化工固廢處理技術——微波裂解

固廢網訊:本篇內容筆者通過一下幾點為各位解析了有關化工固廢處理技術——微波裂解。

● 技術研究背景

● 技術實施的必要性

● 化工危險廢物的處置工藝

● 微波加熱的優(yōu)越性

● 微波裂解裝備研發(fā)和微波裂解技術

● 化工固廢微波裂解處理工藝簡介

● 主要裝備組成

技術研究背景

化工產業(yè)重點發(fā)展硝酸、合成氨、化學肥料、氧化鐵顏料等基礎化工和硝基、胺基系列精細化工及醫(yī)藥、農藥、生物化學等主要化工產業(yè)。根據資料查詢，全國化工產業(yè)園投產和在建企業(yè)每年可產生約 7750 萬噸化學危險廢物難以回收利用，其中精(蒸)餾殘渣（HW11）5560 萬噸、農藥廢物（HW04）1500 萬噸、醫(yī)藥廢物（HW02）9000 萬噸、染料涂料廢物（HW12）1020 萬噸、有機溶劑廢物（HW06）9000 萬噸、其它化學危險廢物 200 萬噸。由此可見，固體危廢急待處理。

危險廢物的定義：危險廢物是指列入國家危險廢物名錄或根據國家規(guī)定的危險廢物鑒定標準和鑒定方法認定的具有危險廢物特性特性的廢物。危害特性是指腐蝕性、急性毒性、浸出毒性、反應性、污染性等。

1.1固體危險廢物的危害

危險廢物具有毒性、易燃性、爆炸性、腐蝕性、化學反應性或傳染性，會對生態(tài)環(huán)境和人類健康構成嚴重危害。危險固體廢物的污染不象廢水、廢氣那樣敏感直觀，因此人們對危險固廢的危害認識不足，且對其治理水平也遠遠落后于對廢水、廢氣的治理?？刂莆ｋU固廢對環(huán)境和人類健康的危害，已成為當今世界各國共同面臨的一個重大環(huán)境問題。世界各國政府對危險廢物和其他固體廢物的非法轉移和安全處置越來越嚴格。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署于1989 年 3 月通過了《控制危險廢物越境轉移及其處置的巴塞爾公約》，并于 1992 年生效，我國是《巴塞爾公約》最早締約國之一。

1.2產生危險廢物的行業(yè)之分布特點

根據資料顯示，基本上我國所有工業(yè)在生產中都會有危廢的產生，由此可見危廢產生的來源非常的廣泛。其中化學品制造以及化學原料的生產行業(yè)所產生的危廢量最為嚴重，其次是有色金屬的冶煉和石油加工及煉焦行業(yè)。從總體上看，化工行業(yè)的廢物產量占據了全國總量的一半以上還要多，這足以表明，在我國化工以及石油行業(yè)。冶煉加工業(yè)是危廢的主要來源。

1.3化工行業(yè)產生固廢的原因

1 在生產中，需要對原料除雜；

2 由于產品質量的需要，需對反應中的副產品進行分離和除去；

3 無機化工大部分采用沉淀法，產生的廢渣多為無機性廢渣。而有機化工產生的多為 液體及漿料性質。

1.4化工固廢的特點

1 產生量大，化工固體廢物的產生量一般為 0.1－0.3T/T,最多可達 8—12T/T;

2 危險廢物的種類多，有毒物質含量高，危害大。如鉻渣致癌，氰渣直接中毒等；

3 再資源化潛力大，化工廢渣一般為未反應的原料或者反應過程中產生的副產品。

技術實施的必要性

目前還沒有一個符合國家規(guī)范的專業(yè)的危險廢物集中處置設施，上述不能回收綜合利用的化學廢物暫時處于一種自行分散處置狀態(tài)，處置方式為簡單貯存（暫時辦法）、簡易焚燒、外運焚燒、或直接排放，部分化學廢棄物直接混入生活垃圾，這些都存在嚴重地環(huán)境安全隱患，威脅著人民身體健康，同時也影響到當地的投資環(huán)境和今后的可持續(xù)發(fā)展，也不符合國家有關污染環(huán)境防治，促進危險廢物處置產業(yè)化的精神。

全國大多數化工園及周邊地區(qū)尚未建有危險廢棄物集中處置中心，這些化學危廢中含有大量的有害有毒物質，暫時處于一種自行分散處置狀態(tài)，很難控制與管理，難以確保達到國家環(huán)境保護標準和操作規(guī)范，對環(huán)境安全和人民健康有很大威脅，也不符合國家化工產業(yè)園區(qū)發(fā)展規(guī)劃確定的集中治理“三廢”排放的發(fā)展目標。因此，建設一個專業(yè)的化學廢棄物集中處置中心已是迫在眉睫。

化工危險廢物的處置工藝

3.1危險廢物處理處置的基本原則

危險廢物污染防治技術政策的基本原則是危險廢物的減量化、資源化和無害化。盡可能防止和減少危險廢物的產生；對產生的危險廢物盡可能通過回收利用，減少危險廢物處理處置量；不能回收利用和資源化的危險廢物應進行安全處置；安全填埋為危險廢物的最終處置手段。

3.2危險廢物無害化處置定義

是指對無利用價值的危險廢物的最終處置，如將危險廢物焚燒和用其他改變危險廢物的物理、化學、生物特性，達到減少已產生的固體廢物數量、縮小固體廢物體積、減少或者消除其危險成份，或者將固體廢物最終置于符合環(huán)境保護規(guī)定要求的填埋場，應在嚴格的管理控制下，按照特定要求進行，實現(xiàn)無害于環(huán)境的安全處置。

3.3危險廢物處置常用方法概述

3.3.1 預處理方法

對于固體廢物（廢渣），常見的預處理有三種：

（1）壓實。 用物理的手段提高固體廢物的聚集程度，減少其容積，以便于運輸和后續(xù)處理，主要設備為壓實機。

（2）破碎。 用機械方法破壞固體廢物內部的聚合力，減少顆粒尺寸，為后續(xù)處理提供合適的固相粒度。

（3）分選。 根據固體廢物不同的物質性質，在進行最終處理之前，分離出有價值的和有害的成分，實現(xiàn)“廢物利用”。

3.3.2 一般物化處理方法

工業(yè)生產產生的某些含油、含酸、含堿或重金屬的廢液，均不宜直接燃燒或填埋，要通過簡單的物理化學法處理。經處理后水溶液可以回收再利用，有機溶劑可以做焚燒的輔助燃料，濃縮物或沉淀物則可送去填埋或焚燒。因此物理化學方法也是綜合利用或預處理過程。

3.3.3 安全填埋法

安全填埋法是一種把危險廢物放置或貯存在環(huán)境中，使其與環(huán)境隔絕的處置方法。也是對其經過各種方式的處理之后所采取的最終處置措施，目的是割斷廢物與環(huán)境的聯(lián)系，使其不再對環(huán)境和人體健康造成危害。所以，是否能阻斷廢物和環(huán)境的聯(lián)系便是填埋處置成功與否的關鍵，也是安全填埋潛在風險的所在。

3.3.4 焚燒處理方法

焚燒法是一種高溫熱處理技術，即以一定的過?？諝饬颗c被處理的有機廢物在焚燒爐內進行氧化分解反應，廢物中的有毒有害物質在高溫中氧化、熱解而被破壞。焚燒處置的特點是可以實現(xiàn)無害化、減量化、資源化。但是容易產生二惡英、呋喃、重金屬、酸性氣體、煙塵等有害二次污染物。

3.3.5 微波裂解法

區(qū)別于焚燒，微波裂解技術是在在無氧或缺氧條件下，利用熱能將大分子量的有機物裂解為分子量相對較小的易于處理的化合物或燃燒氣體、油和炭黑等有機物。微波熱解法和焚燒法是兩個完全不同的過程，焚燒是一個放熱過程，而裂解需要吸收大量熱量。焚燒的主要產物是二氧化碳和水，而裂解的主要產物是可燃的低分子化合物。

3.4處置工藝的對比

化工廢物處置方法對比表

從幾種危險廢物處置方法來看：安全填埋法投資低，操作簡單，填埋費用低，但存在很大后患，有害物質容易泄漏，造成環(huán)境污染，一旦襯層系統(tǒng)失效，就會對周圍環(huán)境和公眾造成長期持續(xù)的威脅，并且填埋場占用大量土地，帶來土地資源浪費；微波熱解法符合危險廢物污染防治技術政策要求的危險廢物的減量化、資源化和無害化的總原則，經處置的危險廢棄物殘渣體積可減少 90%以上，重量可減少 80%以上，通過改善工況，可以抑制二次污染物的產生，經過嚴格尾氣凈化措施，可確保二惡英、呋喃、重金屬、酸性氣體、煙塵等有害二次污染物得到高效凈化，同時具有占地少，可資源化（供電、供熱、供汽），但前期投入費用較高，運行成本和運行技術較大。

微波加熱的優(yōu)越性

1）加熱速度快

常規(guī)加熱均為外部加熱，是利用熱傳導、對流、熱輻射將熱量首先傳遞給被加熱物料的表面，再通過熱傳導逐步使中心溫度升高，需要一定的熱傳導時間才能使中心部位達到所需溫度。微波加熱則屬于內部加熱。電磁能直接作用于介質分子轉換成熱能，且透射使介質內外同時受熱，不需要熱傳導，故可在短時間內達到均勻加熱。

2）加熱均勻

用外部加熱方式加熱時，為提高加熱速度，需升高外部溫度，加大溫差梯度，容易產生外焦內生現(xiàn)象。微波加熱是電磁場中由介質損耗引起的體積加熱，在電磁場作用下，分子運動由原來雜亂無章的狀態(tài)變成有序的高頻振動，分子動能轉變成熱能，達到均勻加熱的目的，因此微波加熱又稱為無溫度梯度的“體加熱”。

3）穿透能力強，能量利用效率高

穿透能力就是電磁波穿透到介質內部的能力。電磁波的穿透深度和波長是同一數量級，除了較大的物體外，微波可以直接穿透進入物料內部，對物料內外均衡加熱。能量利用效率很高，物質升溫非?？?。

4）選擇性加熱

由于物質吸收微波能的能力取決于自身的介電特性，因此可對混合物料中的各個組分進行選擇性加熱。一般說介電常數大的介質很容易用微波加熱，介電常數太小的介質就很難用微波加熱。

5）催化性

固廢的裂解是一種由高分子裂解成小分子的裂解反應，微波對高分子裂解有明顯的催化作用，所以微波很適用于化工固廢的裂解。

6）節(jié)能高效

微波加熱時，被加熱物料一般都是放在用金屬制成的加熱室內，電磁波不能外泄，只能被加熱物體吸收，加熱室內的空氣與相應的容器都不會被加熱，所以熱效率高，生產環(huán)境也明顯改善。

7）清潔衛(wèi)生環(huán)保

一般工業(yè)加熱設備比較大，占地多，周圍環(huán)境溫度也比較高，操作工人勞動條件差，強度大。而微波加熱設備占地面積小，避免了環(huán)境高溫，工人的勞動環(huán)境得到了大大的改善。微波本身不產生任何污染物，有利于環(huán)境保護。

8）易于控制

微波功率的控制是由開關、旋鈕調節(jié)，即開即用，熱慣性極小，可以實現(xiàn)溫度升降的快速控制，控制精度高，有利于連續(xù)生產、自動化控制。

綜上所述，微波加熱技術具有加熱速度快、有選擇性、有催化性、加熱源與加熱材料不直接接觸，易于自動控制、節(jié)約能源等特點。

微波裂解裝備研發(fā)和微波裂解技術

本公司根據裂解工藝的需要，研發(fā)了適用于高溫、高腐蝕、還原氣氛、微正壓環(huán)境中連續(xù)運行的微波裂解爐；研究了有機質的微波裂解過程，開發(fā)了整套有機質微波裂解工藝；研發(fā)設計了先進的能量及物料循環(huán)利用系統(tǒng)。

化工固廢微波裂解處理工藝簡介

化工固廢危廢的處理系統(tǒng)以微波能熱裂解為核心的處置裝備主要是對其進行減量化、無害化和資源利用處理。

微波熱裂解模仿自然界石油，煤炭、天然氣的形成過程，建立還原的逆反應過程。在適應反應溫度、時間、鍵激活和還原環(huán)境條件下，使各類有機物質大分子裂解轉化成基本小分子；在無氧、還原劑的條件下，實現(xiàn)將生物質從“碳水”轉化成“碳氫”的工程化的突變。通過熱裂解，可以將化工固廢中的有機質最終分解為碳化物、水蒸氣、可燃氣體和少量灰分。除極少量灰分需要處置外，其余產物均可減量無害化和回收利用。

6.1

6.1.1 初步脫水

依照對基礎含水率的不同，先進行化工固廢的機械脫水預處理，使其含水率在 20%以下，因機械脫水法工藝穩(wěn)定、設備簡單，投資低，成本也不高但難以脫水徹底。

6.1.2 深度脫水

為了減少能耗，對含水 20%的固廢、污泥再進行二次脫水，使其含水在 5%以下。此時可采用微波干燥或微波/熱風混合干燥法。

6.2微波熱裂解階段

微波熱裂解階段的目的是完全裂解掉深度脫水后的化工固廢、污泥，主要產物有裂解氣（含水蒸氣）、碳化物及少量的灰分。熱裂解階段的熱量來源于物質吸收微波自身發(fā)熱引起的溫度升高，且依據微波的選擇性加熱特性和催化效應使固廢、污泥中的有機物和無機物產生裂變，達到碳固定和有害物裂解并無害化氣化的目的。

裂解產物中有灰分和水蒸氣都會被急速產生的裂解氣帶出。所以還需要配備廢氣凈化處理系統(tǒng)。廢氣處理系統(tǒng)產生的含塵廢水需沉淀分層，上清液回流到污水處理裝置，沉淀物需固化處理。裂解后的固體廢物其有機質被碳化，可以分離其碳化物使其他物回收利用。

主要裝備組成

1、機械脫水裝備

2、微波干燥系統(tǒng)

3、微波裂解系統(tǒng)

4、裂解氣純化收集系統(tǒng)

5、固體回收品系統(tǒng)

6、排放氣體監(jiān)測設備