Способ обезвреживания органических отходов и нефти


 


Владельцы патента RU 2527238:

Общество с ограниченной ответственностью "Уникат" (RU)

Изобретение относится к способам обезвреживания беспламенным сжиганием жидких органических отходов и нефти, содержащей серу, в кипящем слое катализатора и может быть использовано в химической, нефтехимической, лесохимической, атомной промышленности и теплоэнергетике. Способ осуществляется путем окисления жидких органических отходов или нефти, содержащей серу, кислородом воздуха в аппарате кипящего слоя с погруженным в слой теплообменником, с улавливанием кислых газов щелочным адсорбентом при температуре 700-750°C. Причем окисление жидких органических отходов или нефти, содержащей серу, а также улавливание кислых газов щелочным адсорбентом проводят в организованном кипящем слое смеси катализатора глубокого окисления веществ и инертного материала в соотношении 10-20 мас.% и 90-80 мас.%, соответственно. Способ позволяет снизить износ катализатора, упростить технологию обезвреживания жидких органических отходов или нефти, содержащей серу, при отсутствии вторичных загрязнителей. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 7 пр.

 

Изобретение относится к способам обезвреживания беспламенным сжиганием жидких органических отходов нефти, содержащей серу, в кипящем слое катализатора и может быть использовано в химической, нефтехимической, лесохимической, атомной промышленности и теплоэнергетике.

Известен способ огневого обезвреживания горючих и жидких негорючих отходов. Способ включает подготовку поступающих отходов к обезвреживанию, разогрев аппарата до достижения требуемой температуры сжиганием природного газа, термическое обезвреживание отходов, подачу растворов щелочных реагентов в зону обезвреживания отходов, испарительное охлаждение высокотемпературных газообразных продуктов обезвреживания, сухую пылеочистку газов перед их выбросом в атмосферу (Бернадинер М.Н., Жижин В.В., Иванов В.В. Термическое обезвреживание промышленных органических отходов Московского региона // Экология и промышленность России, 2000, 4. - с.17-21). Недостатками способа является высокая температура обезвреживания органических отходов 950-1200°C и, как следствие, образование расплава минеральных солей.

Известен способ сжигания органических отходов путем окисления кислородом воздуха в аппарате кипящего слоя с последующим улавливанием кислых газов щелочным адсорбентом (Масанов О.Л. Некоторые особенности сжигания органических радиоактивных отходов в аппарате с кипящим слоем // Атомная энергия, т.79, вып.2, август 1995, - с.93-97). Недостатком данного способа является подача в кипящий слой инертного материала кислорода, что значительно удорожает обезвреживание отходов, и раствора нитратов, что приводит к затратам на испарение растворов и загрязнению отходящих газов оксидами азота вследствие термического распада азотной кислоты и нитратов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ обезвреживания органических отходов путем окисления кислородом воздуха в аппарате кипящего слоя с последующим улавливанием кислых газов щелочным адсорбентом (RU 2209646, A62D 3/00, B01J 8/18, 29.03.2003). Органические отходы, содержащие экстракционные смеси, предварительно разделяют на экстрагент и разбавитель введением легкопиролизуемого вытеснителя. Разбавитель окисляют в нижней части двухзонного реактора в кипящем слое катализатора при температуре 700-750°C, а окисление смеси экстрагента и вытеснителя, а также улавливание кислых газов щелочным адсорбентом проводят в верхней части двухзонного реактора в кипящем слое инертного материала при температуре 700-750°C; окисление разбавителя в кипящем слое катализатора и окисление смеси экстрагента и вытеснителя в кипящем слое инертного материала проводят попеременно. Отходящие газы дополнительно очищают от следов монооксида углерода и углеводородов на сотовом катализаторе при температуре 450-500°C. Недостатками известного способа являются необходимость дополнительной очистки дымовых газов от монооксида углерода в отдельном аппарате на сотовом катализаторе, отравление и повышенный износ катализатора, сложная система предварительного разделения органических отходов и попеременный ввод легко окисляемых и трудноокисляемых компонентов отходов в отдельно кипящие слои инертного материала и катализатора.

Задача, решаемая изобретением, состоит в снижении износа катализатора, упрощении технологии обезвреживания органических отходов, в том числе нефти, содержащей серу, при отсутствии вторичных загрязнителей.

Поставленная задача решается способом сжигания жидких органических отходов или нефти, содержащей серу, путем окисления кислородом воздуха в аппарате кипящего слоя с погруженным в слой теплообменником, с улавливанием кислых газов щелочным адсорбентом при температуре 700-750°C, окисление жидких органических отходов или нефти, содержащей серу, а также улавливание кислых газов щелочным адсорбентом проводят в организованном кипящем слое смеси катализатора глубокого окисления веществ и инертного материала в соотношении 10-20 мас.% и 90-80 мас.%, соответственно. В нижней части кипящего слоя соотношение воздуха к окисляющимся органическим веществам поддерживается α=1,0-1,05, а в верхней части α=1,05-1,2 за счет введения дополнительного количества воздуха.

В нижней и верхней части кипящего слоя поддерживают одинаковую скорость газа по сечению аппарата кипящего слоя за счет расширения корпуса аппарата в верхней части.

Способ осуществляют в каталитическом реакторе, изображенном на фигуре следующим образом.

В реактор 1 на газораспределительную решетку 7 загружают смесь катализатора глубокого окисления органических веществ и инертного материала (кварцевый или речной песок) 2. Под газораспределительную решетку 7 подают воздух через патрубок 3 для создания кипящего слоя и окисления отходов или нефти, содержащей серу. Слой разогревают до температуры 300-400°C за счет подогрева воздуха внешним теплоисточником. Затем через патрубок 4 в слой подают жидкие отходы или нефть, содержащую серу, а через патрубок 5 щелочной адсорбент (например, карбонат кальция). Температуру в слое доводят до температуры 700-750°C за счет окисления отходов. После достижения температуры 700°C внешний теплоисточник отключают. Температуру в слое поддерживают 700-750°C за счет съема избытка теплоты окисления отходов или нефти, содержащей серу, теплообменником 10. В теплообменник 10 подают холодную воду через патрубок 11 от потребителей. Горячую воду через патрубок 12 направляют на использование потребителям (теплоснабжение и горячее водоснабжение). Дымовые газы через патрубок 6 направляют на очистку от пыли в циклон и фильтр и далее сбрасывают в атмосферу. Кипящий слой организован малообъемными насадками 8 и 9, которые разбивают крупные газовые пузыри, образующиеся в слое, и обеспечивают хороший массообмен между газом и частицами катализатора и щелочного адсорбента. Выделяющиеся при сжигании отходов или нефти, содержащей серу, кислые газы (SOX, HCl, Р2О5) связываются с частицами щелочного адсорбента СаО в сульфаты, хлориды или фосфаты кальция и улавливаются в циклоне и на фильтре. Частицы СаО образуются при разложении СаСО3 в нижней зоне псевдоожиженного слоя. Адсорбирующиеся на поверхности катализатора кислые газы удаляются за счет окислительно-восстановительных реакций компонентов органических топлив и кислорода воздуха в нижней зоне аппарата и далее также связываются СаО. Органические компоненты отходов или нефти окисляются на поверхности катализатора до продуктов глубокого окисления (СО2 и Н2О). В нижней зоне при стехиометрических соотношениях отходов к кислороду воздуха α=0,95-1,05 возможно образование промежуточных продуктов окисления (СО, СН4 и др.), которые затем доокисляются в верхней части слоя при α=1,05-1,2 за счет подвода дополнительного воздуха через патрубок 13. Степень истирания катализатора глубокого окисления, например, смешанного хромита меди и магния, нанесенного на оксид алюминия, существенно ниже, чем степень истирания кварцевого или речного песка - 0,4-0,5 мас.% в сутки и 0,8-1,0 мас.% в сутки, соответственно. При использовании смеси песка и катализатора в соотношении 80-90 мас.% песка и 10-20 мас.% катализатора степень истирания катализатора уменьшается до 0,02-0,04 мас.% сутки. Это позволяет существенно уменьшить загрязнение твердых продуктов обезвреживания отходов катализаторной пылью, содержащей соединения хрома.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (прототип).

В реактор, состоящий из корпуса диаметром 80 мм в нижней части и 100 мм в верхней, загружают 2.5 л катализатора глубокого окисления органических веществ с диаметром гранул 2-3 мм и 2,5 л инертного материала (кварцевый песок) с размером частиц 0.5-0.8 мм. Под газораспределительную решетку подают воздух через патрубок для создания кипящего слоя и окисления топлива в количестве 10 м3/ч. За счет различия в размере частиц катализатора и инертного материала кипящий слой разделяется на две зоны - зона кипения катализатора (нижняя зона) и зона кипения инертного материала (верхняя зона). Внешним электроподогревателем нагревают слой катализатора до 300-400°C. Затем насосом через патрубок подают в нижнюю часть слоя керосин в количестве 0.16 кг/ч. При достижении температуры в слое 700°C в верхнюю часть слоя подают трибутилфосфат в количестве 0.22 кг/ч. Одновременно в нижнюю часть реактора вводят щелочной адсорбент (кальцит с размером частиц 50-100 мкм) в количестве 0.12 кг/ч, а электроподогреватель отключают. В верхней части слоя расположен теплообменник змеевикового типа, охлаждаемый холодной водой. Температуру в слое регулируют количеством воды, подаваемой на охлаждение в теплообменник, и поддерживают на уровне 700-750°C. Коэффициент избытка воздуха α=2.0. Содержание токсичных веществ в отходящих газах: СО - 800-1000 мг/м3, NOx - 5 мг/м3, SOx - 0 мг/м3. Степень истирания катализатора составляет 0,4 мас.% в сутки.

Пример 2. Аналогичен примеру 2.

В реактор, состоящий из корпуса диаметром 80 мм в нижней части и 100 мм в верхней, загружают 5 л катализатора глубокого окисления органических веществ с диаметром гранул 2-3 мм, т.е. в нижней и верхней находится кипящий слой катализатора. Коэффициент избытка воздуха α=2.0. Содержание токсичных веществ в отходящих газах: СО - 30 мг/м3, NOx - 5 мг/м3, SOx - 0 мг/м3. Степень истирания катализатора составляет 0,4 мас.% в сутки.

Пример 3. Иллюстрирует предлагаемое изобретение.

В реактор, состоящий из корпуса диаметром 80 мм в нижней части и 100 мм в верхней, загружают 5 л смеси катализатора глубокого окисления органических веществ с диаметром гранул 2-3 мм и гранулы речного песка с диаметром 1-2 мм. Соотношение песка и катализатора в смеси 80% и 20%, соответственно. Под газораспределительную решетку подают воздух через патрубок (3) для создания кипящего слоя и окисления топлива в количестве 10 м3/ч. Внешним электроподогревателем нагревают слой катализатора до 300-400°C. Затем насосом через патрубок подают в слой нефть, содержащую серу, в количестве 0.76 кг/ч. При достижении температуры в слое 700°C электроподогреватель отключают. В верхней части слоя расположен теплообменник змеевикового типа, охлаждаемый холодной водой. Температуру в слое регулируют количеством воды, подаваемой на охлаждение в теплообменник, и поддерживают на уровне 700-750°C. Кипящий слой организован организующими решетками в нижней части и в зоне теплообмена. Материал решеток - нержавеющая сталь. Для связывания кислых продуктов (оксидов серы) в реактор через патрубок подают щелочной адсорбент (кальцит с размером частиц 50-100 мкм) при весовом соотношении кальцит/S не менее 3.44. Коэффициент избытка воздуха α=1.05-1.20. Содержание токсичных веществ в отходящих газах: СО - 30 мг/м3, NOx - 5 мг/м3, SOx - 0 мг/м3. Степень истирания катализатора составляет 0,04 мас.% в сутки.

Пример 4. Аналогичен примеру 3.

В реактор, состоящий из корпуса диаметром 80 мм в нижней части и 100 мм в верхней, загружают 5 л смеси катализатора глубокого окисления органических веществ с диаметром гранул 2-3 мм и гранулы речного песка с диаметром 1-2 мм. Соотношение песка и катализатора в смеси 90% и 10%, соответственно. Коэффициент избытка воздуха α=1.05-1.20. Содержание токсичных веществ в отходящих газах: СО - 30 мг/м3, NOx - 5 мг/м3, SOx - 0 мг/м3. Степень истирания катализатора составляет 0,02 мас.% в сутки.

Пример 5. Аналогичен примеру 4.

Сжигание нефти, содержащей серу, проводят при коэффициенте избытка воздуха α=1.0-1.05. Содержание токсичных веществ в отходящих газах: СО - 200-400 мг/м3, NOx - 4 мг/м3, SOx - 0 мг/м3. Степень истирания катализатора составляет 0,02 мас.% в сутки.

Пример 6. Аналогичен примеру 5.

Сжигание нефти, содержащей серу, проводят в нижней части реактора при коэффициенте избытка воздуха α=1.0-1.05. В верхней части реактора за счет подвода дополнительного воздуха поддерживают коэффициент избытка воздуха α=1.05-1.20. Содержание токсичных веществ в отходящих газах: СО - 30 мг/м3, NOx - 4 мг/м3, SOx - 0 мг/м. Степень истирания катализатора составляет 0,02 мас.% в сутки.

Пример 7. Аналогичен примеру 6.

В нижнюю часть слоя подают смесь органических отходов, например, керосина и трибутилфосфата, в количестве 0.16 кг/ч и 0.22 кг/ч, соответственно. Содержание токсичных веществ в отходящих газах: СО - 30 мг/м3, NOx - 4 мг/м3, SOx - 0 мг/м3. Степень истирания катализатора составляет 0,02 мас.% в сутки.

Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет снизить износ катализатора, упростить технологию обезвреживания органических отходов или нефти, содержащей серу, при отсутствии вторичных загрязнителей.

1. Способ сжигания жидких органических отходов или нефти, содержащей серу, путем окисления кислородом воздуха в аппарате кипящего слоя с погруженным в слой теплообменником, с улавливанием кислых газов щелочным адсорбентом при температуре 700-750°C, отличающийся тем, что окисление жидких органических отходов или нефти, содержащей серу, а также улавливание кислых газов щелочным адсорбентом проводят в организованном кипящем слое смеси катализатора глубокого окисления веществ и инертного материала в соотношении 10-20 мас.% и 90-80 мас.%, соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в нижней части кипящего слоя соотношение воздуха к окисляющимся органическим веществам поддерживается α=1,0-1,05, а в верхней части α=1,05-1,2 за счет введения дополнительного количества воздуха.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в нижней и верхней части кипящего слоя поддерживают одинаковую скорость газа по сечению аппарата кипящего слоя.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к катализаторам. Описан способ приготовления катализатора сжигания топлива в псевдоожиженном слое на основе мартеновского шлака, в котором гранулы мартеновского шлака подвергают обработке парами воды при температуре максимального выделения водорода с последующим нанесением на поверхность шлака компонентов катализатора полного окисления, содержащих оксиды переходных металлов или их смеси.

Настоящее изобретение относится к реактору с кипящим слоем. Описан реактор (10) с кипящим слоем, содержащий нижнюю часть (12), верхнюю часть (16) и боковые стенки (30.1, 30.2, 30.3, 30.4), вертикально проходящие между нижней частью и верхней частью, образующие реакционную камеру (20) реактора с кипящим слоем, причем, по меньшей мере, одна боковая стенка (30.2) реакционной камеры образует, по меньшей мере, одно вертикальное углубление (34) в реакционной камере (20), причем углубление образует пространство снаружи боковой стенки реактора, углубление образовано частью боковой стенки (30.2), выступающей от плоскости (32) боковой стенки к реакционной камере, упомянутая часть боковой стенки содержит, по меньшей мере, две вертикальные углубленные части стенки, отклоняющиеся от плоскости упомянутой боковой стенки у вертикальных линий с расстоянием, по меньшей мере, 1 м друг от друга, причем боковые стенки и, по меньшей мере, одно углубление образованы из стенок водяных труб, к которым может переноситься тепло из реакционной камеры.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при экологически безопасной выработке пара для получения электроэнергии и теплоснабжения потребителей.
Изобретение относится к области каталитического сжигания топлив, а именно к способам приготовления элементов малообъемных каталитических насадок для осуществления сжигания газообразных, жидких и твердых топлив в организованном псевдоожиженном слое частиц инертного материала.

Изобретение относится к способам переработки осадков сточных вод, содержащих органические вещества, перед их утилизацией или захоронением и может найти применение для переработки влажных осадков сточных вод в химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной промышленности, коммунального и сельского хозяйства.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к сжиганию углеродсодержащего топлива. .

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в котлах сверхкритического давления с циркулирующим псевдоожиженным слоем. .

Изобретение относится к теплоэнергетическим установкам для утилизации углеродосодержащих отходов и может быть использовано в городских очистных сооружениях. .

Изобретение относится к созданию энергетических котлов для сжигания угольного жидкого топлива и может быть использовано в котельных коммунально-бытового хозяйства и промышленных предприятий для обогрева зданий, горячего водоснабжения и получения технологического тепла.

Изобретение относится к способу дегидрирования пропана, включающему: пропускание предварительно нагретого исходного потока пропана в реактор дегидрирования; смешивание и взаимодействие исходного потока пропана с псевдоожиженным неметаллическим катализатором, содержащим оксид циркония, в реакторе дегидрирования, который представляет собой реактор быстрого псевдоожижения с образованием потока продукта, содержащего пропилен, причем катализатор находится в реакторе при среднем времени пребывания от 15 до 45 минут; пропускание отработанного катализатора в блок регенерации катализатора с образованием потока регенерированного катализатора; и пропускание потока регенерированного катализатора в реактор дегидрирования.

Описано устройство (1) для обработки слоя (2) сыпучего материала, поддерживаемого аэрирующим днищем (3) и подвергающегося воздействию охлаждающего газа, направляемого к аэрирующему днищу (3) и проходящего вверх через аэрирующее днище (3) и слой (2) материала из лежащего ниже отделения (4), имеющего боковые стенки (5), торцевые стенки (6) и основание (7).

Изобретение относится к смешиванию регенерированного и науглероженного катализаторов. Изобретение касается устройства для контактирования регенерированного катализатора с углеводородным сырьем, содержащего лифт-реактор, в котором указанное углеводородное сырье контактирует с частицами катализатора для каталитического крекинга углеводородов в указанном углеводородном сырье, в результате чего получается газообразный продукт, состоящий из более легких углеводородов, и науглероженный катализатор; распределитель сырья; реакторную емкость; регенерационную емкость; трубопровод регенерированного катализатора; перегородку регенерированного катализатора; и трубопровод науглероженного катализатора.

Настоящее изобретение относится к способу проведения пиролиза. Описан способ проведения пиролиза с использованием бойлера, в котором материал носителя, полученный из процесса горения (1) в псевдоожиженном слое бойлера, рециркулируют обратно в процесс горения в ходе проведения процесса пиролиза (4b), в котором его смешивают с твердым топливом и далее выделяют из полученной смеси конденсируемые газообразные вещества за счет тепла, полученного от горячего материала носителя, который движется в процессе горения (1) попутно отходящим газам, после чего его отделяют от отходящих газов в сепараторе (3), и движется между сепаратором и процессом горения за счет сил гравитации в процесс пиролиза (4b), где конденсируемые газообразные вещества выделяют за счет эффекта псевдоожижения из указанной выше смеси материала носителя и топлива, после этого газообразные вещества отделяют от газового потока (7), идущего из процесса пиролиза, с переводом их в жидкую форму в виде так называемого пиролизного масла, отличающийся тем, что процесс пиролиза (4b) проводят в камере, ограниченной камерой сгорания бойлера с циркулирующим псевдоожижающим слоем и из которой материал носителя, кокс и другие горючие материалы, смешанные с материалом носителя, направляют через один или более возвратные выводные патрубки в камеру сгорания.

Изобретение относится к способу управления реактором полимеризации в псевдоожиженном слое при получении полимера. Способ включает определение отношения производительности реактора по полимеру к давлению в реакторе, задание производительности реактора по полимеру, каковая производительность на основании указанного отношения по шагу соответствует желаемому давлению в реакторе, и корректировка скоростей подачи мономеров в реактор в соответствии с указанной заданной производительностью.

Изобретение относится к устройству для нагнетания потока газа в псевдоожиженный слой твердых частиц, а именно к нагнетательным форсункам, используемым в газораспределительном устройстве.

Изобретение относится к реактору с псевдоожиженным слоем. Реактор содержит корпус, тарелку, расположенную в корпусе, двигатель, функционально соединенный с тарелкой, при этом двигатель выполнен с возможностью вращения тарелки, и скребок, соединенный с тарелкой, который направляет продукт на верхней поверхности тарелки вниз через одну радиальную прорезь в тарелке при ее вращении.

Изобретение относится к способам и устройствам для проведения пиролиза и может быть использовано в химической промышленности. Способ проведения пиролиза с использованием бойлера с пузырьковым псевдоожиженным слоем включает подачу твердого топлива в пиролизное устройство (4), содержащее средства (5) подачи сжижающего газа и одно или более выходных отверстий (6) для выведения конденсируемых газообразных веществ, отделенных от пиролизуемого топлива, в конденсатор (8) через линию (7).

Изобретение относится к устройству для инжектирования сырья в дисперсию перемещающихся частиц катализатора в реакторе. Устройство содержит: множество внешних трубопроводов, каждый из которых на выходном и входном концах имеет наконечники, находящиеся в жидкостной связи с первым жидким сырьем, причем каждый из наконечников имеет множество отверстий для инжектирования сырья в реактор и наконечники образуют совокупность наконечников; и множество внутренних трубопроводов, каждый из которых имеет входной конец, входящий в соответствующий один из внешних трубопроводов, и выходной конец которого находится в жидкостной связи со вторым жидким сырьем.

Настоящее изобретение относится к реактору с кипящим слоем. Описан реактор (10) с кипящим слоем, содержащий нижнюю часть (12), верхнюю часть (16) и боковые стенки (30.1, 30.2, 30.3, 30.4), вертикально проходящие между нижней частью и верхней частью, образующие реакционную камеру (20) реактора с кипящим слоем, причем, по меньшей мере, одна боковая стенка (30.2) реакционной камеры образует, по меньшей мере, одно вертикальное углубление (34) в реакционной камере (20), причем углубление образует пространство снаружи боковой стенки реактора, углубление образовано частью боковой стенки (30.2), выступающей от плоскости (32) боковой стенки к реакционной камере, упомянутая часть боковой стенки содержит, по меньшей мере, две вертикальные углубленные части стенки, отклоняющиеся от плоскости упомянутой боковой стенки у вертикальных линий с расстоянием, по меньшей мере, 1 м друг от друга, причем боковые стенки и, по меньшей мере, одно углубление образованы из стенок водяных труб, к которым может переноситься тепло из реакционной камеры.

Изобретение относится к средствам оперативного обнаружения отравляющих веществ и токсинов и моментальной их нейтрализации. Устройство содержит микропроцессорные комплекты первого 16 и второго 22 порядка, блок памяти эталонов 17, блоки для обнаружения отравляющих веществ и токсинов, аудио-видео-систему, при этом блоки обнаружения отравляющих веществ и токсинов выполнены в виде всасывающих устройств 3-7, имеющих на выходе датчики, определяющие уровень заражения воздушной среды, выходы которых подключены к усилителям-преобразователям 11-15, выходами-входами соединенными с микропроцессорным комплектом первого порядка 16, который выходами-входами подсоединен к блоку памяти эталонов 17, блоку ввода вопросов 18 и микропроцессорному комплекту второго порядка 22, блок памяти эталонов 17 входами-выходами подключен к матричному полю 21 в виде диодной кристаллической решетки на базе жидких кристаллов, блок ввода вопросов 18 соединен входами-выходами с блоком анализа ответов 19 и блоком анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ 20, который входами-выходами подключен к блоку анализа ответов и к матричному полю 21, соединенному с входами-выходами блока ввода вопросов 18 и к микропроцессорному комплекту второго порядка 22, соединенному входами-выходами с блоком предупреждения об опасности 23, блоком анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ 20, матричным полем 21 и блоком исполнительного устройства 24 по нейтрализации отравляющих веществ и токсинов, соединенным выходами с исполнительными механизмами 25-27.
Наверх