[发明专利]物料的处理

说明书

本发明涉及物料的处理，如破坏有毒废料，它既包括方法也包括装置。参照降解废料的实施例来具体描述本发明的内容是很方便的。

本发明特别涉及、但不是仅仅涉及由化学加工、化学转化及其类似的过程产生的废弃物的处理，这些产物常常包含剧毒、导致生理活性或致癌的物质。例如，这些产物中包含过氯或聚氯以及过氟或聚氟脂肪族物质或芳香族物质，如：氯酚、二噁英和呋喃这些化合物除具有毒性以外，常常还表现出很高的抗化学和耐热性。

废物破坏已成为全世界范围内最重要的一个问题，已经发明了两种除去有毒物质的方法，即土壤填埋法和高温焚烧法。

在土壤填埋工艺中，通常只运用于固体，有毒物质没有被分解，而是简单地存放在土坑中。所设计的土坑，最好能防止由放置其中的废料所引起的地下水污染问题。对于某些地区，这项技术就不适于采用，例如，存在着泄漏、渗漏等危险的地区。

在高温焚烧工艺中，通常可以得到的温度例如高达1500℃，这一温度不足以分解所有的有毒物质，这样热稳定性最强的有毒物质就会排放到大气中。此外，焚烧过程还会促使生成另外的二噁英和呋喃，于是它们也会被排放到大气中。

以上所描述的每一种方法都存在缺点。

本发明的目的是提供一种改进的物料处理方法和装置。

本发明的另一个目的是提供一种有效而简便的破坏有毒废物的方法。本发明的再一个目的是提供一种合适的废物降解设备。本发明的另一个目的是提供一种废物降解的方法以及实施该方法的设备，该设备可以用于或靠近废料产生的现场。

本发明的物料处理方法，其特征是将物料引入一个热解器，高温处理一段时间，足以基本上实现完全降解，然后，使物料离开热解器，并经历一个迅速急冷过程。本方法的一个方面是使急冷后的物料进到一个设施中，在此残留的有毒化合物被吸附在固体载体物质上，以使得能将它们与物料主体分开。

最好上述固体载体物质是颗粒碳，而且最好上述碳是在热解器中处理废物料的过程中形成的。

被处理的物料可以是液态式，它在引入热解器时被雾化。另外，物料也可以是固体颗粒形式或气态形式。

最好热解器包括一高能电热等离子体，将雾化了的物料注入等离子体中，以分解构成物料的分子。这种降解速度应当借助于等离子体的温度进行控制，至少部分地得到控制。最好物料以流体的形式离开等离子弧，穿过一个热区，在该热区中，物料的温度保持在足够高的范围，以继续进行在等离子体中开始的热解过程。如在下文所述的几种方法中可以实现。确定在热区内的停留时间，以便增加物料流体中所有分子完全分解的可能性，一种特殊物料被加热的时间越长，这种耐高温物质分解的可能性就越大。通常，温度越高，分解进行的速度就越快。

物料流体离开热区以后，在冷却区用一急冷过程使物料冷却，急冷的速度最好合适，以防止游离离子再化合，或者至少降低至最小程度。

如上所述，残留的有毒化合物可以通过吸附在颗粒碳上而从物料流体中分离出来，通过对这种颗粒碳进行进一步处理来分解这些残留的有毒化合物。

本方法的一种最好方式是用一根管子(下文称行程管)限定一个上文所述的热区，物料流体穿过该管从等离子弧进入冷却区。物料流体最好从等离子区流出后直接进入该管。行程管的直径和构造对本方法的效率有一定影响，这点下文将要讨论。

如上所述，物料如废物料的热解会产生颗粒碳，如碳黑或活性碳，这些颗粒会影响物料的后续处理，例如，这些颗粒会堵塞或部分堵塞行程管。当被处理的物料主要包括碳氢化合物时尤其会出现这种情况。然而，当物料主要含氧的有机化合物时，则不会出现产生过多颗粒碳的问题。

该方法的一个方面是向等离子体中注入氧气，使它与可能生成的颗粒碳相反应，由此产生气态的碳化物，同时伴随着放出热量。因此，这种附加的氧气可以降低物料流体中固态碳的浓度，使后续的物料处理更容易进行，例如使物料流体穿过一行程管。此外，所释放的热量帮助将物料流体的温度维持在足够高的范围内，以使得当物料流过行程管时，阻止再化合生成有毒的化合物。

通过在一惰性载体液体中稀释被处理的物料，固态碳转化成气态碳化物，而需要在被处理的物料中加入氧气的量可以被取消或者至少是减少。该惰性载体液体流经装置时不会影响反应动力，载体液体会有效地降低来自等离子的物料流体中颗粒碳的重量百分比浓度。更完美地，应当控制惰性载体液体的加入量，以将颗粒碳的重量百分比浓度降低到一合适的浓度，即在不加任何氧气也可避免装置堵塞的浓度。