[实用新型]用于通过燃烧处理液体废料的炉

说明书

技术领域

本实用新型总体涉及一种用于通过燃烧处理液体废料的炉。更具体地，本实用新型涉及一种用于通过加热以热和氧化地离解(dissociate)液体废料来处理废酸或脏酸、尤其是废硫酸或脏硫酸的炉。

背景技术

液体废弃物的产生是许多工业过程中存在的一个普遍问题。例如，在许多工业过程的过程中产生废酸或脏酸。特别要提到的是在通过所谓的ACH过程制造甲基丙烯酸甲酯的过程中大量产生的脏硫酸。

在通过ACH过程生产甲基丙烯酸甲酯的过程中产生的硫酸被水、硫酸铵、硫酸氢铵和各种有机物种污染。通过燃烧处理这种废硫酸已在各种专利文献中描述，尤其是当所述炉是硫酸回收或再生设施的一部分时。

在一个这样的硫酸回收设施中，燃料、氧化剂和废酸被引入炉内。使用氧化剂燃烧燃料以产生所需的热量来使废酸蒸发并使酸及其相关的污染物离解。在硫酸再生的情况下，气态燃烧和离解产物主要由水、二氧化碳和二氧化硫以及可选的氧化剂中含有的氮组成。

在所述炉下游的设备中，这些气态燃烧产物例如首先通过废热锅炉以回收废热然后通过气体净化单元以脱水。脱水后，使含有二氧化硫的气流通过催化转化器，其中二氧化硫与氧反应而产生三氧化硫。然后使得到的产品通过吸收塔，其中三氧化硫通过接触过程与水反应以产生硫酸和/或发烟硫酸。

使用空气来支持燃烧过程伴有其特定问题。空气中所含的惰性气体(主要为氮气)显著加重了热负荷，这是因为它们在燃烧过程中也必须被加热至合适的温度。实际上，燃料燃烧过程中产生的热量很大一部分由于不得不加热空气中所含的惰性气体而被浪费。结果，空气燃烧器的热效率显著降低。

此外，在炉为专用于硫酸回收(下文称为SAR)的单元的一部分的情况下，空气中的惰性气体稀释了转化器(其中二氧化硫与氧反应而形成三氧化硫)中二氧化硫的浓度，从而限制了将二氧化硫转化为三氧化硫。对于给定的生产率，惰性气体还减少了反应物在转化器中的停留时间，从而使得必须使用大量催化剂来实现所想要的反应。其中炉利用空气来支持燃烧的SAR设备存在的又一个问题是炉的处理速度低于气体净化单元和转化器单元的处理速度。此外，炉内产生的热量可能不会有效地使充足的硫酸蒸发和离解以产生用于有效的下游处理的足够的二氧化硫浓度。在这些情况下，可能需要将额外的硫供给至炉并使其燃烧以便产生额外的二氧化硫。这明显增加了SAR处理的成本。

一般而言，使用空气作为氧化介质使得必须使用大型炉，并且由于空气中含有的惰性气体被向前携带至SAR过程随后的级，所以这里也需要大的设备尺寸以及大型涡轮压缩机来抽吸炉内产生的通过过程的各级的气体产物，结果造成大量使用能量。

已提出使用氧或富氧的空气来代替正常空气作为燃烧过程中的氧化剂。这种替代伴有其明显的优点，其中最显著的优点是量减小的氮气被引入炉内，或者完全避免了氮气的引入。因此，炉和其中结合有炉的SAR设备的生产量能够显著提高。使用氧或富氧的空气还充分减小了为了处理给定量的液体废料而消耗的燃料的量，这是因为减少或甚至消除了通过加热正常空气中含有的大量惰性气体发生的燃料浪费。此外，当氧或富氧空气用于燃烧时通过SAR设备输送的惰性气体的量的减小能够显著节省用于驱动设备压缩机的电能的量。使用氧或富氧空气还使得燃料更强地燃烧，从而产生更热的火焰，这种更热的火焰能够以更高的速率将液体废料转化为最终产品，例如将硫酸转化为二氧化硫。此外，在液体废料为废硫酸的情况下，较高的火焰温度倾向于减小炉内不希望有的三氧化硫的形成。

理论上，当使用氧或富氧的空气来支持炉内的燃烧时可实现较多的能量使用和燃料消耗的节省，此外，当这种炉为SAR设备的一部分时，与其中在燃烧过程中使用空气作为氧化剂的设备相比，能够在不降低设备的处理能力的情况下缩小下游设备的尺寸。

然而，主要问题发生在使用富氧的空气或特别是使用氧气作为氧化剂来支持燃烧时，其引起显著提高的火焰温度以及更局部化、即更小的火焰，导致不均匀的热量分布和局部热点。减小的火焰区域覆盖会引起液体废料的离解程度降低，因为一些液体废弃物可能绕开火焰。较高的火焰温度会引起对炉的耐火衬里的损坏。此外，较高的火焰温度倾向于导致以无法接受的量产生氮氧化物(NOx)。

本实用新型的一个目的是提供一种用于通过燃烧处理液体废料的改进的炉，该炉提供了富氧燃烧的能量效率和尺寸益处。本实用新型的一个特别的目的是提供这样一种炉：其能够实现液体材料的高程度离解，优选液体废料基本完全的离解。本实用新型的又一个目的是提供这样一种炉：其中能够基本避免损坏炉的耐火衬里。

实用新型内容