[go: up one dir, main page]

RU2248769C2 - Method of utilizing emission gases when combusting toxic industrial wastes - Google Patents

Method of utilizing emission gases when combusting toxic industrial wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2248769C2
RU2248769C2 RU2003116202/15A RU2003116202A RU2248769C2 RU 2248769 C2 RU2248769 C2 RU 2248769C2 RU 2003116202/15 A RU2003116202/15 A RU 2003116202/15A RU 2003116202 A RU2003116202 A RU 2003116202A RU 2248769 C2 RU2248769 C2 RU 2248769C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
reactor
toxic
emission gases
exhaust gases
Prior art date
Application number
RU2003116202/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003116202A (en
Inventor
В.А. Потапов (RU)
В.А. Потапов
Original Assignee
Потапов Владимир Алексеевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Потапов Владимир Алексеевич filed Critical Потапов Владимир Алексеевич
Priority to RU2003116202/15A priority Critical patent/RU2248769C2/en
Publication of RU2003116202A publication Critical patent/RU2003116202A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2248769C2 publication Critical patent/RU2248769C2/en

Links

Landscapes

  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: waste treatment.
SUBSTANCE: invention relates to processing of toxic industrial wastes, more specifically to the process of detoxification of plant-protection chemicals with exceeded storage time or prohibited to use. Utilization of combustion gases consists in passing them through a bed of inorganic metal compound melt disposed in reactor in presence of gaseous oxidant, said inorganic metal compound being a mixture of alkali hydroxides. Gaseous oxidant preliminarily used in excess of at least 3 vol % on the total volume of emission gases is sent to the melt together with emission gases. The latter are introduced from below in such a manner as to assure their contact time with melt at least 2 sec, whereas bed of melt is extended to 0.5-0.8 reactor height.
EFFECT: achieved fullness in trapping toxic components and improved environmental condition.

Description

Изобретение относится к переработке токсичных промышленных отходов, более конкретно к процессу обеззараживания отходов средств защиты растений, в частности с истекшим сроком хранения или запрещенных к применению.The invention relates to the processing of toxic industrial waste, and more particularly to a process for the disinfection of waste of plant protection products, in particular with an expired shelf life or prohibited for use.

Известен способ утилизации хлора при переработке хлорсодержащих соединений (патент США №5678244, МКл. A 62 D 3/00, 1997 год). Способ предусматривает разложение хлорсодержащих соединений в металлическом расплаве в присутствии жидкой стекловидной фазы, включающей оксиды кальция, алюминия и кремния, с образованием неорганических комплексных соединений хлора.A known method of utilizing chlorine in the processing of chlorine-containing compounds (US patent No. 5678244, MKL. A 62 D 3/00, 1997). The method involves the decomposition of chlorine-containing compounds in a metal melt in the presence of a liquid glassy phase, including oxides of calcium, aluminum and silicon, with the formation of inorganic complex compounds of chlorine.

Недостатками способа являются технологическая сложность проведения процесса в металлическом расплаве, что обусловливает высокие температуры порядка 1400-1700°С.The disadvantages of the method are the technological complexity of the process in a metal melt, which leads to high temperatures of the order of 1400-1700 ° C.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ переработки токсичных промышленных продуктов, в частности отравляющих веществ и побочных продуктов химических производств (заявка на выдачу патента РФ №95119186, МКл. A 62 D 3/00, 1997 год). Известный способ включает нагрев при температуре 1000-1700°С токсичных продуктов в присутствии газообразного окислителя в расплаве, содержащем оксиды щелочноземельных металлов. При этом выделяющиеся газообразные продукты перед удалением пропускают через слой этого же расплава. Температуру расплава поддерживают путем непосредственного пропускания через него электрического тока, газообразный окислитель подогревают путем пропускания через него электрического заряда. В качестве расплава используют отвальные металлургические шлаки.Closest to the proposed technical solution is a method of processing toxic industrial products, in particular toxic substances and by-products of chemical industries (application for the grant of a patent of the Russian Federation No. 95119186, MKL. A 62 D 3/00, 1997). The known method involves heating toxic products in the presence of a gaseous oxidizing agent in a melt containing alkaline earth metal oxides at a temperature of 1000-1700 ° C. In this case, the gaseous products released are passed through a layer of the same melt before removal. The temperature of the melt is maintained by directly passing an electric current through it, the gaseous oxidizer is heated by passing an electric charge through it. The waste metallurgical slag is used as the melt.

К недостаткам известного способа относится следующее. Ведение процесса при температуре 1000-1700°С, во-первых, обусловливает повышенное давление паров образующихся токсичных соединений, что в свою очередь требует дополнительных очистных сооружений; во-вторых, приводит к повышенным энергетическим затратам, резкому снижению долговечности футеровки реактора. Использование прямого нагрева расплава путем пропускания электрического тока предполагает применение графитовых (угольных) электродов, которые под воздействием газа-окислителя будут активно окисляться, следовательно, необходимо их постоянное наращивание. Кроме того, узел ввода электродов выполнен герметичным для поддержания необходимого уровня расплава, что приводит к усложнению конструкции и снижению надежности.The disadvantages of this method include the following. The process at a temperature of 1000-1700 ° C, firstly, causes increased vapor pressure of the resulting toxic compounds, which in turn requires additional treatment facilities; secondly, it leads to increased energy costs, a sharp decrease in the durability of the lining of the reactor. The use of direct heating of the melt by passing an electric current involves the use of graphite (carbon) electrodes, which will be actively oxidized under the influence of an oxidizing gas, therefore, their constant growth is necessary. In addition, the site of entry of the electrodes is sealed to maintain the required level of the melt, which leads to a complication of the design and a decrease in reliability.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать технологически простой и экологически надежный способ утилизации отходящих газов при сжигании токсичных промышленных отходов.Thus, the authors were faced with the task of developing a technologically simple and environmentally reliable method of utilizing exhaust gases during the burning of toxic industrial waste.

Поставленная задача решена в предлагаемом способе утилизации отходящих газов при сжигании токсичных промышленных отходов путем пропускания их через слой расплава неорганического соединения металла, находящегося в реакторе, в присутствии газа-окислителя. В качестве неорганического соединения металла используют смесь гидроксидов щелочных металлов, а газ-окислитель, предварительно поданный с избытком не менее 3 объем.% при дожигании отходов, направляют в расплав вместе с отходящими газами, при этом отходящие газы подают снизу так, чтобы время контакта с расплавом составляло не менее 1 с, а слой расплава равен 0,5-0,8 от высоты реактора.The problem is solved in the proposed method for the disposal of exhaust gases during the burning of toxic industrial waste by passing them through a melt layer of an inorganic metal compound in the reactor in the presence of an oxidizing gas. As an inorganic metal compound, a mixture of alkali metal hydroxides is used, and the oxidizing gas preliminarily supplied with an excess of at least 3 vol.% During waste afterburning is sent to the melt together with the exhaust gases, while the exhaust gases are supplied from below so that the contact time with the melt was at least 1 s, and the melt layer was 0.5-0.8 of the height of the reactor.

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способ утилизации отходящих газов при сжигании токсичных промышленных отходов, в котором отходящие газы пропускают через расплав, содержащий смесь гидроксидов щелочных металлов, а газ-окислитель, предварительно поданный с избытком не менее 3 объем.% к общему объему отходящих газов при дожигании отходов, направляют в расплав вместе с отходящими газами, при этом отходящие газы подают снизу так, чтобы время контакта с расплавом составляло не менее 1 с, а слой расплава равен 0,5-0,8 от высоты реактора.Currently, from the patent and scientific literature there is no known method for the disposal of exhaust gases during the burning of toxic industrial waste, in which the exhaust gases are passed through a melt containing a mixture of alkali metal hydroxides, and the oxidizing gas, previously supplied with an excess of at least 3 volumes. % of the total volume of off-gas during the afterburning of waste is sent to the melt together with the off-gases, while the off-gases are fed from below so that the contact time with the melt is at least 1 s and the melt layer equal to 0.5-0.8 of the height of the reactor.

Высокотемпературное сжигание является наиболее эффективным методом обезвреживания токсичных отходов, в частности средств химической защиты растений - пришедшие в негодность пестициды, инсектициды и др. Отходы подвергают интенсивному термическому воздействию, в результате которого происходит процесс термоокислительной деструкции сложных веществ, идут процессы пиролиза с выходом летучих продуктов, обладающих токсическими свойствами. Образующиеся продукты сгорания отходов дополнительно дожигают в окислительной среде до практически полного разложения хлорорганических. и других вредных газообразных химических соединений до простых окислов. Отходящие дымовые газы содержат НСl, Cl2, SO2, NOx, CO, CO2, N2, O2, Н2О - продукты пиролиза токсичных веществ, которые для полной конверсии утилизуют предлагаемым способом путем пропускания через расплав, содержащий смесь гидроксидов щелочных металлов.High-temperature combustion is the most effective method of neutralizing toxic wastes, in particular plant protection products - pesticides, insecticides, etc. that have become unusable. Waste is subjected to intense thermal treatment, which results in the process of thermo-oxidative destruction of complex substances, and pyrolysis with the release of volatile products possessing toxic properties. The resulting waste combustion products are additionally burned in an oxidizing environment until the organochlorine decomposition is almost complete. and other harmful gaseous chemical compounds to simple oxides. The exhaust flue gases contain Hcl, Cl 2 , SO 2 , NO x , CO, CO 2 , N 2 , O 2 , H 2 O - toxic substances pyrolysis products that are disposed of for the complete conversion by the proposed method by passing through a melt containing a mixture of hydroxides alkali metals.

Отработанный расплав будет содержать Nacl, KCl, Na2SO4, K2SO4, NaNO3, КNО3. При этом для полного улавливания всех токсичных компонентов необходимо соблюдение режимов и параметров предлагаемого способа. Так, если избыток газа-окислителя задать в процессе дожигания отходов менее 3 объем.%, то при поступлении его с отходящими газами в расплав количество окислителя будет недостаточным для полного переведения сульфитов и нитритов щелочных металлов в сульфаты и нитраты соответственно, а также для окисления оксида азота (II) в NO2, также необходимого для переведения нитритов в нитраты. Процесс поглощения расплавом всех токсичных компонентов идет наиболее полно, обеспечивая практически их полное улавливание, при подаче отходящих газов и газа-окислителя снизу, при этом время контакта с расплавом составляло не менее 1 с, а слой расплава равен 0,5-0,8 от высоты реактора.The spent melt will contain Nacl, KCl, Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , NaNO 3 , KNO 3 . Moreover, for the full capture of all toxic components, it is necessary to comply with the modes and parameters of the proposed method. So, if the excess oxidizing gas is set to less than 3 volume% during the afterburning of waste, then when it enters the melt with exhaust gases, the amount of oxidizing agent will be insufficient for the complete conversion of alkali metal sulfites and nitrites to sulfates and nitrates, respectively, as well as for oxide oxidation nitrogen (II) to NO 2 , also necessary for the conversion of nitrites to nitrates. The process of absorption of all toxic components by the melt proceeds most fully, ensuring almost complete capture of them when the exhaust gases and oxidizing gas are supplied from below, while the contact time with the melt is at least 1 s, and the melt layer is 0.5-0.8 from reactor heights.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом.The proposed method can be implemented as follows.

Отходящие газы вместе с газом-окислителем, избыток, заданный при дожигании отходов, которого составляет не менее 3 объем.%, подают в реактор, где находится расплав смеси гидроксидов щелочных металлов при температуре 600-700°С. Исходные компоненты расплава предварительно загружают в реактор. В период пуска реактора плавление исходных компонентов осуществляют с помощью пускового подогревателя, представляющего собой печь, выложенную огнеупорным кирпичом, куда вмонтированы панельные горелки, розжиг горелок осуществляют в обычном порядке. В качестве топлива используют природный газ. Исходные компоненты расплава представляют собой сыпучий продукт, который загружают в реактор постепенно по мере плавления. После разогрева реактора и полного плавления компонентов расплава подача топлива и воздуха в горелки прекращается. В подготовленный реактор производят подачу утилизируемого газа и охлаждающего воздуха. Дальнейшая работа реактора происходит в автотермическом режиме. Тепло, выделяющееся в процессе реакций, отводится охлаждающим воздухом. Утилизируемая смесь отходящих газов и газа-окислителя поступает в придонную часть реактора с расплавом, при этом высота расплава составляет 0,5-0,8 от высоты реактора. Подаваемый одновременно с газами в реактор охлаждающий воздух барботирует расплав. Отходящий из реактора газ после его контакта с расплавом в течение не менее 1 с, охлаждается в теплообменнике с целью утилизации, а затем с температурой 200-300°С поступает в охлаждающий газоход, где происходит его дальнейшее охлаждение до температуры 70-80°С, после чего водокольцевым вакуум-насосом он выбрасывается в атмосферу. По мере срабатывания расплава, а также в результате значительного увеличения в расплаве концентрации твердых примесей за счет поглощения пыли расплав необходимо заменять. Для этого прекращают подачу газа и воздуха и производят слив расплава.The waste gases together with the oxidizing gas, the excess specified during the afterburning of waste, which is at least 3 vol.%, Is fed into the reactor, where the melt of a mixture of alkali metal hydroxides is located at a temperature of 600-700 ° C. The initial components of the melt are pre-loaded into the reactor. During the start-up of the reactor, the starting components are melted using the starting heater, which is a furnace lined with refractory bricks, where panel burners are mounted, and the burners are ignited in the usual manner. Natural gas is used as fuel. The initial components of the melt are a free-flowing product that is loaded into the reactor gradually as it melts. After warming up the reactor and completely melting the components of the melt, the supply of fuel and air to the burners stops. Utilized gas and cooling air are supplied to the prepared reactor. Further operation of the reactor occurs in autothermal mode. The heat released during the reactions is removed by cooling air. The utilized mixture of exhaust gases and oxidizing gas enters the bottom of the reactor with the melt, while the height of the melt is 0.5-0.8 of the height of the reactor. The cooling air supplied simultaneously with the gases to the reactor sparges the melt. The gas leaving the reactor after it has been in contact with the melt for at least 1 s is cooled in a heat exchanger for the purpose of utilization, and then with a temperature of 200-300 ° C it enters the cooling duct, where it is further cooled to a temperature of 70-80 ° C, after which it is discharged into the atmosphere by a water ring vacuum pump. As the melt is triggered, and also as a result of a significant increase in the concentration of solid impurities in the melt due to dust absorption, the melt must be replaced. To do this, stop the flow of gas and air and drain the melt.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующим примером.The proposed method is illustrated by the following example.

Пример 1. В реактор предварительно загружают сыпучую смесь 1500 кг NaOH и 1500 кг КОН, смесь нагревают до получения однородного расплава с температурой 600°С. Для разогрева и плавления расплава потребовалось 81,8 м3 природного газа. Утилизируемые отходящие дымовые газы после сжигания 20800 кг рамрода (C11H14CINO) в смеси с воздухом, расход которого при сжигании рамрода составляет 3,54 л3/кг (избыток воздуха в этом случае равен 3 объем.%), подают в реактор с расплавом. Состав дымовых газов, объем.%: N2 -73,72; СO2 - 11,14; SO2 - 0,002; H2O - 9,76; HCl - 0,28; О2 - 5,09; NOx - 0,008. Температура дымовых газов 600°С. Объемный расход - 430 м3/ч. Количество воздуха, подаваемого на охлаждение и барботаж расплава, составляет 153,1 кг/ч. После 1040 часов работы расплав в количестве 4096 кг содержит: 1631 кг NaCl, 2076 кг К2Сl, 36 кг K2SO4, 30 кг Na2SO4, 82 кг Na2СО3, 109 кг К2СО3, 61 кг NaNO3, 71 кг КNО3.Example 1. The reactor is pre-loaded with a bulk mixture of 1500 kg NaOH and 1500 kg KOH, the mixture is heated until a homogeneous melt with a temperature of 600 ° C. To heat and melt the melt, 81.8 m 3 of natural gas was required. The utilized flue gas after burning 20800 kg of ramrod (C 11 H 14 CINO) in a mixture with air, the flow rate of which when burning ramrod is 3.54 l 3 / kg (excess air in this case is 3 vol.%), Is fed to the reactor with a melt. The composition of the flue gases, vol.%: N 2 -73,72; CO 2 11.14; SO 2 0.002; H 2 O - 9.76; HCl - 0.28; O 2 - 5.09; NO x 0.008. The temperature of the flue gas is 600 ° C. The volumetric flow rate is 430 m 3 / h. The amount of air supplied for cooling and sparging of the melt is 153.1 kg / h. After 1040 hours of operation, the melt in an amount of 4096 kg contains: 1631 kg NaCl, 2076 kg K 2 Cl, 36 kg K 2 SO 4 , 30 kg Na 2 SO 4 , 82 kg Na 2 CO 3 , 109 kg K 2 CO 3 , 61 kg NaNO 3 , 71 kg KNO 3 .

Таким образом, предлагаемый способ утилизации отходящих дымовых газов при переработке промышленных отходов, в частности средств защиты растений, обеспечивает полное улавливание всех токсичных компонентов, входящих в состав обезвреживаемых отходов, и его реализация обеспечивает безопасность как для персонала, так и для окружающей среды.Thus, the proposed method for the disposal of exhaust flue gases in the processing of industrial waste, in particular plant protection products, ensures the complete capture of all toxic components that are part of the waste to be treated, and its implementation ensures safety for both personnel and the environment.

Claims (1)

Способ утилизации отходящих газов при сжигании токсичных промышленных отходов путем пропускания их через слой расплава неорганического соединения металла, находящегося в реакторе, в присутствии газа-окислителя, отличающийся тем, что в качестве неорганического соединения металла используют смесь гидроксидов щелочных металлов, а газ-окислитель, предварительно поданный с избытком не менее 3% к общему объему отходящих газов при дожигании отходов, направляют в расплав вместе с отходящими газами, при этом отходящие газы подают снизу так, чтобы время контакта с расплавом составляло не менее 1 с, а слой расплава равен 0,5-0,8 высоты реактора.A method of utilizing exhaust gases during the burning of toxic industrial waste by passing them through a melt layer of an inorganic metal compound in the reactor in the presence of an oxidizing gas, characterized in that a mixture of alkali metal hydroxides is used as the inorganic metal compound, and the oxidizing gas is preliminarily filed with an excess of at least 3% of the total volume of exhaust gases during the afterburning of waste, is sent to the melt together with the exhaust gases, while the exhaust gases are fed from below so that would contact time with the melt is not less than 1 s, and the melt layer is 0.5-0.8 height of the reactor.
RU2003116202/15A 2003-06-02 2003-06-02 Method of utilizing emission gases when combusting toxic industrial wastes RU2248769C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003116202/15A RU2248769C2 (en) 2003-06-02 2003-06-02 Method of utilizing emission gases when combusting toxic industrial wastes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003116202/15A RU2248769C2 (en) 2003-06-02 2003-06-02 Method of utilizing emission gases when combusting toxic industrial wastes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003116202A RU2003116202A (en) 2004-12-20
RU2248769C2 true RU2248769C2 (en) 2005-03-27

Family

ID=35560622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003116202/15A RU2248769C2 (en) 2003-06-02 2003-06-02 Method of utilizing emission gases when combusting toxic industrial wastes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2248769C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2357151C1 (en) * 2006-09-12 2009-05-27 Украинский Государственный Научно-Технический Центр По Технологии И Оборудованию, Обработке Металлов, Защите Окружающей Среды И Использованию Вторичных Ресурсов Для Металлургии И Машиностроения "Энергосталь" Device for thermal sterilisation of toxic chemicals
RU2441691C1 (en) * 2010-06-15 2012-02-10 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of decontamination of exit gas produced in the process of chloration of titaniferous raw material and waste disposal of exit gas decontamination

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3873670A (en) * 1972-08-14 1975-03-25 Exxon Research Engineering Co Flue gas desulfurization in molten media
RU2081642C1 (en) * 1995-11-13 1997-06-20 Акционерное общество закрытого типа "Агора Энтерпрайзис" Инк. Method of processing of toxic industrial products and device for its embodiment

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3873670A (en) * 1972-08-14 1975-03-25 Exxon Research Engineering Co Flue gas desulfurization in molten media
RU2081642C1 (en) * 1995-11-13 1997-06-20 Акционерное общество закрытого типа "Агора Энтерпрайзис" Инк. Method of processing of toxic industrial products and device for its embodiment

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2357151C1 (en) * 2006-09-12 2009-05-27 Украинский Государственный Научно-Технический Центр По Технологии И Оборудованию, Обработке Металлов, Защите Окружающей Среды И Использованию Вторичных Ресурсов Для Металлургии И Машиностроения "Энергосталь" Device for thermal sterilisation of toxic chemicals
RU2441691C1 (en) * 2010-06-15 2012-02-10 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of decontamination of exit gas produced in the process of chloration of titaniferous raw material and waste disposal of exit gas decontamination

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5298233A (en) Method and system for oxidizing hydrogen- and carbon-containing feed in a molten bath of immiscible metals
EP0603197B1 (en) Method and system for controlling chemical reaction in a molten bath
US6173002B1 (en) Electric arc gasifier as a waste processor
JPH02298717A (en) Disposal method for excavated and reclaimed material in state to be contaminated by noxious and deleterious material and plasma combustion type cupola
CN111853798A (en) Incinerator for treating waste and method for treating waste using the same
JPS625008A (en) Method of decomposing noxious organic halide
KR100529826B1 (en) Device and method for waste processing using Plasma pyrolysis
RU2338122C1 (en) Method for recycling of wastes that contain organics
JPWO2000017289A1 (en) Waste incineration method
RU2248769C2 (en) Method of utilizing emission gases when combusting toxic industrial wastes
RU2166697C1 (en) Plant for receiving moisture from air
WO2021170201A1 (en) Method and device for processing carbon soot waste
JP5716656B2 (en) Method for treating ash containing oxide of radioactive cesium
RU2135895C1 (en) Domestic waste combustion plant
US5481063A (en) Treatment of process gases containing halogenous compounds
RU2151958C1 (en) Method for thermal decontamination of solid wastes
CN115536231A (en) A kind of resource treatment method of oily sludge
RU2147713C1 (en) Method of thermal reworking of solid wastes
JP2001239248A (en) Method of heat-treating substance to be treated and treating device
CN206771369U (en) Incinerator apptss
JP6070970B2 (en) Ash processing equipment containing radioactive cesium oxide
Mosse et al. Plasma furnaces for toxic waste processing
JP3840208B2 (en) Soil treatment apparatus and treatment method
JP3962178B2 (en) Hazardous material processing method and apparatus
JP3734963B2 (en) Detoxification method for organochlorine compounds, etc. with mixed molten salt

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060603