硝化废酸生物质吸收方法及水解装置 |
|||||||
| 申请号 | CN202010845607.5 | 申请日 | 2020-08-20 | 公开(公告)号 | CN111848261B | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 郎建华; | 发明人 | 郎建华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及硝化废酸 生物 质 吸收方法及 水 解 装置，属于化工废弃物利用技术领域；解决现有硝化废酸处理过程中产生的弊端；具体是采用生物处理方法，将硝化废酸经农林废弃物吸收后，生物质受控水解，水解产物经多菌种混合处理，生成 有机肥 ，用于农业生产；采用的水解设备包括依次相连接的动 力 段、压缩段、恒压段、加液段和恒温水解段，加液段内部为 轮辐 状结构，轮辐状结构的辐轴上设置分流锥，在辐轴上沿硝化废酸流动的方向均布有多个出液孔；本发明生产全过程不产生废气，废液，不产生次生环境问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于硝化废酸生物质吸收的水解方法，其特征在于，原料为硝化废酸和农林残余物，硝化废酸和农林残余物的质量比为0.1‑1.2:1；将原料混合后反应得到中间产物，然后加入微生物进行发酵；所述水解方法采用的装置包括依次相连接的动力段（1）、压缩段（2）、恒压段（3）、加液段（4）和恒温水解段（5），所述压缩段（2）连接有进料段（6）；所述的进料段（6）包括加料斗，所述加料斗内设置有等深的螺槽，所述螺槽内设置有单螺杆；加料斗内的生物质颗粒随着螺杆转动，被带到压缩段（2）；所述生物质颗粒为农林残余物； |
||||||
| 说明书全文 | 硝化废酸生物质吸收方法及水解装置技术领域[0001] 本发明属于化工废弃物利用技术领域，具体涉及一种硝化废酸生物质吸收方法及水解装置。 背景技术[0002] 硝化反应做为常见化学反应之一，广泛应用于药品制造、火工品生产、添加剂生产行业。硝化反应的主要方法有：稀硝酸硝化、浓硝酸硝化、在浓硫酸中用硝酸硝化、在有机溶剂中用硝酸硝化和非均相混酸硝化等，硝化反应完成后，所需硝化产物分离，硝化废酸进入废酸处理环节。目前，批量的硝化废酸处理方法基本为化学法，即高温脱硝，稀硫酸浓缩回用。也有生产厂家对少量硝化废酸用大量水稀释后，中和，并入废水处理系统处理。采用化学法处理硝化废酸，由于酸的腐蚀性，设备投资大、能耗高，产生的硝烟废气必须再次环保处理。同时由于酸的有毒有害性，生产过程中存在较大环境风险、安全风险。 [0003] 农、林生产产生的残余物属于一种生物质，主要成份为木质素、纤维素、半纤维素、无机盐、水等，与餐余垃圾等类型生物质不同的是餐余垃圾组份复杂，蛋白质含量高，纤维含量低，且含有大量盐类，不利于产物组份控制，在用农、林残余物作为生物质吸收硝化废酸的生产过程中，由于硝化废酸中含有硫酸、硝酸，在常温常压下生物质与硝化废酸接触时，会发生放热反应，同时伴有硝烟产生。如采用釜式反应器，在反应过程中可实现温度、压力可控，但物料密实度不可控，在空气间隙中残余的硝烟在出料及反应釜排空时，仍夹带有少量硝烟排出。 发明内容[0005] 为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。 [0006] 硝化废酸生物质吸收方法，原料为硝化废酸和农林残余物，具体包括以下步骤： [0007] a）将原料混合后在压力为0.1‑0.6 MPa的反应釜中进行反应得到中间产物；反应时间为0.5‑14h，反应温度为25‑300℃； [0009] 优选的，硝化废酸和农林残余物的质量比为0.1‑1.2:1。 [0010] 优选的，所述的矿物质成分为镁矿粉、钾矿粉、磷矿粉中的一种或任意组合。 [0011] 一种用于硝化废酸生物质吸收方法的水解装置，包括依次相连接的动力段、压缩段、恒压段、加液段和恒温水解段，所述压缩段连接有进料段；所述恒压段用于将压缩后的农林残余物形成倒锥形的生物质填充层，并对恒温水解段提供动力侧压力；所述加液段用于将硝化废酸均匀加入生物质填充层；所述加液段内部为轮辐状结构，所述轮辐状结构的辐轴中心设置分流锥，所述分流锥与轮辐状结构均为空心，在辐轴上沿硝化废酸流动的方向均布有多个出液孔。 [0012] 进一步的，所述分流锥的前锥角大于后锥角。 [0013] 进一步的，所述轮辐状结构的截面呈菱形。 [0014] 进一步的，所述的进料段包括加料斗，所述加料斗内设置有等深的螺槽，所述螺槽内设置有单螺杆。 [0015] 进一步的，所述压缩段设置有单螺杆，所述单螺杆的螺距随着槽深逐渐减小。 [0016] 进一步的，恒温水解段为外部设有夹套的管状结构，夹套内用于通恒温介质，恒温水解段连接有出料段。 [0017] 更进一步，所述出料段设置有夹套，所述夹套连通有冷却水装置。 [0018] 本发明相对于现有技术所产生的有益效果为。 [0019] 1、本发明方法适用于硝化反应产生的废酸的处理，是利用生物质吸收硝化废酸，废酸中硝酸组份可增加生物质中氮含量，氢离子部分做为纤维素水解催化剂，水解产物通过微生物降解，生成微生物肥。 [0021] 3、采用本发明的生物处理方法，既解决了农林生产中殘余生物质的无害化处理难题，同时又有效利用了硝化废酸中的有效成份，每吨硝化废酸处理成本显著降低。 [0022] 4、本发明装置实现了硝化废酸生物质吸收水解过程的连续化，并最大程度减少硝酸组份的损失，降低硝烟排放，本装置是用于生物质颗粒与硝化废酸混合、吸收、水解的专用设备。 [0024] 图1是本发明所述水解装置的结构示意图。 [0025] 图2是本发明所述加液段的正视图。 [0026] 图3是本发明所述加液段的侧视图。 [0027] 图4是图2的局部放大图。 [0028] 图中，1为动力段，2为压缩段，3为恒压段，4为加液段，5为恒温水解段，6为进料段，7为轮辐状结构，8为辐轴，9为分流锥，10为出液孔，11为出料段，12为冷却水装置。 具体实施方式[0029] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。 [0030] 实施例1 [0031] 如图1所示，是一种用于硝化废酸生物质吸收的水解装置，包括依次相连接的动力段1、压缩段2、恒压段3、加液段4和恒温水解段5，压缩段2连接有进料段6； [0032] 动力段1的作用是为本设备进料、压缩、推进提供动力，由可调转速电机配合减速机构成，动力段输出轴转速0‑30RPM，扭矩根据产能规模确定；进料段6包括加料斗，加料斗内设置有等深的螺槽，螺槽内设置有单螺杆，加料斗内的生物质颗粒随着螺杆转动，被带到压缩段2。 [0033] 压缩段2设置有单螺杆，单螺杆的螺距随着槽深逐渐减小，与进料段6的螺杆可以是同一螺杆的不同结构。在压缩段2，生物质经螺杆挤压压缩，成为密实的半流动状的固体流。恒压段3将压缩后的生物质经微调方向后，逐步放大填充范围，用于将压缩后的农林残余物形成倒锥形的生物质填充层，并对恒温水解段5提供动力侧压力。 [0034] 如图2‑4所示，加液段4是用于硝化废酸均匀加注到密实的生物质中的重要结构，加液段4用于将硝化废酸均匀加入生物质填充层；加液段4内部为轮辐状结构7，轮辐状结构7的辐轴8中心设置分流锥9，分流锥9与轮辐状结构7均为空心，在辐轴8上沿硝化废酸流动的方向均布有多个出液孔10，用于废酸的分散加注。分流锥9的前锥角大于后锥角。轮辐状结构7的截面呈菱形。 [0035] 恒温水解段5为外部设有夹套的管状结构，夹套内用于通恒温介质，用于保持反应恒温。恒温水解段5连接有出料段11。出料段11用于将水解后混合物冷却输出，为保持设备内部恒温水解段的压力，可采用缩径或转向结构。出料段11设置有夹套，夹套连通有冷却水装置12。夹套中通冷却水，生物质颗粒与硝化废酸反应后的产物，经降温冷却后，反应终止，产物固定。 [0036] 本设备用于生物质吸收硝化废酸，同时完成吸收、混合、水解、冷却功能，且生产过程无硝烟排放。 [0037] 本设备也可用于固相物料与液相物料生成固相组份为主体的反应的连续化生产过程，生产过程温度、压力、时间可控，生产过程中可逆反应生成的气体零排放。 [0038] 另外，本实例提供一种硝化废酸生物质吸收方法，具体为农、林生产的残余物（生物质），主要成份为木质素、纤维素、半纤维素、无机盐、水等，这类生物质，自然干燥后，破碎挤压造粒备用。硝化废酸与生物质按质量比均匀混拌，具体为酸：生物质0.5:1，在0.5 MPa压力下吸收，生物质吸收硝化废酸后，主要发生纤维素、木质素水解反应，同时伴有氧化反应、小分子有机物分解、缩聚反应等。反应时间：10h，反应温度：210℃，根据原料组份及所需水解产物调整反应时间、温度、压力。 [0039] 水解反应后的产物，经再次分散后，按成品需求加入微量元素，微量元素为镁矿粉、钾矿粉、磷矿粉混合物，后熟化一段时间后，加入生石灰，调整PH至7.5，保持水份在60%，混拌入混合微生物菌种。混合微生物菌种由细菌、真菌、放线菌混配组成，主要用于混合物的生物腐熟。经生物腐熟的生物质，PH值6.5，有机质大于25%，有效活菌数大于2000万个/克，无粪大肠菌及蛔虫卵，水份含量小于30%，是优良的生物肥。 [0040] 本方法水解过程采用水解装置进行。 [0041] 实施例2 [0042] 本实施例中采用与实施例1相同的水解装置，所不同的是一种硝化废酸生物质吸收方法，具体为农、林生产的残余物（生物质），主要成份为木质素、纤维素、半纤维素、无机盐、水等，这类生物质，自然干燥后，破碎挤压造粒备用。硝化废酸与生物质按质量比均匀混拌，具体为酸：生物质为0.1:1，在0.6 MPa压力下吸收，生物质吸收硝化废酸后，主要发生纤维素、木质素水解反应，同时伴有氧化反应、小分子有机物分解、缩聚反应等。反应时间：1h，反应温度：25℃，根据原料组份及所需水解产物调整反应时间、温度、压力。 [0043] 水解反应后的产物，经再次分散后，按成品需求加入微量元素，微量元素为镁矿粉、钾矿粉、磷矿粉混合物，后熟化一段时间后，加入生石灰，调整PH至8.5，保持水份在50%，混拌入混合微生物菌种。混合微生物菌种由细菌、真菌、放线菌混配组成，主要用于混合物的生物腐熟。 [0044] 实施例3 [0045] 本实施例中采用与实施例1相同的水解装置，所不同的是一种硝化废酸生物质吸收方法，具体为农、林生产的残余物（生物质），主要成份为木质素、纤维素、半纤维素、无机盐、水等，这类生物质，自然干燥后，破碎挤压造粒备用。硝化废酸与生物质按质量比均匀混拌，具体为酸：生物质为1.2:1，在0.1MPa压力下吸收，生物质吸收硝化废酸后，主要发生纤维素、木质素水解反应，同时伴有氧化反应、小分子有机物分解、缩聚反应等。反应时间：14h，反应温度：300℃，根据原料组份及所需水解产物调整反应时间、温度、压力。 [0046] 水解反应后的产物，经再次分散后，按成品需求加入微量元素，微量元素为镁矿粉、钾矿粉、磷矿粉混合物，后熟化一段时间后，加入生石灰，调整PH至7.5，保持水份在40%，混拌入混合微生物菌种。混合微生物菌种由细菌、真菌、放线菌混配组成，主要用于混合物的生物腐熟。 [0047] 实施例4 [0048] 本实施例中采用与实施例1相同的水解装置，所不同的是一种硝化废酸生物质吸收方法，具体为农、林生产的残余物（生物质），主要成份为木质素、纤维素、半纤维素、无机盐、水等，这类生物质，自然干燥后，破碎挤压造粒备用。硝化废酸与生物质按质量比均匀混拌，具体为酸：生物质为1:1，在0.4MPa压力下吸收，生物质吸收硝化废酸后，主要发生纤维素、木质素水解反应，同时伴有氧化反应、小分子有机物分解、缩聚反应等。反应时间：5h，反应温度：120℃，根据原料组份及所需水解产物调整反应时间、温度、压力。 [0049] 水解反应后的产物，经再次分散后，按成品需求加入微量元素，微量元素为镁矿粉、钾矿粉、磷矿粉混合物，后熟化一段时间后，加入生石灰，调整PH至7.5，保持水份在55%，混拌入混合微生物菌种。混合微生物菌种由细菌、真菌、放线菌混配组成，主要用于混合物的生物腐熟。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈