一种有机污染物无害化处置资源化利用方法与流程

本发明涉及有机污染物处理领域，具体地说是涉及一种固液态有机污染物无害化处置资源化利用方法。

背景技术：

有机污染物种类繁多，对我国生态环境造成极大破坏，威胁着人类健康。比如精蒸馏残渣是煤化工或其他化工企业生产过程中产生的污染物，直接排放会污染土壤和水源，危及人类的生存。

目前，对有机污染物处理多是采用热解手段等，一方面对于有机污染物本身特性区别较大的特点适用性不好，另一方面对于有机污染物的处理也不彻底，不能实现无害化处置，资源化综合利用，而且能耗较高。

技术实现要素：

基于上述技术问题，本发明提出一种有机污染物无害化处置资源化利用方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种有机污染物无害化处置资源化利用方法，包括以下步骤：

(1)将有机污染物分成固态有机污染物和液态有机污染物，将固态有机污染物送入干式预处理单元，经干式预处理单元中的振动筛进行筛分，筛下物送入干式进料单元，筛上物送入破碎机破碎后继续筛分，直至筛分完毕；

将液态有机污染物送入湿式预处理单元中的原料池，先经原料池上方设置的进料筛进行筛分，筛出杂物，将杂物送入破碎机中破碎后，送入干式进料单元；原料池划分为接料池、沉降池和进料池，液态有机污染物经进料筛筛分后先进入接料池，使用抓斗机或搅拌机混合均匀，然后送入沉降池，在沉降池中加入药剂，并在沉降池底部铺设加热盘管，加热物料至60～80℃，在该温度下静置一定时间后，将顶部油品和水分通过潜水泵送入喷淋冷却单元，下部有机污染物送入进料池内；

(2)固态有机污染物的筛下物通过干式进料单元中的倾斜皮带送入顶部固体进料仓，固体进料仓底部设置干式出料口，筛下物经干式出料口送入干式布料器内，经均匀布料后进入热解析单元；

进料池中物料送入湿式进料单元，经湿式进料单元的进料泵输送至湿式布料器内，经均匀布料后进入热解析单元；

(3)将热解析单元分为预热解段和热解析段，在预热解段和热解析段中均设置有输送装置，所述输送装置为炉排、履带或链板，有机污染物平铺在输送装置上，随着输送装置移动；在预热解段和热解析段中还设置有加热装置，所述加热装置采用辐射板或辐射管为热源，或采用微波发生器为热源；

在预热解段内将有机污染物加热至80～150℃，使得有机污染物中的水分和少量的轻质油品热脱附出来，经热解析单元顶部高温气体出口进入喷淋冷却单元；经预热解段处理后的物料进入热解析段，将其升温至300～600℃，使得有机污染物中的大分子有机物受热分解，产出的高温油气，进入精馏单元；热解产出的固渣进入出渣单元；

将预热解段炉膛压力控制在正压200pa～250pa，热解析段炉膛压力控制在正压100pa～120pa，使得热解析段产出的高温油气不会进入预热解段；

(4)来自热解析段的高温油气，从精馏单元的精馏塔中下部进入精馏塔内，高温油气从下部向上通过均匀分布在精馏塔内部塔板上的开孔依次穿过各层塔板由精馏塔的塔顶排出，经过换热器后，冷凝出油品，油品部分回流进塔，剩余作为产品进入油罐储存，不凝气进入不凝气处理单元；高温油气中带出的少量粉尘和相对重质油品从塔底排出，返回进料池；

(5)喷淋冷却单元分为上下两部分，上部为喷淋冷却部分、下部为油水分离部分；来自预热解段的高温气体，通过喷淋冷却部分的喷淋冷却水直接喷淋降温，降温至60～80℃，形成油水混合物，油水混合物流入喷淋冷却单元下部进入油水分离部分，在油水分离部分中经重力沉降分离后，上部油品送入油罐，实现资源化回收；下部污水送入污水沉降单元；不凝气从喷淋冷却单元顶部进入不凝气处理单元；

(6)来自喷淋冷却单元的污水，在污水沉降单元中经重力沉降分离后，上部清水作为喷淋用冷却水循环使用，底部含尘废水，送入进料池，继续处置；

(7)出渣单元采用间接水冷夹套方式冷却固渣，将固渣降温至30～80℃后，装袋、装箱或送入渣库。

优选的，所述固体进料仓设置高低位料位报警装置，当高料位报警后，停止上料；当低料位报警时，启动上料直至高料位报警后停止。

优选的，在湿式布料器的进料口处设置有液体进料仓，在液体进料仓中设置高低位液位报警装置，当低液位报警时，暂停进料泵，以确保液体进料仓中始终有料，实现料封，防止空气进入热解析单元内；当高液位报警时，停止向液体进料仓内进料，防止有机污染物冒漏。

优选的，上述方法还包括以下步骤：来自喷淋冷却单元和精馏单元的不凝气进入不凝气处理单元，经分液、脱硫、增压处理后作为补充燃料使用。

优选的，所述沉降池中静置时间为10-48小时。

优选的，所述筛上物为大于或等于10mm的块状物料；所述筛下物为小于10mm的物料。

本发明的有益技术效果是：

本发明方法对有机污染物进行处理，不受有机污染物本身特性区别的限制，适用性强；而且本发明方法通过两步热解和精馏手段等的结合，能够对不同特性的有机污染物进行充分处理，可获得油品资源等高附加值产品，实现无害化处置和资源化综合利用。

具体地，本发明方法还具有以下优势：

1.为有机污染物的无害化处置资源化利用提供一种全新方法，而且对固态、液态等不同特性的有机污染物均能够充分处理；

2.将有机污染物变废为宝，从其中回收大量高附加值油品资源等，即实现了资源化综合利用，又降低了环境污染；

3.有机污染物采用分步热解析，并且将热解析工艺和油品精馏工艺相结合，不但能实现有机污染物的逐步完善处理，而且通过分步热解及热解与精馏的有机耦合，可实现整体性节能，降低能耗，降低运行成本；

4.采用板带式输送结构，物料随板带移动，相对静止，无粉尘产生，极大提高了油品品质，避免了精馏工段可能出现的堵塞问题；

5.采用辐射传热为主的传热方式，高温元器件与物料无直接接触，极大减少结焦，能够长周期连续稳定运行。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明方法的工艺流程图；

图2为本发明方法所涉及系统的结构原理示意图；

图3为本发明方法所采用干式布料器的结构原理示意图；

图4为本发明方法所采用湿式布料器的结构原理示意图；

图5为本发明方法中所涉及热解析装置的整体结构原理示意图；

图6为本发明方法中所涉及精馏塔的侧视结构原理示意图；

图7为本发明方法中所涉及喷淋冷却单元的结构原理示意图。

图2中：ⅰ-干式预处理单元；ⅱ-干式进料单元；ⅲ-湿式预处理单元；ⅳ-湿式进料单元；ⅴ-热解析单元；ⅵ-出渣单元；ⅶ-喷淋冷却单元；ⅷ-污水沉降单元；ⅸ-不凝气处理单元；ⅹ-精馏单元；

ⅰ-干式预处理单元，包括1-振动筛、2-出料口；

ⅱ-干式进料单元，包括3-干式进料口、4-干式出料口、5-干式布料器；

ⅲ-湿式预处理单元，包括6-接料池、7-沉降池、8-进料池；

ⅳ-湿式进料单元，包括9-泵进口、10-泵出口、11-湿式布料器；

ⅴ-热解析单元，包括12-高温气体出口、13-下料口、14-高温油气出口、15-出渣口；

ⅵ-出渣单元，包括16-渣进口、17-水冷却夹套、18-渣出口；

ⅶ-喷淋冷却单元，包括19-高温气体进口、20-油水混合物进口、21-喷淋水进口、22-不凝气出口、23-污水出口、24-油品出口；

ⅷ-污水沉降单元，包括25-污水进口、26-净水出口、27-含尘污水出口；

ⅸ-不凝气处理单元，包括28-不凝气进口、29-不凝气出口、30-填料；

ⅹ-精馏单元，包括31-高温油气进口、32-塔顶出口、33-回流口、34-塔底出口、35-换热器进口、36-换热后不凝气出口、37-塔顶油品出口。

图3中：1-叶片；2-轴一；3-轴二；

图4中：1-进料口；2-布料器横管；3-吹扫气进口；4-物料出口；

图5中：1-干式进料口；2-湿式进料口；3-预热解段；4-上层链板；5-上层辐射板；6-犁耙；7-高温气体出口；8-上层滑料板；9-下料口；10-下层链板；11-下层辐射板；12-高温油气出口；13-热解析段；14-下层滑料板；15-出料轴；

图6中：1-塔顶出口；2-除沫器；3-回流管；4-塔板；5-变径段；6-高温油气进口；7-塔底出口；

图7中：1-高温油气进口；2-喷淋水进口；3-折流板；4-不凝气出口；5-油水混合物下落口；6-破乳剂进口；7-搅拌器；8-渣水出口；9-液位计；10-油品出口；11-污水出口；12-第一挡板；13-阻流板；14-第二挡板，15-横向分隔板。

具体实施方式

结合附图，本发明提出一种有机污染物无害化处置资源化利用方法，该方法将有机污染物如精蒸馏残渣等送入预处理单元，经预处理后，采用液态进料单元或干法进料单元将其送入热解析单元，将有机污染物加热升温。本发明中将热解析单元分为两段，预热解段和热解析段，在预热解段内将有机污染物加热至80～150℃，使得有机污染物中的水分和少量的轻质油品热脱附出来，经预热解处理后的物料进入热解析段，将其升温至300～600℃，使得有机污染物中的大分子有机物受热分解，产出的高温油气，进入精馏塔，充分利用高温油气显热，无需再沸器，将精馏工艺和热解析工艺有机结合，实现系统节能，同时产出高附加值产品；热解产出的固渣送入渣库。

具体过程如下：

(1)预处理单元：针对于有机污染物本身特性区别较大特点，本方法设置干式预处理单元和湿式预处理单元。

①干式预处理单元：将固态有机污染物筛分，筛下物送入干式进料单元料仓，筛上物送入破碎机破碎后继续筛分，直至筛分完毕。

②湿式预处理单元：将液态有机污染物送入原料池，在原料池上面设置进料筛，筛出石头、砖块等杂物，将其送入破碎机中破碎后，送入干式进料单元料仓；将原料池进行功能性划分为接料池、沉降池和进料池，液态有机污染物进入接料池后，使用抓斗机或搅拌机等将其混合均匀后，送入沉降池，在沉降池中加入少量药剂，并在池底部铺设加热盘管，加热物料至60～80℃，待静置一定时间后，将顶部油品和水分通过潜水泵送入喷淋冷却单元，进行油水分离。下部有机污染物泵送入进料池内。

所述筛上物为大于10mm的块状物料；筛下物为小于10mm的物料。

(2)进料单元：将进料单元划分为干式进料单元和湿式进料单元。

①干式进料单元：来自干式预处理单元的固态有机污染物，通过大倾角皮带送入顶部料仓，料仓设置高低位料位报警，当高料位报警后，停止上料；当低料位报警时，启动上料直至高料位报警后停止。料仓底部设置倾斜输送装置，将物料送入干式布料器内，经均匀布料后进入热解析炉内。

图3为干式布料器的俯视结构原理示意图，干式布料器从中间进料，然后向两边均匀布料。

②湿式进料单元：进料池中物料，采用泵送方式送入液体进料仓，在热解析炉顶部设置湿式布料器，液体进料仓设置在湿式布料器的进料口处。通过湿式布料器使得液态有机污染物能够均匀进料，在进料仓中设置高低位液位报警，当低液位报警时，暂停进料泵，以确保进料仓中始终有料，实现料封，防止空气进入热解析炉内；当高液位报警时，停止向进料仓内进料，防止有机污染物冒漏，造成环境污染；所述进料泵为柱塞泵或混凝土泵。

图4为湿式布料器的正视结构原理示意图，经进料口进入的液体物料通过布料器横管和其上均匀布置的物料出口，进行均匀布料。

(3)热解析单元：经进料单元输送进热解析装置中，有机污染物平铺在热解析装置内的输送装置上，有机污染物随着输送装置移动，不翻滚无挤压，在处理过程中几乎无粉尘产生，解决了堵塞问题，同时油品中粉尘少品质高。将热解析装置分为两段，预热解段和热解析段，在预热解段内将有机污染物加热至80～150℃，使得有机污染物中的水分和少量的轻质油品热脱附出来，经顶部高温气体出口进入喷淋冷却单元；经预热解处理后的物料进入热解析段，将其升温至300～600℃，使得有机污染物中的大分子有机物受热分解，产出的高温油气，进入精馏塔。热解产出的固渣进入出渣装置。热解析装置内操作压力为微正压，并通过后端引风机或其他设备，将预热解段炉膛压力控制在正压或者说表压200pa左右，热解析段炉膛压力控制在表压100pa左右，使得热解析产出的高温油气不会进入预热解段。

所述热解析装置为箱式热解析炉；所述输送装置为履带、炉排或链板等；所述加热装置为辐射管、加热棒、加热板或微波加热等。

图5为热解析装置的侧视结构原理示意图，干式布料器设置在干式进料口处，湿式布料器设置在湿式进料口处，经干式布料器和湿式布料器分布均匀的固体物料和液体物料均落入上层链板上。热解析装置分为预热解段和热解析段两段，经干式布料器和湿式布料器输送进热解析装置中的有机污染物平铺在预热解段的上层链板上，当然也可以为炉排或履带上。有机污染物随着输送装置移动，不翻滚无挤压，在处理过程中几乎无粉尘产生。在预热解段内采用辐射板或辐射管为热源，或采用微波发生器，将有机污染物加热至80～150℃，使得有机污染物中的水分和少量的轻质油品热脱附出来，经顶部高温气体出口进入喷淋冷却单元。经预热解处理后的物料通过下料口进入热解析段的下层链板，随下层链板输送，在输送过程中采用辐射板或辐射管为热源，将其升温至300～600℃，使得有机污染物中的大分子有机物受热分解，产出高温油气。

(4)出渣单元：采用间接水冷夹套方式冷却，将固渣降温至30～80℃后，装袋、装箱或送入渣库。

(5)喷淋冷却单元：本单元分为上下两部分，上部为喷淋冷却部分、下部为油水分离部分，中间通过横向隔板分隔开；来自预热解段的高温气体，通过喷淋冷却水直接喷淋降温，降温至60～80℃，水和少量油冷凝为液体，油水混合物流入装置下部进入油水分离部分，在油水分离部分设置有纵向隔板；在油水分离部分中经重力沉降分离后，上部油品送入油罐，实现资源化回收；下部污水送入污水沉降单元；不凝气从装置顶部进入不凝气处理单元。

(6)精馏单元：来自热解析段的高温油气，从精馏塔中下部进入精馏塔内，在精馏塔内上下布置有多层塔板，且上下相邻塔板左右交错布置。高温油气从下部向上通过均匀分布在塔板上的开孔依次穿过各层塔板由塔顶排出，经过换热器后，冷凝出油品，油品部分回流进塔，剩余作为产品进入油罐储存，不凝气进入不凝气处理单元；高温油气中带出的少量粉尘和相对重质油品从塔底排出，返回进料池。

(7)不凝气处理单元：来自喷淋冷凝单元和精馏单元的不凝气经分液、脱硫、增压后，可以作为补充燃料使用。

(8)污水沉降单元：来自油水分离单元的污水，在污水沉降单元中经重力沉降分离后，上部清水作为喷淋用循环冷却水，中间污水排入污水罐，送至污水处理厂处置；底部含尘废水，送入进料池，继续处置。

具体地，本发明方法所采用热解析装置的结构如图5所示。所述热解析炉包括预热解段3和热解析段13，热解析段13处于预热解段3的一侧下方。在预热解段3的一端上部设置有干式进料口1和湿式进料口2，在预热解段503的内部设置有第一输送装置和第一加热装置。在预热解段的中间顶部设置有高温气体出口7，在预热解段的另一端下部设置有下料口9。预热解段通过下料口9与热解析段相连通，在热解析段的内部设置有第二输送装置和第二加热装置，在热解析段的中间顶部设置有高温油气出口12，在热解析段的一端底部设置有出料轴15，在出料轴15的下方设置有出渣口。

进一步的，上述第一输送装置和第二输送装置均采用链板，当然也可采用炉排或履带；所述第一加热装置和第二加热装置均采用辐射板或辐射管。具体地，在预热解段的内部设置有上层链板4和上层辐射板5，经预处理后的含金属污染物随上层链板4输送，并在输送过程中通过上层辐射板5进行无接触辐射加热。在上层链板的尾端设置有上层滑料板8，经预热解段处理后的物料通过上层滑料板8和下料口9进入热解析段13。在热解析段的内部设置有下层链板10和下层辐射板11，在下层链板10的尾端设置有下层滑料板14和出料轴15，经预热解后的物料落入下层链板10，并随下层链板10输送，在输送过程中通过下层辐射板11进行加热，加热分解后经过下层滑料板14、出料轴15和出渣口排出。在预热解段和热解析段的内部上方均设置有用于翻动物料的犁耙6，方便物料受热均匀。

本发明方法中所采用精馏塔的结构如图6所示。精馏塔的中下部设置有变径段5，在变径段5处设置有高温油气进口6，高温油气进口6与高温油气出口12相连通，在精馏塔的顶部设置有塔顶出口1，在精馏塔的底部设置有塔底出口7，在精馏塔的上部还设置有回流管3，回流管3与塔顶油品出口37相连接。该精馏塔无需再沸器。

本发明方法中所采用喷淋冷却单元的结构如图7所示，喷淋冷却单元包括壳体，该壳体呈卧式布置，在壳体的内部设置有横向分隔板15，所述分隔板将壳体的内部空间分隔成上下两层，上层为高温油气冷凝分离空间，下层为油水尘分离空间。在壳体的右侧上部设置有与高温油气冷凝分离空间相连通的高温油气进口1，在高温油气冷凝分离空间的内部设置有若干个折流板3，折流板3的顶部与壳体连接，折流板3的底部与分隔板之间留有空隙。所述折流板3将高温油气冷凝分离空间分隔成多个喷淋仓，在每一喷淋仓的顶部均设置有喷淋水进口2。在壳体的左侧顶部设置有不凝气出口4。所述分隔板的右端与壳体的右侧相连接，分隔板的左端与壳体的左侧之间留有空隙，形成油水混合物下落口5。该油水混合物下落口5处于不凝气出口4的下方位置处。

所述油水尘分离空间从壳体设置不凝气出口的左侧至壳体设置高温油气进口的右侧依次划分为混合仓、沉降仓和油水分离仓。所述混合仓处于油水混合物下落口5的下方。在壳体的左侧下部设置有与混合仓相连通的破乳剂进口6，在混合仓的内部设置有搅拌器7，在混合仓和沉降仓之间设置有第一挡板12。第一挡板的底端与壳体底部连接，第一挡板的顶端与分隔板之间留有空隙。在混合仓的内部且靠近第一挡板位置处设置有阻流板13，阻流板13的顶端与分隔板连接，阻流板的底端与壳体底部之间留有空隙。所述沉降仓的底部设置有渣水出口8，沉降仓与油水分离仓之间设置有第二挡板14，第二挡板14的底端与壳体底部连接，第二挡板14的顶端与分隔板之间留有空隙。在油水分离仓的内部设置有油水液位计9，在油水分离仓的底部也设置有渣水出口，在油水分离仓的一侧上部设置有油品出口10，在油水分离仓的一侧下部设置有污水出口11。

下面通过具体应用实施例对本发明作进一步说明。

原料：某地精蒸馏残渣；

组成：含水15％，含油20％，含固65％。

精蒸馏残渣虽然含液率仅为35％，但是其受热后具有一定的流动性，故采用湿式进料单元，但是由于其很难通过静置分层方法分离出液体，故精蒸馏残渣送入原料池，在原料池上面设置进料筛，筛网尺寸为10*10mm，筛出石头、砖块等杂物，将其送入破碎机中破碎后，送入干式进料单元。干式进料单元经干式布料器均匀布料至热解析装置中。将原料池进行功能性划分为接料池、沉降池和进料池，精蒸馏残渣进入接料池后，使用抓斗机或搅拌机等将其混合均匀后，送入沉降池，在池底部铺设加热盘管，加热物料至60～80℃或者根据实际情况可加热至更高温度后，将其送入进料池内。随后采用泵送方式送入液体进料仓，在热解析装置顶部设置湿式布料器，液体进料仓设置在湿式布料器的进料口处，使得精蒸馏残渣能够均匀进料。在液体进料仓中设置高低位液位报警，当低液位报警时，暂停进料泵，以确保进料仓中始终有料，实现料封，防止空气进入热解析炉内；当高料位报警时，停止向进料仓内进料，防止精蒸馏残渣冒漏，造成环境污染。精蒸馏残渣在热解析炉的处理流程如图5热解析侧视图所示，热解析炉分为预热解段和热解析段两段，经进料单元输送进热解析装置中的含油残渣平铺在预热解段的炉排、履带或链板上，含油残渣随着输送装置移动，不翻滚无挤压，在处理过程中几乎无粉尘产生。在预热解段内以辐射管或辐射板为热源，将精蒸馏残渣加热至100℃，使得精蒸馏残渣中的水分和少量的轻质油品热脱附出来，经顶部高温气体出口进入喷淋冷却单元。首先进入上部的喷淋冷却部分，通过喷淋冷却水直接喷淋降温，降温至60～80℃，水和少量油冷凝为液体，油水混合物流入装置下部进入油水分离部分，在油水分离部分中经重力沉降分离后，上部油品送入油罐，实现资源化回收，不凝气从装置顶部进入不凝气处理单元。下部污水送入污水沉降单元。在污水沉降单元中经重力沉降分离后，上部清水作为喷淋用循环冷却水，中间污水排入污水罐，送至污水处理厂处置；底部含尘废水，送入进料池，继续处置。经预热解处理后的物料进入热解析段，采用辐射板或辐射管为热源，将其升温至550℃，解析出精蒸馏残渣中油品，同时大分子有机物受热分解，产出高温油气，进入精馏塔，从精馏塔中下部进入精馏塔内，高温油气从下部向上通过均匀分布在塔板上的开孔依次穿过各层塔板由塔顶排出，经过换热器后，冷凝出油品，油品部分回流进塔，剩余作为产品进入油罐储存，不凝气进入不凝气处理单元，同来自喷淋冷却单元的不凝气共同经分液、脱硫、增压后，可以作为补充燃料使用。高温油气中带出的少量粉尘和相对重质油品从塔底排出，返回进料池。热解产出的固渣进入出渣装置，采用间接水冷夹套方式冷却，将固渣降温至60℃后，装袋、装箱或送入渣库。炉内操作压力为微正压，并通过后端引风机或其他设备，将预热解段炉膛压力控制在200pa左右，热解析段炉膛压力控制在100pa左右，使得热解析产出的高温油气不会进入预热解段。预热解段温度为120℃，热解析段温度为600℃，物料出口温度为550℃，精蒸馏残渣在炉内停留时间为40min，并可在20～150min范围内调节。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下，本领域技术人员所作出的任何等同替代方式，或明显变形方式，均应在本发明的保护范围之内。