CN1077267A

CN1077267A - 液体废料处理

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Publication number: CN1077267A
Application number: CN92115361A
Authority: CN
Inventors: J·莫尔; P·克耶; G·加里多
Original assignee: Liquid Air George Crood Process Research And Utilization Co ltd; Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude; Mitsubishi Chemical UK Ltd
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1992-12-19
Publication date: 1993-10-13
Anticipated expiration: 2007-12-19
Also published as: JPH07502332A; BR9206954A; EP0616672A1; KR100316351B1; DE69219356T2; AU667862B2; JP3174335B2; DE69219356D1; WO1993013362A1; CN1057593C; ES2101288T3; ATE152231T1; CA2125649A1; TW224999B; US5531169A; GB9127096D0; EP0616672B1; CA2125649C; AU3165093A

Abstract

利用一种富氧材料采用一种方法可燃烧液体废料，尤其是含硫酸的液体废料，该方法是：

(i)在炉子中燃烧由燃烧器喷出的一次氧化剂，控制一次氧化剂与燃料的比，以便使一次氧化剂所含的氧不足以使燃料完全燃烧，

(ii)以在燃烧器周围形成喷雾的形式将液体废料喷入炉子内，

(iii)与燃烧器隔开，将二次氧化剂送入炉子内，二次氧化剂所含的氧足以使一次氧化剂没能使其燃烧的燃料燃烧，一次氧化剂，燃料和液体废料中的每一种送入炉子内的方向应使这些物料按基本上相同的方向流动，一次氧化剂，燃料，液体废料和二次氧化剂的流速应使这些物料通过炉子时形成单向流动。

Description

本发明通常涉及利用燃烧处理液体废料的方法和装置。本发明尤其涉及利用使酸进行热氧化分解处理杂质酸，特别是硫酸的方法和装置。

产生废物副物是许多生产过程的一个普遍问题。例如，许多生产过程中都产生杂质酸或废酸。可特别提到的，在利用所谓的ACH方法制造甲基丙烯酸甲酯的过程中，产生大量的废硫酸。

在利用ACH方法生产甲基丙烯酸甲酯的过程中产生的硫酸含有水、硫酸铵、硫酸氢铵和多种有机物杂质。在许多专利中已公开了利用燃烧处理这种废硫酸，特别是将炉子作为硫酸回收装置的组成部分。

在一个这样的硫酸回收装置中，将废硫酸同燃料一起送入炉子。燃料/空气混合物燃烧，产生必须的热，使废硫酸汽化，将硫酸及有关杂质分解，形成水，二氧化碳和二氧化硫。这些气体燃烧产物与空气中所含的氮一起离开炉子，先通过一个废热锅炉，回收废热，再通过一个气体脱水单元脱水。脱水后，含有二氧化硫的气流通过一个催化转化器，在转化器中，二氧化硫与氧反应，生成三氧化硫。然后使生成物通过一个吸收塔，在吸收塔中，三氧化硫与水反应，利用接触法生成硫酸和/或发烟硫酸。

然而，利用空气维持燃烧过程带来某些问题。由于在燃烧过程中必须将空气中所含的惰性气体（主要是氮气）也加热到适当的温度，所以这些惰性气体对热负荷产生明显的影响。事实上，燃料燃烧中所产生的大部分热浪费在不得不将空气所含的惰性气体加热上。因此，空气燃烧器的热效率很低。而且，炉子是硫酸回收（以下缩写为SAR）单元的组成部分，空气中的惰性气体使转化器（二氧化硫在该转化器中与氧反应形成三氧化硫）中二氧化硫的浓度下降，从而限制了二氧化硫转化为三氧化硫。惰性气体还减少了反应物在转化器中的停留时间，为了获得给定的生产率，需要利用较大量的催化剂来进行所需要的反应。在炉子中利用空气维持燃烧的SAR装置的另一个问题是，炉子的生产速度比气体脱水和转化器单元的生产速度低。此外，在炉子内产生的热不能有效地使足够的硫酸汽化并分解，生成相当浓的二氧化硫，以便进行有效的下步处理。在这样的情况下，需要给炉子补充硫并进行燃烧，以便产生补充的二氧化硫。这对SAR处理的成本产生明显的影响。

通常，利用空气作为氧化剂要求利用大炉子，当把空气中所含的惰性气体送入SAR过程的下一级时，也需要尺寸大的设备和大的透平压缩机，使在炉子中生成的气体通过过程的各级，同时要用大量的能。

已经提出利用氧或富氧空气代替标准空气作为燃烧过程中的氧化剂。这种代替使其具有特殊的优点，这显然减少了进入炉子中的氮气的量，或完全避免了氮气进入。结果，炉子或使用炉子的SAR装置的生产率明显提高。利用氧或富氧空气实际上也减少了处理给定量的液体废料所消耗的燃料量，这是由于用于加热标准空气中所含的大量惰性气体带来的燃料损失可被降低甚至被取消。此外，利用氧或富氧空气时，通过SAR装置的惰性气体的量的降低明显节省驱动装置的压缩机所用的电量。利用氧或富氧空气还能使燃料燃烧得更强烈，因而产生更热的火焰，以较高的生产率将液体废料转换成最终产品，例如将硫酸转变为二氧化硫，而且，在液体废料是废硫酸的场合，较高的火焰温度会减少在炉子中生成有害的三氯化硫。

总之，当利用氧或高氧空气来维持炉子中的燃烧时，在能的利用和燃料消耗方面可得到很大节省，而且，当这种炉子是SAR装置的组成部分时，装置所用设备的尺寸可以减小，而与燃烧中使用标准空气的大装置相比，不降低装置的生产能力。

然而，用氧或富氧气体来维持燃烧时，出现很大的问题，因为燃料燃烧强烈，其火焰温度明显上升，高于用空气维持燃烧所产的温度。火焰温度升高引起炉子内的温度分布不均和局部过热，炉子强烈受热侧使其设备寿命降低，特别是使衬在炉壁上的耐火材料的寿命降低。而且，高温会导致产生超过允许量的氮的氧化物（NO_x）。

US4，490，347公开一种将富氧空气送入炉子中使废硫酸再生的方法。它指出空气的富氧程度要有一个实际的界线，因为在实现有效的燃烧，长的设备寿命和避免爆炸方面会遇到一定的困难。结果，在US4，490，347中指出，所用的富氧空气的氧含量不能超过40%。

US5，022，332也公开一种送入氧或富氧空气使杂质或废硫酸再生的方法，并提出解决利用氧或富氧空气所产生的问题的解决方案。所提的方案包括以高速将氧化剂（即氧或富氧空气）注入炉子内，使炉子内产生一种回流。燃烧过程的产物被带入回流内，并回流至燃烧区，使氧化剂和燃料的燃烧反应减弱，从而降低最高的火焰温度。US5，022，332所提出的解决方案指出可在燃烧过程中送入纯氧。

然而US5，022，332中所涉及的回流与注入的氧化剂的动量有关。在低速生产状况的场合，回流率可能不足以降低最高火焰温度，导致生成超过允许量的NO_x，并在反应器的壁上造成局部过热，可能明显减少耐火材料衬层的寿命。

本发明人发明一种利用燃烧处理液体废料的方法，在燃烧中，可利用按体积比含氧量至少为40%的富氧空气或基本上以纯氧作为氧化剂。该方法不具有上述的缺点，而且可在大调节范围下操作，以便处理小量废液。

本发明的首要目的是提供一种利用燃烧处理液体废料的方法，在一个炉子中将液体废料燃烧，在炉子的出口处形成基本上不含有液体废料的己燃气气流，该方法包括：

（a）通过位于炉子的一端的壁上的至少一个燃烧器将一次氧化剂气流和燃料气流一起送到炉子内，该一次氧化剂气流含有至少22（体积）%的氧，它按第一流动方向从该至少一个燃烧器喷出，该燃料气流按基本上与第一流动方向相同的第二流动方向从该至少一个燃烧器喷出;

（b）使燃料燃烧以便产生一个热源;

（c）控制一次氧化剂与燃料的比，以便使一次氧化剂气流提供的氧不足以使燃料完全燃烧;

（d）通过许多喷雾枪将液体废料液流喷入炉内，使液体废料按第三流动方向以喷雾流状从喷雾枪中喷出，喷雾枪被装在端壁上，在该至少一个燃烧器的周围，以使第三流动方向基本上与第一和第二流动方向相同;和

（e）通过与该至少一个燃烧器隔开的许多氧化剂喷枪将含有至少22（体积）%的氧的二次氧化剂气流喷入炉内，以便补充一次氧化剂气流，从而提供足以使燃料达到完全燃烧所需的氧，

其中，以这样的流速和状态给炉子送入各流体，使物料从端壁到出口单向流动通过炉子。

本发明的第二个目的是提供一种适于实现上述方法的炉子，该炉子与一个燃料源，一个一次氧化剂源和一个二次氯化剂源相连，该炉子包括一个端壁，许多氧化剂喷枪，一个出口和一个控制系统，其中，

（a）在端壁上安装至少一个燃烧器，并在该至少一个燃烧器周围安装许多喷雾枪，

（b）使该至少一个燃烧器与燃料源和一次氧化剂源相连，可利用该至少一个燃烧器将燃料流喷向第一个方向，将一次氧化剂流喷向基本上与第一个方向相同的第二个方向;

（c）使许多喷雾枪与液体废料源相连，可利用这些喷雾枪将液体废料液喷射成喷雾流并将喷雾流喷向基本上与第一和第二方向相同的第三方向;

（d）使许多氧化剂喷枪与二次氧化剂源相连，并使这些喷枪与该至少一个燃烧器隔开;和

（e）利用控制系统调节送入炉内的燃料，一次氧化剂，二次氧化剂和液体废料的流速，使得在使用中一次氧化剂流提供的氧不足以使燃料完全燃烧，物料从端壁到出口进行单向流动。

本发明人所说的单向流动是指物料通过炉子到出口的流道不被反应物和反应产物的强大回流阻断，特别是在前面第三个反应器中。这样，向前通过炉子的物料基本上沿轴向流动。通过将各喷枪和燃烧器放在适当位置和控制它们喷射的流体的速度，以使不同的喷射流体的动量在整个反应器的横断面上基本上均匀分布，就能实现所需要的单向流动。各流体的喷射速度一般低于100米/秒，最好低于30米/秒。

本发明的方法可有效地用于处理任何液体废料，但特别适于处理废酸或杂质酸，特别是含水，硫酸铵，硫酸氢铵和多种有机物杂质的废硫酸。当用本方法处理废硫酸时，可得到少量的NO_x和少量的有害的三氧化硫。而且，酸和燃烧器的喷雾枪是这样设置的，使得耐火材料炉衬不受火焰直接加热，因而保持在允许的低温下。

因此，在本发明的一个优选的实施例中，提供一种利用热分解硫酸来处理杂质硫酸的方法。用于实现本发明的方法的炉子最好是SAR装置的组成部分。

在其中燃烧液体废料的炉子用耐火材料衬里，防止其外壁受强加热。该炉子或按垂直主轴线设置或按水平主轴线设置，但一般按水平主轴线设置。该炉子是一个衬砖的筒体。

炉子装有将一次氧化剂和可燃烧的燃料送入炉内的一个或多个燃烧器。这个（每个）燃烧器穿过炉子端壁，其轴线最好与炉子的主轴线基本平行，最好靠近炉子端壁的中心，位于或围绕在炉子主轴线周围。对于这种设置，炉子侧壁的受热会减到最小。燃烧器通常要包括分别提供一次氧化剂和燃料的至少两个流道。一个优选的燃烧器包括一个中心流道和一个外部环形流道，中心流道与第一个进口连通，外部环形流道与第二个进口连通。燃料和一次氧化剂分别经燃烧器的内部和外部流道送入炉子。然而，由于下面将要描述的原因，最好将燃料送到这样的一种燃烧器的外部流道，将一次氧化剂送到其内部流道。一个特别优选的燃烧器包括一个中心流道，一个中间环形流道和一个外部环形流道。对于这样一种燃烧器，中心和外部环形流道用于喷射燃料，中间环形流道用于喷射一次氧化剂。通常，通过中心流道提供全部燃料流的10%至30%，例如20%。通过燃烧器喷射的氧化剂和燃料可用于提高火焰的稳定性。

燃烧器必须能够耐炉内产生的高温，为此，最好用陶瓷材料制造燃烧器。

尽管燃烧器可以并且通常的确是一个以上，但燃烧器的数目不应过多。一般地说，炉子要有三个燃烧器，它们靠近炉子端壁的中心排布在反应器主轴线的周围的适当位置上。燃烧器与炉子的主轴线的距离最好相等，它们彼此间的距离相等。

送入炉子的燃料可以是液体或气体燃料。因此合适的燃料包括燃料油，丙烷和天然气，最优选的燃料是天然气。

燃烧器的点火通常利用导向焰或压电火花来实现。

通过一个或多个燃烧器送入炉内的一次氧化剂和可燃烧的燃料形成一个或几个燃烧区，下面将它们定义为一次燃烧区。一次燃烧区是炉子内最热的区域，它产生汽化和分解液体废料所需要的热。

通过燃烧器送入的一次氧化剂的量要比使喷射的燃料完全燃烧所须的氧化剂少。具体地说，燃料与一次氧化剂的比为，使一次氧化剂提供的氧不足以使燃料完全燃烧。按低于理论配比的氧操作燃烧器可改善在相反情况下可能发生的爆炸危险。而且，用本发明的方法处理废硫酸时，控制燃料与个次氧化剂的比，以便按低于理论配比的氧操作燃烧器，这不仅限制了最高火焰温度，而且形成了还原焰，这有助于减少有害的NO_x的形成。通过使用包括一个内部流道和一个外部环形流道的一个或多个燃烧器，减少有害物质NO_x形成的作用可得到加强，其中，一次氧化剂是通过上述的内部流道送入的，燃料量通过上述的外部环形流道送入的，它们之间至少有一个具体的比例。从燃烧器出来的燃料将一次氧化剂流包围，这样就增加了一次燃烧区周围的还原气体的浓度。

送入燃烧器的一次氧化剂可以是任何富氧气体，但最好是富氧空气或基本上是纯氧。一次氧化剂的氧浓度按体积计应至少为22%，例如按体积计22%至66%。因此，例如若一次氧化剂是氧和氮的混合物，则当用氧的体积与氧和氮的总体积的百分比来表示时，氧的含量应至少为22%。一次氧化剂的含氧量按体积计应至少为40%，例如按体积计至少为66%，在一个特别优选的实施例中，氧的浓度超过并且特别明显地超过该值，例如按体积计至少为90%。按体积计氧浓度至少为99.5%的基本上的纯氧特别优选作为一次氧化剂。

如上所述，通过燃烧器送入的一次氧化剂的量为，燃烧器提供的氧比使喷射的燃料完全燃烧所需要的氧少。当然，一次氧化剂与燃料的比要取决于一次氧化剂的浓度，并随被处理的液体废料的性质而变化。通常，一次氧化剂所提供的氧为按理论配比要求的50%至99.9%。当用本发明的方法处理废硫酸或杂质硫酸时，一次氧化剂所提供的氧优选的为按理论配比要求的80%至95%，为按理论配比要求的80%或约80%是特别优选的。

在本发明的方法中，通过装有喷嘴的许多喷枪将液体废料的喷雾流喷入炉子内。将喷雾枪安装在与安装燃烧器相同的炉子的端壁上，装在燃烧四周围的合适位置（即在燃烧器和炉子侧壁之间）。喷雾枪的方向要使液体废料沿着炉子按基本上与一次氧化剂和燃料相同的流体方向喷射。事实上，这意味着炉子的主轴线与喷射枪的轴线基本平行。

喷雾枪将液体废料喷出，形成喷雾帘或幕，遮住或保护炉子侧壁，特别是燃烧器所处的区域，不被火焰直接加热。因此，保持炉壁温度低于使炉衬损坏的温度。例如，对于用含氧化铝65%的耐火砖制造的炉衬，将其温度保持在1400℃以下是十分重要的。用本发明的方法，液体废料喷雾的遮蔽作用可使炉壁温度明显低于所达到的温度1400℃，例如炉壁温度为1000℃-1250℃。

将液体废料喷到燃烧器周围还可提供某些其它优点。例如，火焰不稳定的问题可被克服，而当把液体废料直接喷向火焰时，这个问题就要出现。而且，在处理废硫酸时，在炉内的过热区就会生成有害的NO_x。因此，当将废硫酸直接喷到高温火焰时，生成的NO_x就会超过允许值。反之，将废硫酸喷到燃烧器周围，只会生产少量的NO_x，这是因为喷射出的酸与从燃烧器喷出的高温火焰间的直接接触基本上被避免了。事实上，将酸喷射到火焰周围的高温区，在那里承受的是不特别强烈的热，因为这些热是从火焰辐射或换言之是从火焰传导过来的。而且将废硫酸喷到燃烧器周围也能防止有害的三氧化硫的生成。

最好使喷雾枪均匀地分布在炉子内，例如，可使它们与炉子的主轴线的距离基本相等，它们彼此间的距离相等。安然，分布在燃烧器周围的喷雾枪的数目应足以在一次燃烧区和炉子侧壁之间形成所要求的热屏蔽。每个喷雾枪之间的距离最好应能避免使邻近的液体废料喷雾滴之间发生显著的干扰和聚集。

有效地喷射液体废料对有效地燃烧是重要的。例如，用本发明的方法处理废硫酸时，雾化的程度会影响废硫酸向二氧化硫的转变。事实上，喷射时所形成的液体废料液滴应相当小，以便在它们在炉内停留的时间内被汽化并被完全分解。处理废硫酸时，这意味着液滴要小到能够在其在炉中停留的过程中使硫酸，硫酸铵，硫酸氢铵完全被热氧化分解。当然，液滴的最佳尺寸可随被燃烧的液体废料的性质而变化。然而，处理废硫酸时，通过喷射形成的液滴的尺寸最好为500μm以下。如果液滴的尺寸超过500μm，不仅不能完全燃烧，而且由于在耐火材料衬层上凝聚有酸，会对其造成损坏。

利用成直线形的或成直角形的喷射枪喷射液体废料是有效的。这些喷射枪的端部有喷嘴，并包括用于输送液体废料的第一流道或通道和用于将喷射气体输送给喷嘴的第二流道或通道。

尽管任何气体都可有效地用于喷射液体废料，但从有效性的观点出发，常常优先选用空气。当用空气作为喷射介质时，必须考虑它对总的氧平衡的影响，这是因为总的氧平衡对燃烧过程有决定性的影响（见下面）。然而，本发明人不排除利用氧或富氧空气喷射液体废料的可能性，在这种情况下，喷射气体还可构成二次氧化剂流。然而，利用空气产生喷雾和将二次氧化剂经单独的喷枪喷入炉子内是优选的。

在本发明的方法中，另外可将液体废料沿着炉子喷射到其它位置。例如，可在炉子的侧壁上安装喷枪。一个特别适用于本发明的炉子包括（a）一套主要的一次喷枪和（b）一套或多套二次喷枪，所说的一次喷枪被安装在炉子的端壁上在燃烧器的周围，将液体废料按基本上与一次氧化剂和燃料相同的流动方向喷入炉内，所说的二次喷枪与燃烧器隔开并被安装在炉子的侧壁上。

在本发明的方法中，一次氧化剂流中所欠缺的氧气通过用与燃烧器隔开的喷枪送入炉子中的二次氧化剂补充。通常为了这个目的提供隔开的喷枪，最好将这些喷枪安装在与安装燃烧器相同的炉子的端壁上，特别优选的是将它们安装在燃烧器周围，位于燃烧器与液体废料喷枪之间。送入二次氧化剂的喷枪的方向最好是使二次氧化剂基本上按与一次氧化剂和燃料相同的流动的方向喷入炉内。事实上，这意味着送入二次氧化剂的喷枪的轴线与炉子的主轴线基本平行。送入二次氧化剂的喷枪与炉子的主轴线的距离最好相等，并且它们彼此间的距离最好相等。

用本发明的方法送入的二次氧化剂的量应至少足以补偿氧气的欠缺，同时将喷射气体可能送入的氧考虑在内，因而提供足以使燃料和液体废料中任何可燃烧的杂质如有机杂质完全燃烧所需的全部氧气。然而，随被燃烧的液体废料的不同，希望控制二次氧化剂的喷射，以便使一次和二次氧化剂流和喷射空气（此处所用的）供入炉子内的氧超过按理论配比所需要的量。燃烧废硫酸是这种方法的一个例子，这时，最好对超过理论配比的氧的量进行控制，使得离开炉子的燃烧气体按干基气体的体积计含有1%至4%的氧。通过监测离开炉子的燃烧气体中的氧的浓度并调节二次氧化剂的流速，使其适于将氧的浓度保持在所要求的范围，这样便可实现对氧气过量的控制。燃烧废硫酸时，希望保持氧的过量，以便避免硫的析出和生成硫化氢。然而，氧的过量不要大到大量生成有害的NO_x和三氧化硫的程度。上述的按体积计1%至4%的范围限制了有害的NO_x和三氧化硫的形成，同时留下一个超过按理论配比要求的操作的安全界线。

二次氧化剂可以是任何富氧气体，但优选的是富氧空气或基本上的纯氧。一次氧化剂的氧的浓度按体积计应至少为22%，例如按体积计为22%-66%。因此，例如，若一次氧化剂是氧和氮的混合物，则当用氧的体积与氧和氮的总体积的百分比来表示时，氧的含量应至少为22%。一次氧化剂的含氧量按体积计优选地应至少为40%，例如，按体积计至少为66%，在一个特别优选的实施例中，氧的浓度超过并且特别明显地超过该值，例如按体积计至少为90%。按体积计氧浓度至少为99.5%的基本上的纯氧特别优选作为二次氧化剂，这是因为避免将诸如氮气这样的多余气体送入炉内。

本发明人不愿受任何理论的限制，但可以相信，喷射二次氧化剂形成二次燃烧区，在液体废料中的任何可燃烧的杂质如有机物杂质在二次燃烧区被燃烧。

若要处理的液体废料是废硫酸，也可将液态硫经一个或多个喷枪送入炉子内，以便生成更多的二氧化硫。

可控制炉子的操作温度，以便将其保持在适于处理一定的液体废料但低于炉衬的最高工作温度的范围内。

当被处理的液体废料是废硫酸时，炉子的温度优选地保持在850℃至1200℃的范围内。如果炉子的温度低于850℃，不完全燃烧会导致大量的未反应的硫酸铵和生成超过允许量的三氧化硫。温度超过1200℃会导致生成超过允许量的NO_x。尤其是，炉子的操作温度应保持在1000℃至1100的范围内，特别是应保持在1050℃或约1050℃。

相对送入液体废料的速度，对送入燃料的速度进行操作控制，就可达到和保持所需要的炉温。因而，如果使将液体废料送入炉子的速度保持不变，当温度发生波动，离开要求的值时，便可调节燃料流速。利用计算机系统可实现这种控制。计算机系统对从安装在炉子内的温度传感器传送的信号作出响应，对燃料的流速进行调节，例如通过操作一个阀门。

通过燃料和氧化剂在炉子内燃烧产生的热使液体废料汽化并分解，生成各种含氧的燃烧产物，它们可被进一步处理。例如，通常含有20-90（重）%的硫酸和10-80（重）%的包括一种或多种碳氢化合物，水，硫酸铵及硫酸氢铵的杂质的废硫酸，在炉子内被分解，生成二氧硫，二氧化碳，水和残余量的NO_x和少量三氧化硫。废硫酸一般在炉内停留1至6秒，优选地是2-4秒。也发现在这些范围的停留时间内在正常情况下足以进行完全燃烧。

液体废料在送入炉子内以前可进行予浓缩，以便除去至少一部分水和存在的易挥发有机物。在炉子中处理废硫酸时，尤其要进行予浓缩。

当利用本发明的方法处理废硫酸时，实施该方法所用的炉子通常是SAR装置的组成部分。在这样一种装置中，离开炉子的气体燃烧产物被送到一个气体脱水单元（一个洗涤器或干燥器）脱水。脱水后，含有二氧化硫的气流通过一个催化转化器，在转化器中，二氧化硫与氧反应，生成三氧化硫。然后使生成物通过一个吸收塔，在吸收塔中，三氧化硫与水反应，用接触法生成硫酸和/或发烟硫酸。在被送入气体脱水单元以前，可使气体燃烧产物通过一个废热锅炉或其它热交换装置，以便冷却该气体和回收废热。在废热锅炉中产生的蒸汽可用于驱动蒸汽透平机，蒸汽透平机驱动压缩机或引风机，产生使气体通过SAR装置所需要的吸引力。这样的一种配置可明显地节省电能，另外，可用所产生的蒸汽驱动空气分离装置的压缩机。

现在参照下面的附图，对可用于实施本发明的方法的一种炉子进行描述。

图1是从炉子的出口端向燃烧器端看时所得到的炉子的视图。

如图1所示，该炉子包括衬有砖的筒体1，在筒体1的一端设置三个燃烧器（2），用于将二次氧化剂喷入炉内的三个氧化剂喷枪（3）和用于将液体废料喷入炉内的五个喷雾枪（4）。

燃烧器（2）穿过端壁（5），靠近端壁（5）的中心，排布在炉子的主轴线周围的适当位置上。燃烧器（2）的方向应使它们的轴线与炉子的主轴线基本平行。燃烧器包括分别用于送入一次氧化剂和燃料的一个内部流道（2A）和一个外部环形流道（2B）。三个燃烧器（2）均匀地分布在炉子内，与炉子的主轴线的距离基本相等，它们彼此间的距离基本相等。

氧化剂喷枪（3）穿过炉子的端壁（5）并排布在燃烧器（2）的周围。氧化剂喷枪（3）的方向应使它们的轴线与炉子的主轴线基本平行。氧化剂喷枪（3）均匀地分布在炉子内，与炉子的主轴线的距离基本相等，它们彼此间的距离彼此相等。

五个喷雾枪（4）穿过炉子的端壁（5）并排布在燃烧器（2）的周围。喷雾枪（4）的方向应使它们的轴线与炉子的主轴线基本平行。喷雾枪（4）均匀地分布在炉子内，与炉子的主轴线的距离基本相等，它们彼此间的距离基本相等。

燃烧器（2），氧化剂喷枪（3）喷雾枪（4）的方向应使它们顺着炉子的轴线喷射它们各自的流体，这样，物料向前通过炉子时沿着一个主轴线流动。而且，燃烧器（2）和喷枪（3，4）在炉子内基本上是均布的，这便提供一种单向流动，并避免在炉子内产生大的回流。

下面用实例描述本发明，但本发明不局限于这些实例。在这些实例中：

按照本发明的方处理含有所示量的下列组分的废硫酸：

组分（重）%

硫酸 36.60

硫酸铵 22.90

水 32.74

乙二醇 7.76

所用的炉子与图1所示的炉子相似。炉子的主体是衬砖的筒体，其主轴线基本上是水平的。炉子装备有三个氧-天然气燃烧器，它们穿过炉子的端壁，靠近该端壁的中心，排布在适当位置上，它们的轴线与炉子的主轴线基本平行。燃烧器包括用于喷射工业纯氧的一个中心流道和一个用于喷射天然气的外部流道。三个用于送入废硫酸的废液喷射器和两个用于送入工业纯氧的氧气喷枪也穿过炉子的端壁排布在燃烧器周围的废液喷射器和喷枪与炉子的主轴线基本平行。装在废液喷枪的端部的喷嘴喷出的废液的尺寸基本上在100至200μm的范围内。将废液喷射器排布在合适位置，使得由它们喷出的废硫酸形成喷雾帘，以便遮蔽炉壁使它们不受由燃烧器喷出的火焰的直接加热。

例1

有上述的炉子处理废硫酸，送入燃烧器的废硫酸的流量为87.0升/小时。用空气喷射废硫酸，送入废液喷射器的空气的流量为15.1标准米³/小时。送入燃烧器的天然气（含有97.12（重）%的甲烷，0.95（重）%的乙烷，0.19（重）%的丙烷，0.15（重）%的二氧化碳和1.59（重）%的氮气）和工业纯氧的流量分别为13.13标准米³/小时和22.06标准米³/小时）。因而，燃烧器是在低于按理论配比的氧的情况下提供按论配比需要量的80%即达到使天然气完全燃烧所需要的总氧量的80%。送入氧气喷枪的工业纯氧的流量为7.8标准米³/小时，以便补充所欠缺的氧并提供超过按理论配比的氧的总量。在离燃烧器不同距离处监测炉壁温度。在离燃烧器0.5米，1.5米和2.0米处所记录的温度分别为969℃，1047℃和1015℃。对离开炉子的高温气体的温度也进行监测，发现其为1040℃。对这些高温气体进行分析发现，按气体干基计含有2（体积）%的氧，33（体积）%的二氧化碳，24、13（体积）%的二氧化硫和50ppm的氮的氧化物，具有余量是氮气。

例2

用上述的炉子处理废硫酸，送入燃烧器的废硫酸的流量为87.0升/小时。用空气喷射废硫酸，送入废液喷射器的空气的流量为15.1标准米³/小时。送入燃烧器的天然气（含有97、12（重）%的甲烷，0.95（重）%的乙烷，0.19（重）%的丙烷，0.15（重）%的二氧化碳和1.59（重）%的氮）和工业纯氧的流量分别为14.27标准米³/小时和20.98标准米³/小时。因而，燃烧器是在低于按理论配比的氧的情况下提供按理论配比需要量的70%即达到使天然气完全燃烧所需要的总氧量的70%。送入氧气喷枪的工业纯氧的流量为12.5标准米³/小时，以便补充所欠缺的氧，并提供超过按理论配比的氧的总量在离燃烧器不同距离处监测炉壁的温度。在离燃烧器0.5米，1.5米和2.0米处所记录的温度分别为990℃，1039℃和1020℃。对离开炉子的高温气体也进行监测，发现其为1035℃。对这些高温气体进行分析发现，按气体干基计含有2.1（体积）%的氧，36.0（体积）%的二氧化碳，25.55（体积）%的二氧化硫和60ppm的氮的氧化物，余量是氮气。

Claims

1、一种利用燃烧处理液体废料的方法，在一个炉子中将液体废料燃烧，在炉子的出口处形成基本不含有液体废料的已燃气气流，该方法包括：

(a)通过位于炉子的一端的壁上的至少一个燃烧器将一次氧化剂气流和燃料气流一起送到炉子内，该一次氧化剂气流含有至少22(体积)%的氧，它按第一流动方向从该至少一个燃烧器喷出，该燃料气流按基本上与第一流动方向相同的第二流动方向从该至少一个燃烧器喷出；

(b)使燃料燃烧以便产生一个热源；

(c)控制一次氧化剂与燃料的比，以便使一次氧化剂气流提供的氧不足以使燃料完全燃烧；

(d)通过许多喷雾枪将液体废料液流喷入炉内，使液体废料按第三流动方向从喷雾枪中喷出，喷雾枪被装在端壁上，在该至少一个燃烧器的周围，以使第三流动方向基本上与第一和第二流动方向相同；和

(e)通过与该至少一个燃烧器隔开的许多氧化剂喷枪将含有至少22(体积)%的氧的二次氧化剂气流喷入炉内，以便补充一次氧化剂气流，从而提供足以使燃料达到完全燃烧所需的氧，

2、按权利要求1的方法，其特征在于，各流体喷入炉子内的速度小于100米/秒。

3、按权利要求1的方法，其特征在于，该至少一个燃烧器包括一个中心流道和一个外部环形流道，中心流道与第一个进口连通，外部环形流道与第二个进口连通。

4、按权利要求3的方法，其特征在于，该至少一个燃烧器包括一个中心流道，一个中间环形流道和一个外部环形流道，燃料气流通过中心和和外部环形流道进入炉子，一次氧化剂通过中间环形流道进入炉子。

5、按权利要求4的方法，其特征在于，有10%至30%的燃料气流通过中心流道。

6、按权利要求1的方法，其特征在于，燃料是从燃料油、丙烷和天然气中选择出的。

7、按权利要求1的方法，其特征在于，喷雾枪用喷射气体喷射液体废液。

8、按权利要求7的方法，其特征于，喷射气体是空气。

9、按权利要求1的方法，其特征在于，二次氧化剂按基本上与第一和第二流动方向相同的第四流动方向从氧化剂喷枪喷入炉子内。

10、按权利要求1的方法，其特征在于，一次和二次氧化剂气流及喷射气体（当采用时）所提供的氧的量超过达到燃料的完全燃烧所需要的按理论配比的量。

11、按权利要求1的方法，其特征在于，液体废料是含有20至90（重）%的硫酸和10至80（重）%的杂质，并用燃烧燃料所放出的热分解硫酸，以便生成含有二氧化硫的己燃气体。

12、按权利要求11的方法，其特征在于，将废硫酸在炉内喷射成其尺寸小于500μm的液滴。

13、按权利要求11的方法，其特征在于，废硫酸在炉子内停留的时间为1至6秒。

14、按权利要求11的方法，其特征在于，离开炉子的己燃气体含有1至4（体积）%按气体干基计的氧。

15、按权利要求11的方法，还包括通过至少一个喷枪将液态硫液流喷入炉子内。

16、按权利要求11的方法，还包括若干回收步骤：

（ⅰ）使离开炉子的已燃气体通过一个气体脱水单元脱水，以便形成干燥了的气流;

（ⅱ）使干燥了的气流通过一个催化转化器，在催化转化器中通过催化作用使二氧化硫与氧起反应，生成三氧化硫气流;和

（ⅲ）使三氧化硫气流通过一个接触工序生产硫酸和/或发烟硫酸。

17、按权利要求16的方法，其特征在于，在已燃气通过气体脱水单元以前，使它进行间接热交换，以便回收废热。

18、按权利要求17的方法，其特征在于，利用废热产生蒸汽，然后利用蒸汽产生轴功率。

19、按权利要求1的方法，其特征在于，一次和/或二次氧化剂含有22至66（体积）%的氧。

20、按权利要求1的方法，其特征在于，一次和/或二次氧化剂含有至少40（体积）%的氧。

21、按权利要求20的方法，其特征在于，一次和/或二次氧化剂含有至少66（体积）%的氧。

22、一种用于实施权利要求1的方法的炉子，它与一个燃料源，一个一次氧化剂源和一个二次氧化剂源相连，它包括一个端壁，许多氧化剂喷枪，一个出口一和一个控制系统，其特征在于：

（a）端壁上装有至少一个燃烧器，在该至少一个燃烧器周围设置许多喷雾枪;

（b）该至少一个燃烧器与燃料源和一次氧化剂源相连，并可用于使燃料气流按第一方向喷射，使一次氧化剂气流按基本上与第一方向相同的第二方向喷射;

（c）许多喷雾枪与液体废料源相连，并可用于使液体废料液流沿着基本上与第一和第二流动方向相同的第三流动方向形成喷雾流。

（d）许多氧化剂喷枪与第二氧化剂源相连，并与该至少一个燃烧器隔开;

（e）控制系统能够调节送入炉子内的燃料，一次氧化剂，二次氧化剂和液体废料的流速，使得在使用中一次氧化剂气流提供不足以使燃料达到完全燃烧所需要的氧，并使物料从端壁到出口形成单向流动。

23、一种按权利要求22的炉子，其特征在于，它的主轴心线是水平的。

24、一种按权利要求22的炉子，其特征在于，该至少一个燃烧器靠近端壁的中心，在炉子的主轴线上或在炉子主轴线的周围。

25、一种按权利要求24的炉子，其特征在于，具有三个燃烧器。

26、一种按权利要求25的炉子，其特征在于，这些燃烧器与炉子主轴线的距离相等，它们彼此间的距离相等。

27、一种按权利要求22的炉子，其特征在于，该许多喷雾枪中的每一个的轴线都与炉子的主轴线平行。

28、一种按权利要求22的炉子，其特征在于，该许多氧化剂喷枪装在炉子的端壁上。

29、一种按权利要求28的炉子，其特征在于，该许多氧化剂喷枪位于该至少一个燃烧器周围，并在该至少一个燃烧器和该许多喷雾枪之间。

30、一种按权利要求29的炉子，其特征在于，该许多氧化剂喷枪中的每一个与炉子主轴线的距离相等，它们彼此间的距离相等。