物料的處理制造技術(shù)

一種物料處理方法，尤其是降解廢料的方法。該方法包括對(duì)等離子體噴管和熱區(qū)內(nèi)的廢料進(jìn)行熱解，物料從噴管流入熱區(qū)內(nèi)，廢物料以細(xì)小的霧狀物和／或氣體的形式輸送到噴管中，輸入方向通常橫向于等離子體穿過噴管的運(yùn)動(dòng)方向。輸入裝置所在的位置應(yīng)使得廢料能直接輸送到等離子體的中心區(qū)域，熱區(qū)是一長(zhǎng)的管子，以使得物料能夠徹底被熱解，熱區(qū)后面緊接著是冷卻區(qū)，在冷卻區(qū)物料被迅速急冷，進(jìn)入冷卻區(qū)的物料的溫度應(yīng)高于物料中ＣＯ還原成ＣＯ↓［２］的溫度。物料流體上含有顆粒碳，當(dāng)物料進(jìn)入冷卻區(qū)和／或隨后的洗滌區(qū)的堿性溶液中時(shí)，顆粒碳用于吸附殘留的有毒化合物。（*該技術(shù)在2013年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及物料的處理，如破壞有毒廢料，它既包括方法也包括裝置。參照降解廢料的實(shí)施例來(lái)具體描述本專利技術(shù)涉及的內(nèi)容是很方便的。本專利技術(shù)特別涉及、但不是僅僅涉及由化學(xué)加工、化學(xué)轉(zhuǎn)化及其類似的過程產(chǎn)生的廢棄物的處理，這些產(chǎn)物常常包含劇毒、導(dǎo)致生理活性或致癌的物質(zhì)。例如，這些產(chǎn)物中包含過氯或聚氯以及過氟或聚氟脂肪族物質(zhì)或芳香族物質(zhì)，如氯酚、二惡英和呋喃這些化合物除具有毒性以外，常常還表現(xiàn)出很高的抗化學(xué)和耐熱性。廢物破壞已成為全世界范圍內(nèi)最重要的一個(gè)問題，已經(jīng)專利技術(shù)了兩種除去有毒物質(zhì)的方法，即土壤填埋法和高溫焚燒法。在土壤填埋工藝，通常只運(yùn)用于固體，有毒物質(zhì)沒有被分解，而是簡(jiǎn)單地存放在土坑中。所設(shè)計(jì)的土坑，最好能防止由放置其中的廢料所引起的地下水污染問題。對(duì)于某些地區(qū)，這項(xiàng)技術(shù)就不適于采用，例如，存在著泄漏、滲漏等危險(xiǎn)的地區(qū)。在高溫焚燒工藝中，通常可以得到的溫度例如高達(dá)1500℃，這一溫度不足以分解所有的有毒物質(zhì)，這樣熱穩(wěn)定性最強(qiáng)的有毒物質(zhì)就會(huì)排放到大氣中。此外，焚燒過程還會(huì)促使生成另外的二噁英和呋喃，于是它們也會(huì)被排放到大氣中。以上所描述的每一種方法都存在缺點(diǎn)。本專利技術(shù)的目的是提供一種改進(jìn)的物料處理方法和裝置。本專利技術(shù)的另一個(gè)目的是提供一種有效而簡(jiǎn)便的破壞有毒廢物的方法。本專利技術(shù)的再一個(gè)目的是提供一種合適的廢物降解設(shè)備。本專利技術(shù)的另一個(gè)目的是提供一種廢物降解的方法以及實(shí)施該方法的設(shè)備，該設(shè)備可以用于或靠近廢料產(chǎn)生的現(xiàn)場(chǎng)。本專利技術(shù)的物料處理方法，其特征是將物料引入一個(gè)熱解器，高溫處理一段時(shí)間，足以基本上實(shí)現(xiàn)完全降解，然后，使物料離開熱解器，并經(jīng)歷一個(gè)迅速急冷過程。本方法的一個(gè)方面是使急冷后的物料進(jìn)到一個(gè)設(shè)施中，在此殘留的有毒化合物被吸附在固體載體物質(zhì)上，以使得能將它們與物料主體分開。最好上述固體載體物質(zhì)是顆粒碳，而且最好上述碳是在熱解器中處理廢物料的過程中形成的。被處理的物料可以是液態(tài)式，它在引入熱解器時(shí)被霧化。另外，物料也可以是固體顆粒形式或氣態(tài)形式。最好熱解器包括一高能電熱等離子體，將霧化了的物料注入等離子體中，以分解構(gòu)成物料的分子。這種降解速度應(yīng)當(dāng)借助于等離子體的溫度進(jìn)行控制，至少部分地得到控制。最好物料以流體的形式離開等離子弧，穿過一個(gè)熱區(qū)，在該熱區(qū)中，物料的溫度保持在足夠高的范圍，以繼續(xù)進(jìn)行在等離子體中開始的熱解過程。如在下文所述的幾種方法中可以實(shí)現(xiàn)。確定在熱區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間，以便增加物料流體中所有分子完全分解的可能性，一種特殊物料被加熱的時(shí)間越長(zhǎng)，這種耐高溫物質(zhì)分解的可能性就越大。通常，溫度越高，分解進(jìn)行的速度就越快。物料流體離開熱區(qū)以后，在冷卻區(qū)用一急冷過程使物料冷卻，急冷的速度最好合適，以防止游離離子再化合，或者至少降低至最小程度。如上所述，殘留的有毒化合物可以通過吸附在顆粒碳上而從物料流體中分離出來(lái)，通過對(duì)這種顆粒碳進(jìn)行進(jìn)一步處理來(lái)分解這些殘留的有毒化合物。本方法的一種最好方式是用一根管子(下文稱行程管)限定一個(gè)上文所述的熱區(qū)，物料流體穿過該管從等離子弧進(jìn)入冷卻區(qū)。物料流體最好從等離子區(qū)流出后直接進(jìn)入該管。行程管的直徑和構(gòu)造對(duì)本方法的效率有一定影響，這點(diǎn)下文將要討論。如上所述，物料如廢物料的熱解會(huì)產(chǎn)生顆粒碳，如碳黑或活性碳，這些顆粒會(huì)影響物料的后續(xù)處理，例如，這些顆粒會(huì)堵塞或部分堵塞行程管。當(dāng)被處理的物料主要包括碳?xì)浠衔飼r(shí)尤其會(huì)出現(xiàn)這種情況。然而，當(dāng)物料主要含氧的有機(jī)化合物時(shí)，則不會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)生過多顆粒碳的問題。該方法的一個(gè)方面是向等離子體中注入氧氣，使它與可能生成的顆粒碳相反應(yīng)，由此產(chǎn)生氣態(tài)的碳化物，同時(shí)伴隨著放出熱量。因此，這種附加的氧氣可以降低物料流體中固態(tài)碳的濃度，使后續(xù)的物料處理更容易進(jìn)行，例如使物料流體穿過一行程管。此外，所釋放的熱量幫助將物料流體的溫度維持在足夠高的范圍內(nèi)，以使得當(dāng)物料流過行程管時(shí)，阻止再化合生成有毒的化合物。通過在一惰性載體液體中稀釋被處理的物料，固態(tài)碳轉(zhuǎn)化成氣態(tài)碳化物，而需要在被處理的物料中加入氧氣的量可以被取消或者至少是減少。該惰性載體液體流經(jīng)裝置時(shí)不會(huì)影響反應(yīng)動(dòng)力，載體液體會(huì)有效地降低來(lái)自等離子的物料流體中顆粒碳的重量百分比濃度。更完美地，應(yīng)當(dāng)控制惰性載體液體的加入量，以將顆粒碳的重量百分比濃度降低到一合適的濃度，即在不加任何氧氣也可避免裝置堵塞的濃度。在某些情況下，如從行程管流出的物料流體中顆粒碳的濃度可能會(huì)堵塞或部分堵塞冷卻區(qū)和/或冷卻區(qū)后面的其他裝置，盡管如上所述，在等離子體中加入了氧氣，這種情況還會(huì)出現(xiàn)。為克服這一問題，本專利技術(shù)的一種方法是在流出行程管的流體中再加入氧氣，使得它與顆粒碳相反應(yīng)，由此降低物料流體中顆粒碳的濃度。氧氣與碳的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所放出的熱量有助于在對(duì)物料流體進(jìn)行急冷之前，將物料流體的溫度維持在一適當(dāng)高的溫度。這種高溫可以抑制離子再化合形成有毒的化合物。最好，在冷卻區(qū)提供一個(gè)非常急劇的溫度梯度。經(jīng)冷卻后的物料進(jìn)入堿性溶液中，促使酸性殘余的有毒化合物吸附在載體物質(zhì)上，例如顆粒碳上。這樣，逃過熱解器的有毒化合物，或者在熱解器之后再化合形成的有毒化合物，可以被分離在顆粒碳上，用任何合適的裝置，可以將這些顆粒從殘余的被處理物料中分離出來(lái)，例如，通過過濾進(jìn)行分離。可以對(duì)分離出來(lái)的吸附有有毒化合物的顆粒碳進(jìn)行進(jìn)一步處理，以離解出有毒化合物，例如，對(duì)這些顆粒進(jìn)行處理，以使有毒化合物解吸到一液體中，隨后將該液體循環(huán)回本流程中。另上方面，也可以用土壤填埋的方式對(duì)這些顆粒碳進(jìn)行處置，在任何情況下，采用哪種方法通常取決于顆粒碳上有毒化合物的濃度。本專利技術(shù)的另一方面是提供了一種物料處理設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)熱解器，該熱解器有一產(chǎn)生等離子體弧的裝置，一個(gè)在上述弧區(qū)之外容納等離子體的裝置，以及一個(gè)將物料的細(xì)小霧狀物和/或氣體形式引入上述熱解器中的裝置，該物料輸入裝置位于或者鄰近上述弧所在的區(qū)域，上述熱解器有一個(gè)物料出口，和一個(gè)急冷裝置，該急冷裝置位于或者鄰近上述出口處。下面參照附圖將對(duì)本專利技術(shù)的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，然而，附圖只能說(shuō)明本專利技術(shù)是如何應(yīng)用的，不能用附圖所示各種特征的特殊結(jié)構(gòu)和布置限定本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)一種方法的流程圖。圖2是用在如圖1所示流程中的一種熱解器的示意剖面圖。圖3是用在如圖2所示的設(shè)備中的行程管的半示意性的橫截面圖。圖4是用在如圖2所示的設(shè)備中的另一種行程管的半示意性的橫截面圖。圖5表示的是用在本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中的設(shè)備的示意圖。圖1中，線1表示待處理的物料送入熱解器2中的通路，可以以任何合適的形式將物料送入熱解器2中，但是最好是以液體的細(xì)小霧狀物和/或固體顆粒的形式，或以氣體形式，或者這種細(xì)小霧狀物與氣體相結(jié)合的形式。此外，最好是在一定壓力下將物料送入熱解器2。事實(shí)上，物料是以液體流體的形式沿通路1流動(dòng)的，此液體流體可以在注入熱解器2處被霧化，或在注入熱解器2之前直接被霧化。霧化時(shí)可以采用任何合適的噴咀或其他裝置，最好，霧化產(chǎn)生的液滴的直徑為100微米或更小些。尤其是，液滴應(yīng)當(dāng)足夠小，以使液滴能夠徹底地得到熱解。如果液滴太大，在熱解器2中的條件下，液滴表面只能被炭化。如果進(jìn)入熱解器2的物料是固體顆粒霧狀物的形式或者包含的霧狀物，那么由于上述原因，這些固體顆粒的尺寸應(yīng)當(dāng)足夠小。通常，顆粒的直徑小于或等于100微米是令人滿意本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種物料處理方法，包括下列步驟，在熱解器中產(chǎn)生等離子體，將被處理的物料以細(xì)小噴霧和／或氣體的形式引入上述等離子體中，在上述熱解器中，將物料的溫度維持在很高的溫度，以便使上述物料基本上被徹底熱解，將上述物料以一流體的形式從上述熱解器的出口排出，在上述出口處或者在鄰近上述出口處的地方使上述物料體迅速急冷，以防止生成不希望有的付產(chǎn)品。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：RT迪牧，TN卡尼，IM奧格爾維，AE茫迪，PD澤曼切夫，AI維特，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)研究組織，西登斯拉穆塞特有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：AU[澳大利亞]