CN111392912A - 一种油基切削废液的处理及分离系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油基切削废液的处理及分离系统及其工作方法，该系统属于超临界水氧化技术处理污水领域。所述油基切削废液的处理及分离系统及其工作方法包括油基切削废液预处理子系统、油基切削废液反应子系统、降温减压子系统、一氧化二氮净化子系统和碱液制备输送子系统，本发明公开的目的是为了解决传统的污水处理系统处理效率低的问题，本发明提出的系统更加适合油基切削废液的处理且具有高效降解有机物的功能，处理完后的污水能够达到市政污水厂进水要求，并能产生一氧化二氮。
Description
技术领域
本发明涉及超临界水氧化技术处理污水领域，特别是涉及一种油基切削废液的处理及分离系统及其工作方法。
背景技术
油基切削液由于其润滑性能好，并具有冷却、清洗、防锈和良好的稳定性，广泛用于高精端的数控车床、铣床、刨床。油基切削液在多次循环使用后其性能下降，则需更换，形成切削液废液。油基切削液呈乳白色，无味，有机物浓度高(峰值有时能达到200000mg/L)、化学稳定性好，成分复杂，主要含有油性添加剂、挤压添加剂、防锈添加剂、防霉添加剂、抗泡沫添加剂、金属粉末和固体悬浮物等，如不处理将会对水资源、土壤环境造成严重污染，并且切削废液属于HW09系列，必须进行处理达标后才能排放，否则需要进行收集运输到具有危废资质厂家进行处理。
超临界水氧化是以超临界水为反应介质，在有氧化剂(空气、氧气、双氧水等)的参与的工况中，在密闭反应器内将油基废切削液中的有机污染物彻底分解成水和二氧化碳等无机小分子物质的高级氧化技术。超临界水具有氢键并且为双水分子结构；密度比常温水低一个数量级；粘度为常温水的1/3，与常温下的空气相当；随着温度升高，气液界面的表面张力呈几乎线性下降，到达超临界点时，气液界面消失，表面张力降为0；在超临界条件下，无论怎样改变温度和压力，水始终为单相体系，不存在相界面；在超临界工况下，超临界水的介电常数下降至2以下，与常温下的己烷相当，可以代替传统的有机溶剂，超临界水的扩散系数接近于1.3MPa、450℃下过热蒸汽的1.79×10-3cm2/s。超临界水的非极性与各类有机污染物互溶，形成均一单相反应体系，反应速度很快，在1分钟内，有机物的降解率可达99％以上，且无焚烧法排放的烟气产生二次污染问题，反应机理属于自由基反应；无机盐在超临界水中析出。因此，超临界水具有类似有机溶剂的溶解性和类似于气体的流动和扩散性，其中的离子还可参与反应，可以用来处理油基切削废液。
含有氯和硫的废液采用超临界水氧化技术会产生氯化氢和二氧化硫气体，这些气体会对设备造成腐蚀，影响设备的使用寿命；废液在超临界水氧化技术会产生盐析，盐会堵塞设备和管道，影响系统长时间稳定运行，限制了该技术在工业化的推广应用。
目前处理切削废液主要是采用沉淀-破乳-高级氧化的方法进行处理，其中高级氧化主要是采用芬顿的方法(如CN 201610503235.1)，其工艺过程中的破乳剂和芬顿反应中的盐酸易挥发出刺激性气体，对运行环境造成二次污染，严重影响操作人员的身体健康；也有采用滤渣破碎-干燥-热解析-油气冷凝-油水调质-离心分离-水处理-气体净化-残渣冷却-残渣固化处理切削废液(如CN201920185291.4)，这种工艺即是采用蒸馏的方法将切削废液中的有机物给分解，所需要耗费大量的能量，并且工艺流程长；也有采用破乳-光催化氧化-厌氧-MBR处理切削废液(如CN201610243102.5)，此方法缺点在于两级光催化氧化其降解效率不高，光催化氧化后采用厌氧处理，厌氧停留时间长占地面积大，由于切削液中有机物降解不完全，在最后MBR工艺中，会加速MBR膜的污染，导致膜通量减小，影响切削废液的处理量。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种适合于油基切削废液的，且具有高效降解有机物的能力，处理完后达到市政污水厂进水要求，并能产生一氧化二氮的处理系统。
鉴于以上情况，本发明提出了一种油基切削废液的处理及分离系统及其工作方法，包括：油基切削废液预处理子系统、油基切削废液反应子系统、降温减压子系统、一氧化二氮净化子系统和碱液制备输送子系统，所述油基切削废液预处理子系统分别与所述油基切削废液反应子系统和所述降温减压子系统相连接，所述油基切削废液反应子系统分别与所述一氧化二氮净化子系统和所述碱液制备输送子系统相连接，所述降温减压子系统与所述碱液制备输送子系统相连接。
优选地，所述油基切削废液预处理子系统包括过滤储存分离罐、柱塞泵和预热器，所述过滤储存分离罐内部包括沉降室和缓冲室，所述沉降室和所述缓冲室之间竖直放置有过滤网，所述沉降室用于接收油基切削废液并将其杂质进行沉降分离，所述过滤网用于过滤密度不大于水的密度的物质，所述缓冲室用于放置过滤后的油基切削废液，所述缓冲室的油基切削废液通过与缓冲室相连接的柱塞泵泵入到与柱塞泵相连接的预热器中，所述预热器用于对油基切削废液进行加热；收集完的油基切削废液通过管道或者罐车输送至过滤储存分离罐后先进入沉降室，沉降室对油基切削废液的杂质进行沉降分离，切削废液在沉降室的停留时间为2h～5h，切削废液中的铁屑，灰尘及其他杂质在沉降室中由于重力的作用沉降在沉降室底部的锥斗，锥斗的角度为四面锥体，锥体的棱与地平面的夹角为50°～80°，锥斗的容积为沉降室容积的1/10～1/6，当积累了一定浓度时排出沉降室，油基切削废液中另一部分密度不大于水的密度的物质在过滤网的拦截作用下被拦截在沉降室，当积累到一定的量时采用人工手动清除；经过重力沉降和过滤网过滤后的油基切削废液通过柱塞泵将其泵入到预热器进行预热，预热器将油基切削废液的温度加热至380℃～410℃，预热器采用U型管式换热器或者浮头式换热器，油基切削废液走管程，烟气走壳程；
优选地，所述油基切削废液反应子系统包括超临界反应器、空气充气泵和空气净化设备，所述空气充气泵用于吸入空气并将空气进行压缩，所述空气净化设备的空气进口与所述空气充气泵的空气出口通过第一气体管路相连接，所述空气净化设备的空气出口与超临界反应器的空气进口相连接，所述预热器的切削废液出口与超临界反应器的切削废液进口相连接，所述超临界反应器用于将切削废液与净化后的空气进行传热传质反应，所述超临界反应器底部开设有排盐出口，所述排盐出口处设置有第一液压排盐阀和第二液压排盐阀；空气经过空气充气泵吸入后经过空气充气泵的压缩作用将空气压力提高至23MPa以上，再经过空气净化设备的除油脱水和去除杂质后切向进入超临界反应器，进入超临界反应器的空气切向进入反应器内壁并以螺旋状的流线与经过油基切削废液预处理子系统处理的切削废液进行传热传质反应，切削废液在超临界的反应条件下将切削废液中的大部分有机物氧化成二氧化碳和水，其余的小部分有机物氧化成乙酸和甲烷等气体，切削废液中的无机物则反应生成硫化氢、氯化氢和一氧化二氮；
优选地，所述降温减压子系统包括冷凝器、减压阀、静态混合器、气液分离罐、自来水箱和给水泵；所述自来水箱中的出水口与所述冷凝器的进水口通过给水泵相连接，所述冷凝器的进气口与所述超临界反应器的出气口相连接，所述冷凝器的出气口通过减压阀连接至静态混合器的进气口；所述冷凝器的出水口通过第一走水管路连接至气液分离罐，所述气液分离罐的出水口通过第二走水管路回连至自来水箱的进水口，所述气液分离罐的出气口用于排放水蒸气；经过超临界反应器反应产生后的气体经过油基切削废液预处理子系统中的预热器与油基切削废液换热，降温至120℃～180℃之后进入降温减压子系统中的冷凝器，进一步将温度下降至20℃～70℃，气体降温产生的热量传热至从给水泵将自来水箱的水泵入冷凝器的自来水，自来水走管程，气体走壳程，经过降温后的气体再经过减压阀将压力降至5MPa～8MPa后进入静态混合器，从冷凝器换热后的水和水蒸气混合物进入气液分离罐进行气液分离后，水蒸气排到用户进行热能利用，分离出的水一部分输送至自来水箱进行循环利用；
优选地，所述碱液制备输送子系统包括碱液箱和碱液泵，所述碱液箱的进水口连接至第二走水管路，所述碱液箱还开设有石灰进口，所述碱液箱的出水口通过碱液管路连接至超临界反应器的碱液进口，所述碱液管路上设置有碱液泵用于将碱液从碱液箱泵入超临界反应器，所述碱液管路上设置有连接至静态混合器的碱液管路支路，气液分离罐分离出的另一部分水与外部输入的石灰在碱液箱中进行调制溶液，在碱液箱中的搅拌器的搅拌反应后产生碱液由碱液泵输送至降温减压子系统的静态混合器和油基切削废液反应子系统中的超临界反应器，碱液进入超临界反应器后于氯化氢和硫化氢等酸性气体发生中和反应，使硫化氢、氯化氢和乙酸等酸性物质反应生成盐；碱液管路支路连接至静态混合器后，碱液和减压后的气体在静态混合器进行混合反应，将气体中残余的硫化氢、氯化氢和二氧化碳中和完毕后进入一氧化二氮净化子系统；
优选地，所述一氧化二氮净化子系统包括高压气液分离器、干燥塔、吸附塔、制冷剂和低温分离罐；所述高压气液分离器与所述静态混合器相连接，所述高压气液分离器上开设有残液排放口，所述高压气液分离器上的气体出口连接至干燥塔的气体进口，所述干燥塔的气体出口连接至吸附塔的气体进口，所述吸附塔的气体出口连接至制冷机的气体进口，所述制冷机连接有低温分离罐；从降温减压子系统的静态混合器中排出的气体进入高压气液分离器后，将气体中的大部分水分进行分离，分离的残液达到一定液位时排出，分离后的气体进入干燥塔，干燥塔中填充有硅胶、13X和3A分子筛，每层分子筛的填充厚度为300mm～500mm,填料总填装高度为1500mm,气体经过干燥塔脱出气体中的水分和二氧化碳等杂质，然后进入吸附塔，吸附塔中填充为活性炭分子筛，填充厚度为1200mm～1500mm，吸附塔用于吸附气体中的烷烃，除去烷烃后的气体进入制冷机，气体经过制冷机将气体降温至-70℃～-90℃后进入低温分离罐，未被液化的空气和氮气通过低温分离罐上开设的气体出口排放到室外，液化的一氧化二氮采用瓶装应用于医学麻醉或者用于火箭的氧化剂；
优选地，所述油基切削废液预处理子系统还包括加热炉，所述加热炉的出气口通过第二气体管路与所述预热器的进气口相连接，所述第二气体管路上设置有阀门，所述柱塞泵为防腐柱塞泵；当在开工或者反应器提供的热量不足以将切削废液的温度提升至目标温度时，则开启加热炉燃烧天然气后，利用天然气燃烧产生的热量对切削废液进行加热，加热炉所采用的燃烧器为低氮燃烧器，当油基切削废液中的有机物大于20％时，关闭第二气体管路上设置的阀门，由油基切削废液的有机物超临界水氧化产生的能量维持自身反应；
优选地，所述冷凝器为U型管式换热器或者浮头式换热器；
优选地，所述超临界反应器上的空气进口处的管路与超临界反应器切向设置，所述碱液进口处的管路与超临界反应器径向设置，所述超临界反应器的外壁上还设置有保温层，所述超临界反应器的下部设置有盐分离装置；碱液进口在超临界反应器的同一个圆周界面上成对对称布置，其数量为4个或6个或8个，碱液呈撞击流的形式进入超临界反应器于酸性物质发生传热传质反应，将超临界反应器中的酸性物质完全中和；
优选地，所述盐分离装置为上部锥体下部倒锥体的结构，所述第一液压排盐阀和所述第二液压排盐阀之间设置有盐缓存罐，中和反应和生成的盐在空气的三维螺旋流的切向力和自身的重力作用下带到超临界反应器下部的盐分离装置处，为防止盐在超临界反应器的出口发生堵塞，超临界反应器的底部呈先缩小后放大的锥体，生成的盐在气流作用下流到上锥斗，在重力作用下落入到倒锥形的储存室，当储存室中的盐类储存到一定高度后间歇打开第一液压排盐阀和第二液压排盐阀将残盐排出，打开第一液压排盐阀并关闭第二液压排盐阀时，将超临界反应器中的盐排放至盐缓存罐，当超临界反应器中的残盐排除完毕后，关闭第一液压排盐阀并打开第二液压排盐阀，将盐缓存罐中的残盐排除干净，盐的排放时间可根据反应物中无机物的浓度进行计算确定。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提出的基于超临界水氧化技术的油基切削废液的处理及分离系统在处理油基切削废液进行超临界反应，可实现对油基切削废液快速、彻底的处理；(2)油基切削废液在超临界水氧化处理过程中产生一氧化二氮，将一氧化二氮进行减温减压、气体净化后并进行液化后作为医疗和航天航空火箭发射用，开辟了新的能源结构；(3)超临界水与油基切削废液、空气以任意比例互溶，消除了相间传质阻力，从而大大的提高了反应速率；(4)油基切削废液中的有机物快速氧化，可近似绝热条件下进行反应，反应时间短，缩小了反应器的尺寸；(5)超临界水氧化技术处理油基切削废液的完全彻底性，反应放出大量热量，可以超临界水的形式祸首热能，作为高温过程的热源；(6)当油基切削废液中有机物浓度大于2％时即可实现自然氧化，不需要加入辅助燃烧油，节约能源，降低操作费用。
附图说明
附图1为本发明提出的系统连接示意图
附图2为本系统的具体结构连接示意图
附图3为超临界反应器的结构示意图
附图4为超临界反应器的碱液进口处的示意图
附图5为超临界反应器的空气进口处的示意图
图中1为空气充气泵，2为空气净化设备，3为加热炉，4为过滤储存分离罐，5为柱塞泵，6为预热器，7为超临界反应器，701为碱液进口，702为空气进口，703为保温层，704为盐分离装置，8为盐缓存罐，9为自来水箱，10为给水泵，11为冷凝器，12为减压阀，13为高压气液分离器，14为气液分离罐，15为碱液箱，16为碱液泵，17为静态混合器，18为干燥塔，19为吸附塔，20为制冷机，21为低温分离罐，22为碱液管路，23为第一气体管路，24为第二气体管路，25为第二走水管路，26为第一走水管路，27为碱液管路支路，28为第一液压排盐阀，29为第二液压排盐阀。
具体实施方式
为使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1：如图1-5所示，为本发明提出的一种油基切削废液的处理及分离系统及其工作方法，包括：油基切削废液预处理子系统、油基切削废液反应子系统、降温减压子系统、一氧化二氮净化子系统和碱液制备输送子系统，所述油基切削废液预处理子系统分别与所述油基切削废液反应子系统和所述降温减压子系统相连接，所述油基切削废液反应子系统分别与所述一氧化二氮净化子系统和所述碱液制备输送子系统相连接，所述降温减压子系统与所述碱液制备输送子系统相连接；
油基切削废液预处理子系统包括过滤储存分离罐4、柱塞泵5和预热器6，所述过滤储存分离罐4内部包括沉降室和缓冲室，所述沉降室和所述缓冲室之间竖直放置有过滤网，所述沉降室接收COD＞37000mg/L的油基切削废液并将其杂质进行沉降分离，所述过滤网用于过滤密度不大于水的密度的物质，所述缓冲室用于放置过滤后的油基切削废液，所述缓冲室的油基切削废液通过与缓冲室相连接的柱塞泵5泵入到与柱塞泵5相连接的预热器6中，所述预热器6用于对油基切削废液进行加热；收集完的油基切削废液通过管道或者罐车输送至过滤储存分离罐4后先进入沉降室，沉降室对油基切削废液的杂质进行沉降分离，切削废液在沉降室的停留时间为3h，切削废液中的铁屑，灰尘及其他杂质在沉降室中由于重力的作用沉降在沉降室底部的锥斗，锥斗的角度为四面锥体，锥体的棱与地平面的夹角为60°，锥斗的容积为沉降室容积的1/10，当积累了一定浓度时排出沉降室，油基切削废液中另一部分密度不大于水的密度的物质在过滤网的拦截作用下被拦截在沉降室，当积累到一定的量时采用人工手动清除；经过重力沉降和过滤网过滤后的油基切削废液通过柱塞泵5将其泵入到预热器6进行预热，预热器6将油基切削废液的温度加热至400℃，预热器6采用浮头式换热器，油基切削废液走管程，烟气走壳程；
油基切削废液反应子系统包括超临界反应器7、空气充气泵1和空气净化设备2，所述空气充气泵1用于吸入空气并将空气进行压缩，所述空气净化设备2的空气进口702与所述空气充气泵1的空气出口通过第一气体管路23相连接，所述空气净化设备2的空气出口与超临界反应器7的空气进口702相连接，所述预热器6的切削废液出口与超临界反应器7的切削废液进口相连接，所述超临界反应器7用于将切削废液与净化后的空气进行传热传质反应，所述超临界反应器7底部开设有排盐出口，所述排盐出口处设置有第一液压排盐阀28和第二液压排盐阀29；空气经过空气充气泵1吸入后经过空气充气泵1的压缩作用将空气压力提高至28MPa，再经过空气净化设备2的除油脱水和去除杂质后切向进入超临界反应器7，进入超临界反应器7的空气以螺旋状的流线与经过油基切削废液预处理子系统处理的切削废液进行传热传质反应，切削废液在超临界的反应条件下将切削废液中的大部分有机物氧化成二氧化碳和水，其余的小部分有机物氧化成乙酸和甲烷等气体，切削废液中的无机物则反应生成硫化氢、氯化氢和一氧化氮；油基切削废液预处理子系统还包括加热炉3，所述加热炉3的出气口通过第二气体管路24与所述预热器6的进气口相连接，所述第二气体管路24上设置有阀门，所述柱塞泵5为防腐柱塞泵5；当在开工或者反应器提供的热量不足以将切削废液的温度提升至目标温度时，则开启加热炉3燃烧天然气后，利用天然气燃烧产生的热量对切削废液进行加热，加热炉3所采用的燃烧器为低氮燃烧器；反应进行5min后关闭加热炉3的低氮燃烧器并且关闭阀门，超临界反应器7上的空气进口702处的管路与超临界反应器7切向设置，所述超临界反应器7的外壁上还设置有保温层703，所述超临界反应器7的下部设置有盐分离装置704；盐分离装置704为上部锥体下部倒锥体的结构，所述第一液压排盐阀28和所述第二液压排盐阀29之间设置有盐缓存罐8，中和反应和生成的盐在空气的三维螺旋流的切向力和自身的重力作用下带到超临界反应器7下部的盐分离装置704处，为防止盐在超临界反应器7的出口发生堵塞，超临界反应器7的底部呈先缩小后放大的锥体，生成的盐在气流作用下流到上锥斗，在重力作用下落入到倒锥形的储存室，当储存室中的盐类储存到一定高度后间歇打开第一液压排盐阀28和第二液压排盐阀29将残盐排出，打开第一液压排盐阀28并关闭第二液压排盐阀29时，将超临界反应器7中的盐排放至盐缓存罐8，当超临界反应器7中的残盐排除完毕后，关闭第一液压排盐阀28并打开第二液压排盐阀29，将盐缓存罐8中的残盐排除干净，盐的排放时间可根据反应物中无机物的浓度进行计算确定；
降温减压子系统包括冷凝器11、减压阀12、静态混合器17、气液分离罐14、自来水箱9和给水泵10；所述自来水箱9中的出水口与所述冷凝器11的进水口通过给水泵10相连接，所述冷凝器11的进气口与所述超临界反应器7的出气口相连接，所述冷凝器11的出气口通过减压阀12连接至静态混合器17的进气口；所述冷凝器11的出水口通过第一走水管路26连接至气液分离罐14，所述气液分离罐14的出水口通过第二走水管路25回连至自来水箱9的进水口，所述气液分离罐14的出气口用于排放水蒸气；经过超临界反应器7反应产生后的气体经过油基切削废液预处理子系统中的预热器6与油基切削废液换热，降温至160℃之后进入降温减压子系统中的冷凝器11，进一步将温度下降至50℃，气体降温产生的热量传热至从给水泵10将自来水箱9的水泵入冷凝器11的自来水，自来水走管程，气体走壳程，经过降温后的气体再经过减压阀12将压力降至6MPa后进入静态混合器17，从冷凝器11换热后的水和水蒸气混合物进入气液分离罐14进行气液分离后，水蒸气排到用户进行热能利用，分离出的水一部分输送至自来水箱9进行循环利用；
碱液制备输送子系统包括碱液箱15和碱液泵16，所述碱液箱15的进水口连接至第二走水管路25，所述碱液箱15还开设有石灰进口，所述碱液箱15的出水口通过碱液管路22连接至超临界反应器7的碱液进口701，碱液进口701处的管路与超临界反应器7径向设置，碱液进口701在超临界反应器7的同一个圆周界面上成对对称布置，其数量为4个，碱液呈撞击流的形式进入超临界反应器7与酸性物质发生传热传质反应，将超临界反应器7中的酸性物质完全中和；所述碱液管路22上设置有碱液泵16用于将碱液从碱液箱15泵入超临界反应器7，空气与油基切削废液反应10s后开启碱液泵16，所述碱液管路22上设置有连接至静态混合器17的碱液管路支路27，气液分离罐14分离出的另一部分水与外部输入的石灰在碱液箱15中进行调制溶液，在碱液箱15中的搅拌器的搅拌反应后产生碱液由碱液泵16输送至降温减压子系统的静态混合器17和油基切削废液反应子系统中的超临界反应器7，碱液进入超临界反应器7后与氯化氢和硫化氢等酸性气体发生中和反应，使硫化氢、氯化氢和乙酸等酸性物质反应生成盐；碱液管路支路27连接至静态混合器17后，碱液和减压后的气体在静态混合器17进行混合反应，将气体中残余的硫化氢、氯化氢和二氧化碳中和完毕后进入一氧化二氮净化子系统；
一氧化二氮净化子系统包括高压气液分离器13、干燥塔18、吸附塔19、制冷剂和低温分离罐21；所述高压气液分离器13与所述静态混合器17相连接，所述高压气液分离器13上开设有残液排放口，所述高压气液分离器13上的气体出口连接至干燥塔18的气体进口，所述干燥塔18的气体出口连接至吸附塔19的气体进口，所述吸附塔19的气体出口连接至制冷机20的气体进口，所述制冷机20连接有低温分离罐21；从降温减压子系统的静态混合器17中排出的气体进入高压气液分离器13后，将气体中的大部分水分进行分离，分离的残液达到一定液位时排出，分离后的气体进入干燥塔18，干燥塔18中填充有硅胶、13X和3A分子筛，每层分子筛的填充厚度为400mm,填料总填装高度为1500mm,气体经过干燥塔18脱出气体中的水分和二氧化碳等杂质，然后进入吸附塔19，吸附塔19中填充为活性炭分子筛，填充厚度为1300mm，吸附塔19用于吸附气体中的烷烃，除去烷烃后的气体进入制冷机20，气体经过制冷机20将气体降温至-80℃后进入低温分离罐21，未被液化的空气和氮气通过低温分离罐21上开设的气体出口排放到室外，液化的一氧化二氮采用瓶装应用于医学麻醉或者用于火箭的氧化剂。
实施例2：如图1-5所示，为本发明提出的基于超临界水氧化技术的油基切削废液的处理及分离系统，包括：油基切削废液预处理子系统、油基切削废液反应子系统、降温减压子系统、一氧化二氮净化子系统和碱液制备输送子系统，所述油基切削废液预处理子系统分别与所述油基切削废液反应子系统和所述降温减压子系统相连接，所述油基切削废液反应子系统分别与所述一氧化二氮净化子系统和所述碱液制备输送子系统相连接，所述降温减压子系统与所述碱液制备输送子系统相连接；
油基切削废液预处理子系统包括过滤储存分离罐4、柱塞泵5和预热器6，所述过滤储存分离罐4内部包括沉降室和缓冲室，所述沉降室和所述缓冲室之间竖直放置有过滤网，所述沉降室接收COD＞100000mg/L的油基切削废液并将其杂质进行沉降分离，所述过滤网用于过滤密度不大于水的密度的物质，所述缓冲室用于放置过滤后的油基切削废液，所述缓冲室的油基切削废液通过与缓冲室相连接的柱塞泵5泵入到与柱塞泵5相连接的预热器6中，所述预热器6用于对油基切削废液进行加热；收集完的油基切削废液通过管道或者罐车输送至过滤储存分离罐4后先进入沉降室，沉降室对油基切削废液的杂质进行沉降分离，切削废液在沉降室的停留时间为3h，切削废液中的铁屑，灰尘及其他杂质在沉降室中由于重力的作用沉降在沉降室底部的锥斗，锥斗的角度为四面锥体，锥体的棱与地平面的夹角为60°，锥斗的容积为沉降室容积的1/10，当积累了一定浓度时排出沉降室，油基切削废液中另一部分密度不大于水的密度的物质在过滤网的拦截作用下被拦截在沉降室，当积累到一定的量时采用人工手动清除；经过重力沉降和过滤网过滤后的油基切削废液通过柱塞泵5将其泵入到预热器6进行预热，预热器6将油基切削废液的温度加热至410℃，预热器6采用U型管式换热器，油基切削废液走管程，烟气走壳程；
油基切削废液反应子系统包括超临界反应器7、空气充气泵1和空气净化设备2，所述空气充气泵1用于吸入空气并将空气进行压缩，所述空气净化设备2的空气进口702与所述空气充气泵1的空气出口通过第一气体管路23相连接，所述空气净化设备2的空气出口与超临界反应器7的空气进口702相连接，所述预热器6的切削废液出口与超临界反应器7的切削废液进口相连接，所述超临界反应器7用于将切削废液与净化后的空气进行传热传质反应，所述超临界反应器7底部开设有排盐出口，所述排盐出口处设置有第一液压排盐阀28和第二液压排盐阀29；空气经过空气充气泵1吸入后经过空气充气泵1的压缩作用将空气压力提高至25MPa，再经过空气净化设备2的除油脱水和去除杂质后切向进入超临界反应器7，进入超临界反应器7的空气以螺旋状的流线与经过油基切削废液预处理子系统处理的切削废液进行传热传质反应，切削废液在超临界的反应条件下将切削废液中的大部分有机物氧化成二氧化碳和水，其余的小部分有机物氧化成乙酸和甲烷等气体，切削废液中的无机物则反应生成硫化氢、氯化氢和一氧化氮；油基切削废液预处理子系统还包括加热炉3，所述加热炉3的出气口通过第二气体管路24与所述预热器6的进气口相连接，所述第二气体管路24上设置有阀门，所述柱塞泵5为防腐柱塞泵5；当在开工或者反应器提供的热量不足以将切削废液的温度提升至目标温度时，则开启加热炉3燃烧天然气，利用天然气燃烧产生的热量对切削废液进行加热，加热炉3所采用的燃烧器为低氮燃烧器；反应进行10min后关闭加热炉3的低氮燃烧器并且关闭阀门，超临界反应器7上的空气进口702处的管路与超临界反应器7切向设置，所述超临界反应器7的外壁上还设置有保温层703，所述超临界反应器7的下部设置有盐分离装置704；盐分离装置704为上部锥体下部倒锥体的结构，所述第一液压排盐阀28和所述第二液压排盐阀29之间设置有盐缓存罐8，中和反应和生成的盐在空气的三维螺旋流的切向力和自身的重力作用下带到超临界反应器7下部的盐分离装置704处，为防止盐在超临界反应器7的出口发生堵塞，超临界反应器7的底部呈先缩小后放大的锥体，生成的盐在气流作用下流到上锥斗，在重力作用下落入到倒锥形的储存室，当储存室中的盐类储存到一定高度后间歇打开第一液压排盐阀28和第二液压排盐阀29将残盐排出，打开第一液压排盐阀28并关闭第二液压排盐阀29时，将超临界反应器7中的盐排放至盐缓存罐8，当超临界反应器7中的残盐排除完毕后，关闭第一液压排盐阀28并打开第二液压排盐阀29，将盐缓存罐8中的残盐排除干净，盐的排放时间可根据反应物中无机物的浓度进行计算确定；
降温减压子系统包括冷凝器11、减压阀12、静态混合器17、气液分离罐14、自来水箱9和给水泵10；所述自来水箱9中的出水口与所述冷凝器11的进水口通过给水泵10相连接，所述冷凝器11的进气口与所述超临界反应器7的出气口相连接，所述冷凝器11的出气口通过减压阀12连接至静态混合器17的进气口；所述冷凝器11的出水口通过第一走水管路26连接至气液分离罐14，所述气液分离罐14的出水口通过第二走水管路25回连至自来水箱9的进水口，所述气液分离罐14的出气口用于排放水蒸气；经过超临界反应器7反应产生后的气体经过油基切削废液预处理子系统中的预热器6与油基切削废液换热，降温至160℃之后进入降温减压子系统中的冷凝器11，进一步将温度下降至50℃，气体降温产生的热量传热至从给水泵10将自来水箱9的水泵入冷凝器11的自来水，自来水走管程，气体走壳程，经过降温后的气体再经过减压阀12将压力降至6MPa后进入静态混合器17，从冷凝器11换热后的水和水蒸气混合物进入气液分离罐14进行气液分离后，水蒸气排到用户进行热能利用，分离出的水一部分输送至自来水箱9进行循环利用；
碱液制备输送子系统包括碱液箱15和碱液泵16，所述碱液箱15的进水口连接至第二走水管路25，所述碱液箱15还开设有石灰进口，所述碱液箱15的出水口通过碱液管路22连接至超临界反应器7的碱液进口701，碱液进口701处的管路与超临界反应器7径向设置，碱液进口701在超临界反应器7的同一个圆周界面上成对对称布置，其数量为4个，碱液呈撞击流的形式进入超临界反应器7与酸性物质发生传热传质反应，将超临界反应器7中的酸性物质完全中和；所述碱液管路22上设置有碱液泵16用于将碱液从碱液箱15泵入超临界反应器7，空气与油基切削废液反应5s后开启碱液泵16，所述碱液管路22上设置有连接至静态混合器17的碱液管路支路27，气液分离罐14分离出的另一部分水与外部输入的石灰在碱液箱15中进行调制溶液，在碱液箱15中的搅拌器的搅拌反应后产生碱液由碱液泵16输送至降温减压子系统的静态混合器17和油基切削废液反应子系统中的超临界反应器7，碱液进入超临界反应器7后与氯化氢和硫化氢等酸性气体发生中和反应，使硫化氢、氯化氢和乙酸等酸性物质反应生成盐；碱液管路支路27连接至静态混合器17后，碱液和减压后的气体在静态混合器17进行混合反应，将气体中残余的硫化氢、氯化氢和二氧化碳中和完毕后进入一氧化二氮净化子系统；
一氧化二氮净化子系统包括高压气液分离器13、干燥塔18、吸附塔19、制冷剂和低温分离罐21；所述高压气液分离器13与所述静态混合器17相连接，所述高压气液分离器13上开设有残液排放口，所述高压气液分离器13上的气体出口连接至干燥塔18的气体进口，所述干燥塔18的气体出口连接至吸附塔19的气体进口，所述吸附塔19的气体出口连接至制冷机20的气体进口，所述制冷机20连接有低温分离罐21；从降温减压子系统的静态混合器17中排出的气体进入高压气液分离器13后，将气体中的大部分水分进行分离，分离的残液达到一定液位时排出，分离后的气体进入干燥塔18，干燥塔18中填充有硅胶、13X和3A分子筛，每层分子筛的填充厚度为400mm,填料总填装高度为1500mm,气体经过干燥塔18脱出气体中的水分和二氧化碳等杂质，然后进入吸附塔19，吸附塔19中填充为活性炭分子筛，填充厚度为1300mm，吸附塔19用于吸附气体中的烷烃，除去烷烃后的气体进入制冷机20，气体经过制冷机20将气体降温至-80℃后进入低温分离罐21，未被液化的空气和氮气通过低温分离罐21上开设的气体出口排放到室外，液化的一氧化二氮采用瓶装应用于医学麻醉或者用于火箭的氧化剂。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种油基切削废液的处理及分离系统，其特征在于，包括：油基切削废液预处理子系统、油基切削废液反应子系统、降温减压子系统、一氧化二氮净化子系统和碱液制备输送子系统，所述油基切削废液预处理子系统分别与所述油基切削废液反应子系统和所述降温减压子系统相连接，所述油基切削废液反应子系统分别与所述一氧化二氮净化子系统和所述碱液制备输送子系统相连接，所述降温减压子系统与所述碱液制备输送子系统相连接。
2.根据权利要求1所述的一种油基切削废液的处理及分离系统，其特征在于：所述油基切削废液预处理子系统包括过滤储存分离罐(4)、柱塞泵(5)和预热器(6)，所述过滤储存分离罐(4)内部包括沉降室和缓冲室，所述沉降室和所述缓冲室之间竖直放置有过滤网，所述沉降室用于接收油基切削废液并将其杂质进行沉降分离，所述过滤网用于过滤密度不大于水的密度的物质，所述缓冲室用于放置过滤后的油基切削废液，所述缓冲室的油基切削废液通过与缓冲室相连接的柱塞泵(5)泵入到与柱塞泵(5)相连接的预热器(6)中，所述预热器(6)用于对油基切削废液进行加热，所述油基切削废液预处理子系统还包括加热炉(3)，所述加热炉(3)的出气口通过第二气体管路(24)与所述预热器(6)的进气口相连接，所述第二气体管路(24)上设置有阀门，所述柱塞泵(5)为防腐柱塞泵(5)。
3.根据权利要求2所述的一种油基切削废液的处理及分离系统，其特征在于：所述油基切削废液反应子系统包括超临界反应器(7)、空气充气泵(1)和空气净化设备(2)，所述空气充气泵(1)用于吸入空气并将空气进行压缩，所述空气净化设备(2)的空气进口(702)与所述空气充气泵(1)的空气出口通过第一气体管路(23)相连接，所述空气净化设备(2)的空气出口与超临界反应器(7)的空气进口(702)相连接，所述预热器(6)的切削废液出口与超临界反应器(7)的切削废液进口相连接，所述超临界反应器(7)用于将切削废液与净化后的空气进行传热传质反应，所述超临界反应器(7)底部开设有排盐出口，所述排盐出口处设置有第一液压排盐阀(28)和第二液压排盐阀(29)，所述超临界反应器(7)上的空气进口(702)处的管路与超临界反应器(7)切向设置，所述切削废液进口处的管路与超临界反应器(7)径向设置，所述超临界反应器(7)的外壁上还设置有保温层(703)，所述超临界反应器(7)的下部设置有盐分离装置(704)，所述盐分离装置(704)为上部锥体下部倒锥体的结构，所述第一液压排盐阀(28)和所述第二液压排盐阀(29)之间设置有盐缓存罐(8)。
4.根据权利要求3所述的一种油基切削废液的处理及分离系统，其特征在于：所述降温减压子系统包括冷凝器(11)、减压阀(12)、静态混合器(17)、气液分离罐(14)、自来水箱(9)和给水泵(10)；所述自来水箱(9)中的出水口与所述冷凝器(11)的进水口通过给水泵(10)相连接，所述冷凝器(11)的进气口与所述超临界反应器(7)的出气口相连接，所述冷凝器(11)的出气口通过减压阀(12)连接至静态混合器(17)的进气口；所述冷凝器(11)的出水口通过第一走水管路(26)连接至气液分离罐(14)，所述气液分离罐(14)的出水口通过第二走水管路(25)回连至自来水箱(9)的进水口，所述气液分离罐(14)的出气口用于排放水蒸气，所述冷凝器(11)为U型管式换热器或者浮头式换热器。
5.根据权利要求4所述的一种油基切削废液的处理及分离系统，其特征在于：所述碱液制备输送子系统包括碱液箱(15)和碱液泵(16)，所述碱液箱(15)的进水口连接至第二走水管路(25)，所述碱液箱(15)还开设有石灰进口，所述碱液箱(15)的出水口通过碱液管路(22)连接至超临界反应器(7)的碱液进口(701)，所述碱液管路(22)上设置有碱液泵(16)用于将碱液从碱液箱(15)泵入超临界反应器(7)，所述碱液管路(22)上设置有连接至静态混合器(17)的碱液管路支路(27)。
6.根据权利要求5所述的一种油基切削废液的处理及分离系统，其特征在于：所述一氧化二氮净化子系统包括高压气液分离器(13)、干燥塔(18)、吸附塔(19)、制冷剂和低温分离罐(21)；所述高压气液分离器(13)与所述静态混合器(17)相连接，所述高压气液分离器(13)上开设有残液排放口，所述高压气液分离器(13)上的气体出口连接至干燥塔(18)的气体进口，所述干燥塔(18)的气体出口连接至吸附塔(19)的气体进口，所述吸附塔(19)的气体出口连接至制冷机(20)的气体进口，所述制冷机(20)连接有低温分离罐(21)。
7.一种应用权利要求1～6所述系统的油基切削废液的处理及分离方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：油基切削废液通过管道或者罐车输送至过滤储存分离罐(4)后先进入沉降室，沉降室对油基切削废液的杂质进行沉降分离，切削废液中的铁屑、灰尘及其他杂质在沉降室中由于重力的作用沉降在沉降室底部的锥斗，油基切削废液中另一部分密度不大于水的密度的物质在过滤网的拦截作用下被拦截在沉降室，经过重力沉降和过滤网过滤后的油基切削废液通过柱塞泵(5)将其泵入到预热器(6)进行预热，油基切削废液走管程，烟气走壳程，当在开工或者反应器提供的热量不足以将切削废液的温度提升至目标温度时，则开启加热炉(3)燃烧天然气后，利用天然气燃烧产生的热量对切削废液进行加热，加热炉(3)所采用的燃烧器为低氮燃烧器，当油基切削废液中的有机物大于20％时，关闭第二气体管路(24)上设置的阀门，由油基切削废液的有机物超临界水氧化产生的能量维持自身反应；
步骤2：空气经过空气充气泵(1)吸入后经过空气充气泵(1)的压缩作用将空气压力提高至23MPa以上，再经过空气净化设备(2)的除油脱水和去除杂质后切向进入超临界反应器(7)，进入超临界反应器(7)的空气切向进入反应器内壁并以螺旋状的流线与步骤1中经过油基切削废液预处理子系统处理的切削废液进行传热传质反应，切削废液在超临界的反应条件下将切削废液中的大部分有机物氧化成二氧化碳和水，其余的小部分有机物氧化成乙酸和甲烷等气体，切削废液中的无机物则反应生成硫化氢、氯化氢和一氧化二氮；
步骤3：经过超临界反应器(7)反应产生后的气体经过油基切削废液预处理子系统中的预热器(6)与油基切削废液换热，降温至120℃～180℃之后进入降温减压子系统中的冷凝器(11)，进一步将温度下降至20℃～70℃，气体降温产生的热量传热至从给水泵(10)将自来水箱(9)的水泵入冷凝器(11)的自来水，自来水走管程，气体走壳程，冷凝器(11)的出水口通过第一走水管路(26)连接至气液分离罐(14)，所述气液分离罐(14)的出水口通过第二走水管路(25)回连至自来水箱(9)的进水口，所述气液分离罐(14)的出气口用于排放水蒸气；经过降温后的气体再经过减压阀(12)将压力降至5MPa～8MPa后进入静态混合器(17)，从冷凝器(11)换热后的水和水蒸气混合物进入气液分离罐(14)进行气液分离后，水蒸气排到用户进行热能利用，分离出的水一部分输送至自来水箱(9)进行循环利用；
步骤4：气液分离罐(14)分离出的另一部分水与外部输入的石灰在碱液箱(15)中进行调制溶液，在碱液箱(15)中的搅拌器的搅拌反应后产生碱液由碱液泵(16)输送至降温减压子系统的静态混合器(17)和油基切削废液反应子系统中的超临界反应器(7)，碱液呈撞击流的形式进入超临界反应器(7)与酸性物质发生传热传质反应，使硫化氢、氯化氢和乙酸等酸性物质反应生成盐；中和反应和生成的盐在空气的三维螺旋流的切向力和自身的重力作用下带到超临界反应器(7)下部的盐分离装置(704)处，为防止盐在超临界反应器(7)的出口发生堵塞，超临界反应器(7)的底部呈先缩小后放大的锥体，生成的盐在气流作用下流到上锥斗，在重力作用下落入到倒锥形的储存室，当储存室中的盐类储存到一定高度后间歇打开第一液压排盐阀(28)和第二液压排盐阀(29)将残盐排出，打开第一液压排盐阀(28)并关闭第二液压排盐阀(29)时，将超临界反应器(7)中的盐排放至盐缓存罐(8)，当超临界反应器(7)中的残盐排除完毕后，关闭第一液压排盐阀(28)并打开第二液压排盐阀(29)，将盐缓存罐(8)中的残盐排除干净；碱液管路支路(27)连接至静态混合器(17)后，碱液和减压后的气体在静态混合器(17)进行混合反应，将气体中残余的硫化氢、氯化氢和二氧化碳中和完毕后进入一氧化二氮净化子系统；
步骤5：从降温减压子系统的静态混合器(17)中排出的气体进入高压气液分离器(13)后，将气体中的大部分水分进行分离，分离的残液达到一定液位时排出，分离后的气体进入干燥塔(18)，干燥塔(18)中填充有硅胶、13X和3A分子筛，每层分子筛的填充厚度为300mm～500mm,填料总填装高度为1500mm,气体经过干燥塔(18)脱出气体中的水分和二氧化碳等杂质，然后进入吸附塔(19)，吸附塔(19)中填充为活性炭分子筛，填充厚度为1200mm～1500mm，吸附塔(19)用于吸附气体中的烷烃，除去烷烃后的气体进入制冷机(20)，气体经过制冷机(20)将气体降温至-70℃～-90℃后进入低温分离罐(21)，未被液化的空气和氮气通过低温分离罐(21)上开设的气体出口排放到室外，液化的一氧化二氮采用瓶装应用于医学麻醉或者用于火箭的氧化剂。
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