及相關標準。
- 本裝置符合國家關于危險廢棄物的處理標準，在具體設備上進行了優(yōu)化。
- 本系統(tǒng)耗能較低，噸產(chǎn)品耗天然氣量低于50m³。本系統(tǒng)與其他工藝路線相比，采用合理的節(jié)能工藝，節(jié)能60%以上，本系統(tǒng)的熱量被充分回用：采用了余熱回收風機，利用余熱回收風機回收的熱量對各個燃燒器進行助燃，減少了燃氣量；熱解后的小分子有機物進入二燃室燃燒，節(jié)省了天然氣；采用了降溫換熱器，將高沸點有機物進行降溫回收，高沸點有機物回收后進入到熔融爐作為燃料燃燒，節(jié)省了天然氣；
- 系統(tǒng)不堵塞，運行穩(wěn)定。熱解過程中，采用降溫換熱器將高沸點有機物分離下來，避免了袋式除塵器堵塞；采用了防水拒油防靜電袋式除塵器，將氯化鈉粉塵進行充分的氣固分離，避免二燃室內(nèi)進入粉塵；物料進入熔融爐內(nèi)表面為熔融玻璃態(tài)鹽殼，不產(chǎn)生鹽塵，，從而避免煙氣夾帶鹽塵；余熱回收器高溫段采用光壁輻射換熱，減少了死角，避免了鹽塵堆積結焦；低溫段換熱器采用煙氣走管內(nèi)，并采用合理的在線清灰方式，避免了鹽塵堆積。
- 熔融爐采用全密封投料結構，減少散熱和粉塵，降低系統(tǒng)能耗；采用“深層”澄清與均化技術，可以改變鹽漿深度方向的熱交換過程，有利于提高鹽漿的均化；采用富氧鼓泡技術，將殘余有機物全部焚盡，確保熔鹽品質達到標準。
- 二燃室采用專業(yè)設計的結構，滿足有機物充分燃燒，并能滿足可能排放出來的少量氯化鈉固體的熔融處理，并且，熔融后的氯化鈉液體不需要人工處理就能連續(xù)排出，避免了堵塞現(xiàn)象。
- 運行成本低。故障率低，成套裝置故障率低，運行穩(wěn)定可靠；除了脫硝催化劑外，相比催化氧化工藝，沒有需要更換的過濾膜及清洗膜的操作
- 自動控制，采用集中電氣控制，可實現(xiàn)PLC/DCS自動控制，自動化程度高。
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三、含有機物廢鹽高溫氧化成套裝置-硫酸鈉
概述
十水硫酸鈉俗稱芒硝，無色單斜晶體或粉末，100℃時失去全部結晶水，溶解度在0--30.4℃范圍內(nèi)隨溫度升高而迅速增大。當水溶液低于32.38℃時以十水硫酸鈉結晶析出，高于此溫度以無水硫酸鈉結晶析出。無水硫酸鈉俗稱元明粉。硫酸鈉化學性質穩(wěn)定，有苦咸味，有吸濕性，暴露于空氣中易吸濕成為含水硫酸鈉。熔點: 884℃，沸點: 1404℃，硫酸鈉溶液沸點升較低。
實驗表明，硫酸鈉在高溫下軟化點較高，且在高溫沒有達到熔點的情況下分散性良好，這一點與氯化鈉晶體性質不同。氯化鈉晶體在遠低于熔點的情況下就開始產(chǎn)生黏連粘結現(xiàn)象。但是，高溫缺氧情況下，硫酸鈉容易與有機碳發(fā)生氧化還原反應導致硫酸鈉分解。因而，在處理含有機物的硫酸鈉廢鹽過程中必須考慮到這一點,類似的硫酸鹽均具有上述特點。公司結合公司結合多年的行業(yè)經(jīng)驗，融合了多行業(yè)的技術，解決了上述問題，使得工業(yè)廢硫酸鈉資源化得以實現(xiàn)。
3.1工藝流程示意
- 本裝置工藝適合處理800℃高溫下不粘結且容易分散為粉末的無機鹽。
- 本裝置可處理含有機物高濃度的鹽水。
- 本裝置工藝采用合理除塵工藝處理大大避免了尾氣處理過程中堵塞通道的現(xiàn)象。
3.2物料流程
含有機物的硫酸鈉固體/液體進入暫存?zhèn)}/罐暫存，并由定量加料機/泵輸送進入高溫氧化煅燒窯，在氧化煅燒窯內(nèi)被天然氣燃燒后的高溫煙氣氧化煅燒,在此過程中硫酸鈉含有的有機物氧化燃燒并對硫酸鈉物料進行煅燒,完成氧化煅燒后的硫酸鈉固體一部分隨著煙氣進入旋風分離器進行氣固分離，并經(jīng)過密封卸料器排出，隨后進入降溫換熱器，在降溫換熱器進行換熱后少部分的物料在換熱器下部的密封卸料器排出，最后進入高溫除塵器完成氣固分離，被下部的密封卸料器排出。密封卸料器排出的硫酸鈉固體粉末輸送到提升輸送機。氧化煅燒窯內(nèi)大部分硫酸鈉固體被煅燒后由密封出料機排出氧化煅燒窯，輸送至提升輸送機。提升輸送機將物料輸送至間接冷卻機進行冷卻后進入成品暫存?zhèn)}進行包裝。
3.3氣體流程
天然氣燃燒后的高溫煙氣作為本系統(tǒng)的氧化介質，進入到氧化煅燒窯內(nèi)，含有有機物的物料在揚料板的作用下?lián)P起并落下，在此過程中，有機物被氧化燃燒，物料被加熱煅燒。有機物氧化燃燒后成為二氧化碳和水蒸氣，連同天然氣燃燒后的高溫煙氣并夾帶少量的物料粉塵被排出氧化煅燒窯，首先進入高溫旋風分離進行氣固分離，隨后進入降溫換熱器，在降溫換熱器里同降溫風機輸送來的冷卻風進行換熱并降溫至一定的溫度，最后進入到高溫除塵器完成氣固分離。經(jīng)過上述過程的氣體仍然保持一定的溫度，在氧化引風機的作用下被送往二燃室，在次燃燒室內(nèi)的煙氣經(jīng)天然氣燃燒加熱至1100度后進行全部焚盡，在二燃室內(nèi)有機物充分燃燒同時可以進行爐內(nèi)脫硝；煙氣自二燃室排出后進入到余熱回收器進行熱回收利用，隨后進入到急冷塔在脫酸劑的作用下急速降溫至200℃以下，避免二噁英的產(chǎn)生，同時對煙氣中含有的酸性物質進行反應，降溫后的煙氣進入活性炭吸附器，在活性炭吸附器內(nèi)與活性炭接觸，煙氣中攜帶的有機物或重金屬蒸汽被吸附后夾帶著活性炭粉進入到尾氣袋式除塵器，在此處全部完成氣固分離，隨后氣體經(jīng)低溫煙氣脫硝塔脫硝后，在尾氣引風機的作用下進入脫酸塔充分洗滌除霧后達標排放。
3.4裝置優(yōu)勢特點
- 本裝置處理后的硫酸銨產(chǎn)品質量達標，TOC低于10mg/kg，滿足使用要求，滿足國家關于硫酸鈉產(chǎn)品的相關標準。
- 本裝置符合國家關于危險廢棄物的處理標準，在具體設備上進行了優(yōu)化。
- 本系統(tǒng)耗能較低，噸產(chǎn)品耗天然氣量低于60m³。本系統(tǒng)與其他工藝路線相比，采用合理的節(jié)能工藝，節(jié)能60%以上，本系統(tǒng)的熱量被充分回用：采用降溫換熱器，利用降溫風機換熱出來的熱空氣對各個燃燒器進行助燃，減少了燃氣量；采用直接氧化燃燒的方式，使物料中的有機物氧化燃燒，節(jié)省了天然氣；采用了高溫除塵器，滿足除塵器之后的進入二燃室的溫度不低于600℃，減少了二燃室燃燒的天然氣用量；采用了余熱回收器，利用余熱回收器對尾氣袋式出塵器的煙氣進行加熱，避免了脫硝氣體加熱時的天然氣用量；采用間接冷卻器，對冷卻水進行加熱作為其他工序的加熱熱源，節(jié)省了蒸汽；系統(tǒng)還設置余熱回收器，可以產(chǎn)出蒸汽，供其他工序使用。
- 系統(tǒng)不堵塞，運行穩(wěn)定。氧化煅燒過程中，硫酸鈉不會產(chǎn)生熔融粘結現(xiàn)象，經(jīng)過旋風分離器及高溫除塵器將物料全部分離，避免二燃室內(nèi)進入粉塵；不產(chǎn)生鹽塵，，從而避免煙氣夾帶鹽塵；降溫換熱器采用合理的在線清灰方式，避免了粉塵堆積現(xiàn)象。急冷塔采用循環(huán)噴淋法，避免了脫酸劑粘結，從而避免了設備堵塞的可能。
- 二燃室采用專業(yè)設計的結構，滿足有機物充分燃燒，滿足3T+e要求，即滿足燃燒溫度1100℃、燃燒時間不低于2秒、流動場紊流及煙氣含氧量的要求。
- 運行成本低。故障率低，成套裝置故障率低，運行穩(wěn)定可靠；除了脫硝催化劑外，相比催化氧化工藝，沒有需要更換的過濾膜及清洗膜過程
- 自動控制，采用集中電氣控制，可實現(xiàn)PLC/DCS自動控制，自動化程度高。
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