Способ термообработки растворов в кипящем слое Советский патент 1981 года по МПК F23G7/04 

Изобретение относится к способам обработки водных растворив с высоким содержанием минеральных и органических примесей в аппаратах с высокотем пературным кипящим слоем инертных гр нул и может быть использовано для термической обработки сточных вод в химической, нефтехимической и других отраслях промьшшенности. Известны способы термической обработки растворов в кипящем слое,включающие ввод теплоносителя для псевдо сжижения слоя, подачу раствора в кипящий слой и отвод продуктов термообработки Го, Г23. Недостатком известных решений является невозможность проводить процесс термообработки при температурах выше 900°С из-за наличия в сточных водах солей с температурой плавлетя ниже , особенно NaCC, , . При температурах выше 900 соли начинают плавиться, это приводит к слипанию частиц и шлакованию слоя. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ термической обработки высококонцентрированных растворов в кипящем слое инертных гранул, включающий ввод теплоносителя для псевдоожижения слоя, подачу раствора в кипящий слой, разделенный на низкотемпературную зону с температурой 20-90 0 и высокотемпературную зону с температурой ниже температуры плавления солей, и отвод продуктов термообработки З. В этом способе раствор подается в низкотемпературную зону, где распределяется по поверхности гранул и на гранулах поступает в высокотемпературную зону. В высокотемпературной зоне происходит процесс испарения жидкости, распределенной на гранулах, и образование кристаллической оболочки солей на их поверхности, которая, вследствие интенсивного трения гранул, измельчается и в виде пыли уносится газами. 38 Для полного обезвреживания целого ряда органических веществ, обычно присутствзпощих в сточных водах, необходима температура выше , Повысить же температуру вьше 900°С нельзя, так как лри таких температурах соли, находящиеся на гранулах, начинают плавиться. Поэтому гранулы при соударениях слипаются, слой перестает псивдоожижаться, и процесс прекращается. Недостатком известного способа является .неполное обезвреживание токсичных органических примесей из-за наличия в высокотемпературной зоне минеральных солей. Целью изобретения является полное обезвреживание токсичних органических примесей, содержащихся в высококонцентрированных растворах. Цель достигается тем, что в способе термообработки растворов в кипящем слое, включающем ввод теплоносителя для псевдосжижения слоя инертных Гранул, подачу раствора в кипящий слой, разделенный на низкотемпературную и Высокотемпературнуто зоны, и отвод минеральных и оргагшческнх продуктов термообработки, раствор в распыленном виде подают в нижнюю часть высокотемпературной зоны Кипящего слоя, в которой поддерживают температуру ниже температуры плавления солей затем перемещают гранулы в низкотемпературную зону с последующим отводо из нее минеральных продуктов, а орга нические продукты окисляют в верхней части высокотемпературной зоны, в ко торой поддерживают температуру, обе печивающую полное окисление. В нижне части высокотемпературной зоны подде живают температуру на ниже температуры плавления солей, а в низ котемпературной зоне поддерживают те пературу 100-700 0. Такая температур в нижней части высокотемпературной ЗО1Ш исключает плавление солей в ней и шлакование слоя. При соприкосновении капель раствора с поверхностью гранул, имеющих высокую температуру, вода и органические примеси, содержащиеся в каплях раствора, испаряются, а соли кристаллизуются, образуя на гранулах корку, минеральных примесей. Эти гранулы с коркой минеральных примесей перемещают в низкотемпературную зону например, за счет разницы уровней слоев в зонах или за счет различных скоростей псевдосжижения в зонах и возникающей из-за этого циркуляции, а образующиеся в этой части высокотемпературной зоны пары воды и органики потоком теплоносителя для псевдосжи(сения уносятся в верхнюю часть высокотемпературной зоны. В результате минеральные соли в верхнюю часть высокотемпературной зоны не поступают, что дает возможность поддерживать там температуру, обеспечивающую полное обезвреживание органических примесей. Эта температу-. ра находится в пределах ЭОО-ПОО С и еЪ можно поддерживать следующими способами: за счет тепла сгорания органических примесейj за счет ввода в верхнюю часть высокотемпературной зоны теплоносителя с необходимой температурой; за счет помещения в верхнюю часть высокотемпературной зоны теплообменника, через который пропускают теплоноситель с необходимой температурой; за счет электрообогрева, предварительного нагрева очищенных инертных гранул, поступающих из низкотемпературной зоны. Продукты термообработки органических примесей, теплоноситель и пары воды выносятся из высокотемпературной зоны в конденсатор для улав.пивания влаги., а затем в атмосферу. В низкотемпературную зону поступают Гранулы с коркой минеральных примесей. За счет частых столкновений и интенсивного трения гранул друг о друга эта корка истирается, и образующаяся пыпь уносится теплоносителем для псевдоожижения в систему пылеочистки. Очищенные гранулы перемещают в верхнюю часть высокотемпературной зоны, например, за счет эжекции или за счет циркуляции, возникающей из-за различных скоростей псевдоожижения в зонах. Под действием силы тяжести гранулы поступают в нижнюю часть высокотемпературной зоны, приобретая температуру равную температуре теплоносителя, т.е. несколько ниже температуры плавления солей. В зоне гранулы контактируют с раствором, и цикл повторяется снова. Температура в низкотемпературной зоне поддерживается на уровне 00-700с в зависимости от вида применяемого очистного устройства. Например, для тканевых или стеклотканевых фильтров lOO-aSOC, для циклонов - 250-700 С. Необходимая температура поддерживается за счет соответствующей температуры теплоносителя.

На чертеже схематично представлен устройство, реализующее способ.

Устройство для реализации способа содержит емкость 1, печь кипящего слоя с высокотемпературной 2 и низкотемпературной 3 зонами, тканевый фильтр А, теплообменник 5 и конденсатор 6. Способ реализуется следующим образом.

Сточные воды состава NaCB 5%, фенол 10% из емкости 1 через форсунку поступают в нижнюю часть высокотемпературной зоны 2. Температура в нижней части зоны 2 на границе факела распьша равна 650-700 С. Материал в высокотемпературной зоне сжижается потеком теплоносителя с температурой , Пары воды и органики уносятся в верхнюю часть зоны, где за счет электрообогрева температура поддерживается равной 950 С. Частицы с коркой солей поступают в низкотемпературную зону 3, которая ожижается теплоносителем с температурой 100 С. Здесь корка истирается, и пыль поступает в тканевый фильтр А.

Продукты окисления органики через теплообменник 5, служащий для регенерации тепла,поступают в конденсатор 6 для улавливания влаги н возсращения ее в производственный процесс.

Анализ продуктов термообработки показывает полное отсутствие органических примесей.

Реализация способа термической обработки высококонцентрированных растворов в кипящем слое инертных гранул обеспечивает возможность полного обезвреживания органических примесей, входящих в состав сточных вод; непрерывную термообработку сточных вод при высоких температурах, исключает шлакование слоя и остановку процесса, а также позволяет использовать дешевые и высокоэффективные устройства для пылеочистки, например, тканевые фильтры; значительно улучшить качество и удешевить процесс термического обезвреживания сточных вод на химических предприятиях.

Формула изобретения

I. Способ термообработки растворов в кипящем слое, включающий ввод теплоносителя для псевдосжижения слоя инертных гранул, подачу раствора в кипящий слой, разделенный на высокотемпературную и низкотемпературную зоны, и отвод минеральных и органических продуктов термообработки, отличающийся тем, что, с целью полного обезвреживания токсичных органических примесей, содержащихJJ ся в высококонцентрированных растворах, раствор подают в ;нижнюю часть высокотемпературной зоны кипящего слоя, в которой поддерживают темпера туру ниже температуры плавления солей,

5 затем перемещают гранулы в низкотемпературную зону с последующим отводом из нее минеральных продуктов, а органические продукты окисляют Б верхней части высокотемпературной зоны, в которой поддерживают температуру, обеспечивающую полное окисление.

2. Способ по п. 1,отличаю- щ и и с я тем, что в нижней части высокотемпературной зоны поддерживают температуру на 0-50 С ниже температуры плавления солей, а в низкотемпературной зоне поддерживают температу- ру ЮО-УОО С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

. Термические методы обезвреживания отходов. Л., Химия, 1975, с. 7071.

2.Тодес О.М. Обезвреживание растворов в кипящем слое. М., Металлур5 гия, 1973, с. 1АЗ.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2649018/29-33,

кл. F 23 G 7/04, 1978 (прототип).