Способ огневого обезвреживания азотсодержащих отходов Советский патент 1984 года по МПК F23G7/00 

00

оо Изобретение относится к способам обезвреживания промышленных отходов путем сжигания, конкретнее к огневому обезвреживанию азотсодержащих органических отходов, таких как кубовые остатки ректифи-кации пиридиновых оснований. Отходы химических производств содержат до 20 мае./о органически связанного азота, при их сжигании концентрация окислов азота в продуктах сгорания достигает 2000-5000 мг/м. При таких концентрациях NOx в выбросах необходима специальная очистка продуктов сгорания от окислов азоТа. Для снижения выхода окислов азота, образующихся при сжигании азотсодержащих веществ, используется ряд способов, в том числе способы ввода добавок, ингибирующих образование окислов азота. Известны способы ввода добавок в виде воды и водяного пара 1, а также хлористого магния 2. Эффективность ввода воды зависит от ее количества. Для снижения выхода NOx необходимо вводить в камеру сгорания воду в количестве, равном по весу сжигаемому топливу. При этом ввод воды (пара) снижает температуру и интенсивность горения, что приводит к химическому недожогу, в частности к увеличению концентрации СО и углеводородов в продуктах сгорания. Степень разложения окислов азота при вводе воды недостаточно высока и составляет 45-55%. Эффективность снижения выхода окислов азота за счет ввода хлорного магния также низка и составляет 25-30%. Известен способ огневого обезвреживания нитросодержащих отходов, в котором для снижения выхода окислов азота применяют комбинацию двухступенчатого сжигания с добавкой органических соединений, в частности топлива. Нитросодержащие отходы, в частности сточные воды, содержащие НМОз в количестве 1 -1,5%, вводят в топливо до получения влажности смеси не более 50%, полученный состав перемешивают и нерасслоившимся подают на сжигание, причем сжигание на первой ступени осуществляют при коэффициентах избытка воздуха, равных 0,2-0,5, и времени пребывания 0,3-1,0 с 3. Способ применим для водных растворов неорганических нитросоединений (сточных вод) и не пригоден для снижения выхода NOx при сжигании азотсодержащих органических отходов, так как при добавлении к органическим азотсодержащим отходам, не содержащим воды, углеводородного топлива выход окислов азота не понижается, а повышается. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ огневого обезвреживания сточных вод, содержащих нитросоединения. Сущность способа сос тоит в том, что для разложения окислов азота при термообработке распыленных стоков в высокотемпературном потоке продуктов сгорания огранических топлив в сточную воду, содержащую нитросоединения, предварительно вводят высококипящие органические примеси с т.кип. 105-400°С. В качестве сточных вод применялись сточные воды, содержащие HNOj, а в качестве добавок использовались уксусная кислота (1ииа 118°С) и глицерин, iy,w. 290°С. Добавки уксусной кислоты по отнощению к количеству исходной сточной воды составляли 11,5%, а глицерина - 5%. При огневой обработке исходной сточной воды, а именно 5%-ного раствора азотной кислоты, степень разложения окислов азота составляла 45%. Добавка уксусной кислоты повысила степень разложения окислов азота до 70%, а добавка глицерина - до 93% 4. Недостатком известного способа является то, что снижение окислов азота определяется комплексным восстановительным воздействием водяных паров, гидроксилов и углеводородных радикалов, но главным образом присутствием большого количества воды в сточных водах, а при отсутствии воды восстановительное действие углеводородных радикалов, образующихся из высококипящей органической добавки, не проявляется. Введение высококипящей органической добавки в отсутствие значительных количеств воды в отходах повыщает выход окислов азота. Цель изобретения - снижение выхода окислов азота при огневом обезвреживании азотсодержащих органических отходов. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу огневого обезвреживания азотсодержащих отходов в присутствии органических добавок, в качестве добавки используют хлорорганические соединения в количестве, обеспечивающем ввод в камеру сгорания не менее 0,5 кг хлора на 1 кг органически связанного азота отходов. В качестве хлорорганических веществ используют отходы хлорорганических производств. Хлорорганические вещества вводят в камеру сгорания отдельным потоком. В результате ввода хлорорганических веществ происходит образование хлористого водорода, который препятствует окислению азота отходов до NO и NOz. При этом выход окислов азота в продуктах сгорания азотсодержащих отходов не превыщает 90- 100 мг/м. Степень снижения выхода окислов азота по сравнению с выходом окислов азота при полном превращении азота отходов в окислы азота составляет 99,5%. Экспериментальная установка для реализации способа состоит из сборных и расходных емкостей отходов, двух дозировочных насосов и циклонной печи с внутренним диаметром рабочего пространства 400 и высотой 900 мм. Печь имеет две форсунки для раздельной подачи хлорорганических и азотсодержащих отходов. В ходе опытов измеряют количество подаваемых в печь отходов, температуру продукта сгорания на выходе из печи, концентрацию углекислого газа, окиси углерода, кислорода, хлористого водорода и органически связанного хлора. Суммарную концентрацию окислов азота (NO + NOj) в продуктах сгорания измеряют газоанализатором Vr-2 с вводом поправок на время защелкивания прибора, диаметр индикаторных трубочек и температуру окружающей среды. Высокие концентрации окислов азота измеряют путем разбавления проб продуктов сгорания фиксированным количество.м воздуха. В ходе эксперимента сжигают три вида вещества: азотсодержащие отходы; азотсодержащие отходы с добавкой хлорорганических веществ; азотсодержащие отходы с добавкой глицерина (по известному способу). Результаты опытов приведены в таблице. В опытах 1 -15 сжигают азотсодержащие отходы - кубовые остатки ректификации легких пиридиновых оснований, причем в опытах 1 и 2 - без добавки хлорорганических веществ. Элементный состав сухой массы азотсодержащих кубовых составляет, мас.%: С 82,4; Н 11,8;N 5,8. Удельный вес кубовых составляет 0,914 г/см, влажность 9,8 мас.%. В качестве хлорорганической добавки в опытах 3-15 используют смесь моно- и дихлорбензолов элементного состава, мас.%: С 50,0; Н 4,0; С1 46,0 с удельным весом 1,296 г/см и влажностью 0,2 мас.%. В опытах 16-21 сжигают азотсодержащие отходы, состоявшие из циклогексанола, N-изопропиланилина, изопропилового спирта, анилита и аммиака. Элементный состав отходов составляет, мас.%: С 63,0; Н 10,8, О 26,0; N 2,0. В качестве хлорорганической добавки в опытах 18-21 используют смесь моно- и дихлоруксусной .кислот элементного состава: мас.%: С 36; С1 45,0; Н 4,0; О 15. В опытах 22-24 проверяют влияние органической добавки - глицерина - для снижения выхода окислов азота при термическом обезвреживании нитросодержащих отходов по известному способу. С этой целью используют гомогенную смесь, состоящую из кубовых ректификации легких пиридиновых оснований, применяемых в опытах 1 -15 и 5 мас.% глицерина марки ЧДА, удельным весом 1,257-1,261 г/см и т.кип. 294°С, рН раствора глицерина составляет 6,0-7,0. Как видно из результатов опытов 3 и 4, ввод в печь с хлороорганической добавкой хлора в количестве 0,44 кг на 1 кг азота отходов снижает выход окислов азота примерно на 44% по сравнению с выходом окислов азота при сжигании азотсодержащих отходов без ввода хлорорганической добавки (опыты 1 и 2). Ввод с добавкой 6, 3 кг хлора на 1 кг азота отходов снижает выход окислов азота на 67%. Дальнейщее увеличение ввода хлора с добавкой последовательно снижает выход окислов азота. Следовательно количество хлора, вводимого с хлорорганической добавкой, может меняться в широких пределах. Нижний предел вводимого с добавкой количества хлора составляет 0,5 кг, а верхний - 5 кг на 1 кг азота. Предпочтительным количеством является 2-3 кг хлора на 1 кг азота топлива. Результаты опытов 22-24 показывают, что ввод в печь высококипящей органической добавки (глицерина) при сжигании органических азотсодержащих отходов в отсутствие воды увеличивает выход окислов азота. Осуществление способа позволяет существенно снизить выход окислов азота при сжигании азотсодержащих отходов и соответственно снизить выброс окислов азота в окружающую среду. Это в ряде случаев позволит избежать затрат на создание специального узла для очистки продуктов сгорания от окислов азота на установках термического обезвреживания азотсодержащих органических отходов.

Таблица

1. СПОСОБ ОГНЕВОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ в присутствии органических добавок, отличающийся тем, что, с целью снижения выхода окислов азота при сжигании азотсодержаш.их органических отходов, в качестве добавки используют хлорорганические соединения в количестве, обеспечивающем ввод в камеру сгорания не менее 0,5 кг хлора на 1 кг органически связанного азота отходов. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве хлорорганических веществ исполь зуют отходы хлорорганических производств. 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что хлорорганические вещества вводят в камеру сгорания отдельным потоком. (Л

1,06

20,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 20,0

1,06

1,06 20,0

1,06 20,0

1,06 20,0 20,0

1,06 13,0

0,68

0,68 13,0 13,0

0,68

1,06

10 20., О

1,06 20,0

11 6,0

12

0,315 6,0

3

0,315 6., О

14

0,315 6,0

15

0,315

16

0,6 30 45 29 40 42 45

7

0,9

8

0,58

9

0,8

0

0,84

1

0,9

1

13,0

2

0,65

3

0,65 13,0

4

0,65 13,0

0,47

0,47

0,6

0,6

0,9

0,9

0,9

2,0

2,3

0,9

1,2

2,0

1,35 1,80 1,80 2,25

Продолжение таблицы