本篇內(nèi)容筆者通過一下幾點為各位解析了有關(guān)化工固廢處理技術(shù)——微波裂解。

● 技術(shù)研究背景

● 技術(shù)實施的必要性

● 化工危險廢物的處置工藝

● 微波加熱的優(yōu)越性

● 微波裂解裝備研發(fā)和微波裂解技術(shù)

● 化工固廢微波裂解處理工藝簡介

● 主要裝備組成

技術(shù)研究背景

化工產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展硝酸、合成氨、化學(xué)肥料、氧化鐵顏料等基礎(chǔ)化工和硝基、胺基系列精細(xì)化工及醫(yī)藥、農(nóng)藥、生物化學(xué)等主要化工產(chǎn)業(yè)。根據(jù)資料查詢，全國化工產(chǎn)業(yè)園投產(chǎn)和在建企業(yè)每年可產(chǎn)生約 7750 萬噸化學(xué)危險廢物難以回收利用，其中精(蒸)餾殘渣（HW11）5560 萬噸、農(nóng)藥廢物（HW04）1500 萬噸、醫(yī)藥廢物（HW02）9000 萬噸、染料涂料廢物（HW12）1020 萬噸、有機(jī)溶劑廢物（HW06）9000 萬噸、其它化學(xué)危險廢物 200 萬噸。由此可見，固體危廢急待處理。

危險廢物的定義：危險廢物是指列入國家危險廢物名錄或根據(jù)國家規(guī)定的危險廢物鑒定標(biāo)準(zhǔn)和鑒定方法認(rèn)定的具有危險廢物特性特性的廢物。危害特性是指腐蝕性、急性毒性、浸出毒性、反應(yīng)性、污染性等。

1.1固體危險廢物的危害

危險廢物具有毒性、易燃性、爆炸性、腐蝕性、化學(xué)反應(yīng)性或傳染性，會對生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重危害。危險固體廢物的污染不象廢水、廢氣那樣敏感直觀，因此人們對危險固廢的危害認(rèn)識不足，且對其治理水平也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于對廢水、廢氣的治理?？刂莆ｋU固廢對環(huán)境和人類健康的危害，已成為當(dāng)今世界各國共同面臨的一個重大環(huán)境問題。世界各國政府對危險廢物和其他固體廢物的非法轉(zhuǎn)移和安全處置越來越嚴(yán)格。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署于1989 年 3 月通過了《控制危險廢物越境轉(zhuǎn)移及其處置的巴塞爾公約》，并于 1992 年生效，我國是《巴塞爾公約》最早締約國之一。

1.2產(chǎn)生危險廢物的行業(yè)之分布特點

根據(jù)資料顯示，基本上我國所有工業(yè)在生產(chǎn)中都會有危廢的產(chǎn)生，由此可見危廢產(chǎn)生的來源非常的廣泛。其中化學(xué)品制造以及化學(xué)原料的生產(chǎn)行業(yè)所產(chǎn)生的危廢量最為嚴(yán)重，其次是有色金屬的冶煉和石油加工及煉焦行業(yè)。從總體上看，化工行業(yè)的廢物產(chǎn)量占據(jù)了全國總量的一半以上還要多，這足以表明，在我國化工以及石油行業(yè)。冶煉加工業(yè)是危廢的主要來源。

1.3化工行業(yè)產(chǎn)生固廢的原因

1 在生產(chǎn)中，需要對原料除雜；

2 由于產(chǎn)品質(zhì)量的需要，需對反應(yīng)中的副產(chǎn)品進(jìn)行分離和除去；

3 無機(jī)化工大部分采用沉淀法，產(chǎn)生的廢渣多為無機(jī)性廢渣。而有機(jī)化工產(chǎn)生的多為 液體及漿料性質(zhì)。

1.4化工固廢的特點

1 產(chǎn)生量大，化工固體廢物的產(chǎn)生量一般為 0.1-0.3T/T,最多可達(dá) 8—12T/T;

2 危險廢物的種類多，有毒物質(zhì)含量高，危害大。如鉻渣致癌，氰渣直接中毒等；

3 再資源化潛力大，化工廢渣一般為未反應(yīng)的原料或者反應(yīng)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品。

技術(shù)實施的必要性

目前還沒有一個符合國家規(guī)范的專業(yè)的危險廢物集中處置設(shè)施，上述不能回收綜合利用的化學(xué)廢物暫時處于一種自行分散處置狀態(tài)，處置方式為簡單貯存（暫時辦法）、簡易焚燒、外運(yùn)焚燒、或直接排放，部分化學(xué)廢棄物直接混入生活垃圾，這些都存在嚴(yán)重地環(huán)境安全隱患，威脅著人民身體健康，同時也影響到當(dāng)?shù)氐耐顿Y環(huán)境和今后的可持續(xù)發(fā)展，也不符合國家有關(guān)污染環(huán)境防治，促進(jìn)危險廢物處置產(chǎn)業(yè)化的精神。

全國大多數(shù)化工園及周邊地區(qū)尚未建有危險廢棄物集中處置中心，這些化學(xué)危廢中含有大量的有害有毒物質(zhì)，暫時處于一種自行分散處置狀態(tài)，很難控制與管理，難以確保達(dá)到國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)范，對環(huán)境安全和人民健康有很大威脅，也不符合國家化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)發(fā)展規(guī)劃確定的集中治理“三廢”排放的發(fā)展目標(biāo)。因此，建設(shè)一個專業(yè)的化學(xué)廢棄物集中處置中心已是迫在眉睫。

化工危險廢物的處置工藝

3.1危險廢物處理處置的基本原則

危險廢物污染防治技術(shù)政策的基本原則是危險廢物的減量化、資源化和無害化。盡可能防止和減少危險廢物的產(chǎn)生；對產(chǎn)生的危險廢物盡可能通過回收利用，減少危險廢物處理處置量；不能回收利用和資源化的危險廢物應(yīng)進(jìn)行安全處置；安全填埋為危險廢物的最終處置手段。

3.2危險廢物無害化處置定義

是指對無利用價值的危險廢物的最終處置，如將危險廢物焚燒和用其他改變危險廢物的物理、化學(xué)、生物特性，達(dá)到減少已產(chǎn)生的固體廢物數(shù)量、縮小固體廢物體積、減少或者消除其危險成份，或者將固體廢物最終置于符合環(huán)境保護(hù)規(guī)定要求的填埋場，應(yīng)在嚴(yán)格的管理控制下，按照特定要求進(jìn)行，實現(xiàn)無害于環(huán)境的安全處置。

3.3危險廢物處置常用方法概述

3.3.1 預(yù)處理方法

對于固體廢物（廢渣），常見的預(yù)處理有三種：

（1）壓實。 用物理的手段提高固體廢物的聚集程度，減少其容積，以便于運(yùn)輸和后續(xù)處理，主要設(shè)備為壓實機(jī)。

（2）破碎。 用機(jī)械方法破壞固體廢物內(nèi)部的聚合力，減少顆粒尺寸，為后續(xù)處理提供合適的固相粒度。

（3）分選。 根據(jù)固體廢物不同的物質(zhì)性質(zhì)，在進(jìn)行最終處理之前，分離出有價值的和有害的成分，實現(xiàn)“廢物利用”。

3.3.2 一般物化處理方法

工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的某些含油、含酸、含堿或重金屬的廢液，均不宜直接燃燒或填埋，要通過簡單的物理化學(xué)法處理。經(jīng)處理后水溶液可以回收再利用，有機(jī)溶劑可以做焚燒的輔助燃料，濃縮物或沉淀物則可送去填埋或焚燒。因此物理化學(xué)方法也是綜合利用或預(yù)處理過程。

3.3.3 安全填埋法

安全填埋法是一種把危險廢物放置或貯存在環(huán)境中，使其與環(huán)境隔絕的處置方法。也是對其經(jīng)過各種方式的處理之后所采取的最終處置措施，目的是割斷廢物與環(huán)境的聯(lián)系，使其不再對環(huán)境和人體健康造成危害。所以，是否能阻斷廢物和環(huán)境的聯(lián)系便是填埋處置成功與否的關(guān)鍵，也是安全填埋潛在風(fēng)險的所在。

3.3.4 焚燒處理方法

焚燒法是一種高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，即以一定的過?？諝饬颗c被處理的有機(jī)廢物在焚燒爐內(nèi)進(jìn)行氧化分解反應(yīng)，廢物中的有毒有害物質(zhì)在高溫中氧化、熱解而被破壞。焚燒處置的特點是可以實現(xiàn)無害化、減量化、資源化。但是容易產(chǎn)生二惡英、呋喃、重金屬、酸性氣體、煙塵等有害二次污染物。

3.3.5 微波裂解法

區(qū)別于焚燒，微波裂解技術(shù)是在在無氧或缺氧條件下，利用熱能將大分子量的有機(jī)物裂解為分子量相對較小的易于處理的化合物或燃燒氣體、油和炭黑等有機(jī)物。微波熱解法和焚燒法是兩個完全不同的過程，焚燒是一個放熱過程，而裂解需要吸收大量熱量。焚燒的主要產(chǎn)物是二氧化碳和水，而裂解的主要產(chǎn)物是可燃的低分子化合物。

3.4處置工藝的對比

化工廢物處置方法對比表

從幾種危險廢物處置方法來看：安全填埋法投資低，操作簡單，填埋費(fèi)用低，但存在很大后患，有害物質(zhì)容易泄漏，造成環(huán)境污染，一旦襯層系統(tǒng)失效，就會對周圍環(huán)境和公眾造成長期持續(xù)的威脅，并且填埋場占用大量土地，帶來土地資源浪費(fèi)；微波熱解法符合危險廢物污染防治技術(shù)政策要求的危險廢物的減量化、資源化和無害化的總原則，經(jīng)處置的危險廢棄物殘渣體積可減少 90%以上，重量可減少 80%以上，通過改善工況，可以抑制二次污染物的產(chǎn)生，經(jīng)過嚴(yán)格尾氣凈化措施，可確保二惡英、呋喃、重金屬、酸性氣體、煙塵等有害二次污染物得到高效凈化，同時具有占地少，可資源化（供電、供熱、供汽），但前期投入費(fèi)用較高，運(yùn)行成本和運(yùn)行技術(shù)較大。

微波加熱的優(yōu)越性

1）加熱速度快

常規(guī)加熱均為外部加熱，是利用熱傳導(dǎo)、對流、熱輻射將熱量首先傳遞給被加熱物料的表面，再通過熱傳導(dǎo)逐步使中心溫度升高，需要一定的熱傳導(dǎo)時間才能使中心部位達(dá)到所需溫度。微波加熱則屬于內(nèi)部加熱。電磁能直接作用于介質(zhì)分子轉(zhuǎn)換成熱能，且透射使介質(zhì)內(nèi)外同時受熱，不需要熱傳導(dǎo)，故可在短時間內(nèi)達(dá)到均勻加熱。

2）加熱均勻

用外部加熱方式加熱時，為提高加熱速度，需升高外部溫度，加大溫差梯度，容易產(chǎn)生外焦內(nèi)生現(xiàn)象。微波加熱是電磁場中由介質(zhì)損耗引起的體積加熱，在電磁場作用下，分子運(yùn)動由原來雜亂無章的狀態(tài)變成有序的高頻振動，分子動能轉(zhuǎn)變成熱能，達(dá)到均勻加熱的目的，因此微波加熱又稱為無溫度梯度的“體加熱”。

3）穿透能力強(qiáng)，能量利用效率高

穿透能力就是電磁波穿透到介質(zhì)內(nèi)部的能力。電磁波的穿透深度和波長是同一數(shù)量級，除了較大的物體外，微波可以直接穿透進(jìn)入物料內(nèi)部，對物料內(nèi)外均衡加熱。能量利用效率很高，物質(zhì)升溫非?？?。

4）選擇性加熱

由于物質(zhì)吸收微波能的能力取決于自身的介電特性，因此可對混合物料中的各個組分進(jìn)行選擇性加熱。一般說介電常數(shù)大的介質(zhì)很容易用微波加熱，介電常數(shù)太小的介質(zhì)就很難用微波加熱。

5）催化性

固廢的裂解是一種由高分子裂解成小分子的裂解反應(yīng)，微波對高分子裂解有明顯的催化作用，所以微波很適用于化工固廢的裂解。

6）節(jié)能高效

微波加熱時，被加熱物料一般都是放在用金屬制成的加熱室內(nèi)，電磁波不能外泄，只能被加熱物體吸收，加熱室內(nèi)的空氣與相應(yīng)的容器都不會被加熱，所以熱效率高，生產(chǎn)環(huán)境也明顯改善。

7）清潔衛(wèi)生環(huán)保

一般工業(yè)加熱設(shè)備比較大，占地多，周圍環(huán)境溫度也比較高，操作工人勞動條件差，強(qiáng)度大。而微波加熱設(shè)備占地面積小，避免了環(huán)境高溫，工人的勞動環(huán)境得到了大大的改善。微波本身不產(chǎn)生任何污染物，有利于環(huán)境保護(hù)。

8）易于控制

微波功率的控制是由開關(guān)、旋鈕調(diào)節(jié)，即開即用，熱慣性極小，可以實現(xiàn)溫度升降的快速控制，控制精度高，有利于連續(xù)生產(chǎn)、自動化控制。

綜上所述，微波加熱技術(shù)具有加熱速度快、有選擇性、有催化性、加熱源與加熱材料不直接接觸，易于自動控制、節(jié)約能源等特點。

微波裂解裝備研發(fā)和微波裂解技術(shù)

本公司根據(jù)裂解工藝的需要，研發(fā)了適用于高溫、高腐蝕、還原氣氛、微正壓環(huán)境中連續(xù)運(yùn)行的微波裂解爐；研究了有機(jī)質(zhì)的微波裂解過程，開發(fā)了整套有機(jī)質(zhì)微波裂解工藝；研發(fā)設(shè)計了先進(jìn)的能量及物料循環(huán)利用系統(tǒng)。

化工固廢微波裂解處理工藝簡介

化工固廢危廢的處理系統(tǒng)以微波能熱裂解為核心的處置裝備主要是對其進(jìn)行減量化、無害化和資源利用處理。

微波熱裂解模仿自然界石油，煤炭、天然氣的形成過程，建立還原的逆反應(yīng)過程。在適應(yīng)反應(yīng)溫度、時間、鍵激活和還原環(huán)境條件下，使各類有機(jī)物質(zhì)大分子裂解轉(zhuǎn)化成基本小分子；在無氧、還原劑的條件下，實現(xiàn)將生物質(zhì)從“碳水”轉(zhuǎn)化成“碳?xì)洹钡墓こ袒耐蛔?。通過熱裂解，可以將化工固廢中的有機(jī)質(zhì)最終分解為碳化物、水蒸氣、可燃?xì)怏w和少量灰分。除極少量灰分需要處置外，其余產(chǎn)物均可減量無害化和回收利用。

6.1

6.1.1 初步脫水

依照對基礎(chǔ)含水率的不同，先進(jìn)行化工固廢的機(jī)械脫水預(yù)處理，使其含水率在 20%以下，因機(jī)械脫水法工藝穩(wěn)定、設(shè)備簡單，投資低，成本也不高但難以脫水徹底。

6.1.2 深度脫水

為了減少能耗，對含水 20%的固廢、污泥再進(jìn)行二次脫水，使其含水在 5%以下。此時可采用微波干燥或微波/熱風(fēng)混合干燥法。

6.2微波熱裂解階段

微波熱裂解階段的目的是完全裂解掉深度脫水后的化工固廢、污泥，主要產(chǎn)物有裂解氣（含水蒸氣）、碳化物及少量的灰分。熱裂解階段的熱量來源于物質(zhì)吸收微波自身發(fā)熱引起的溫度升高，且依據(jù)微波的選擇性加熱特性和催化效應(yīng)使固廢、污泥中的有機(jī)物和無機(jī)物產(chǎn)生裂變，達(dá)到碳固定和有害物裂解并無害化氣化的目的。

裂解產(chǎn)物中有灰分和水蒸氣都會被急速產(chǎn)生的裂解氣帶出。所以還需要配備廢氣凈化處理系統(tǒng)。廢氣處理系統(tǒng)產(chǎn)生的含塵廢水需沉淀分層，上清液回流到污水處理裝置，沉淀物需固化處理。裂解后的固體廢物其有機(jī)質(zhì)被碳化，可以分離其碳化物使其他物回收利用。

主要裝備組成

1、機(jī)械脫水裝備

2、微波干燥系統(tǒng)

3、微波裂解系統(tǒng)

4、裂解氣純化收集系統(tǒng)

5、固體回收品系統(tǒng)

6、排放氣體監(jiān)測設(shè)備