Brevet FR2601439A1 — publié le 19880115

L'invention concerne un procédé de détoxication par incinération des déchets liquides, L'invention revendiquée trouvera une application dans l'industrie chimique, de constructions mécaniques, ra05 diotechnique lors de la destruction des déchets liquides contenant diverses substances organiques halogénées (trichloréthylène, chloroforme, chlorure de méthylène, tétrachlorure de carbone, Fréon, biphényles polychlorés très toxiques. On connaît divers procédés de détoxication par incinération des déchets liquides renfermant des composés halogéno-organiques, y compris les biphényles polychlorés, leur réalisation étant pratiquée en pleine mer sur les bateaux spécialement équipés ou dans des fours à incinéra15 tion des déchets industriels. On effectue l'incinération par pulvérisation.des déchets liquides dans un courant haute température de produits de combustion ou par combustion des déchets à haute combustibilité. A la suite de traitement à haute température des déchets pulvérisés, il 20 y a évaporation de leur fraction aqueuse, et la partie organique est soumise à l'oxydation avec formation essentiellement des produits gazeux, notamment CO2, H20. Le chlore contenu dans les déchets à décontaminer, dans les conditions de haute température est converti en HC1 et C12, ce;5 qui provoque la contamination de l'atmosphère ou du plan d'eau délimité (Referativny zhurnal "I..imia", N 24, 1985, VINITI (Moscou) , Firnheaber Rolf Bodo, "Verbennung auf hoher see", p. 253-256, "Umwelt, 1985, N 3, Referativny zhurnal "Khimia", N 19, 1980, VINITI (Moscou), Grayson 1. 30 "Incineration burns away waste disposal problems", "Process Ing.", 1980). L'inconvénient du procédé connu de détoxication par incinération des déchets organiques halogénés liquides consiste en ce qu'on rejette dans l'atmosphère les sub35 stances gazeuses toxiques secondaires avec les gaz perdusHC1 et Cl2 dont la neutralisation exige une purification additionnelle, qui n'est possible qu'en cas d'utilisation des cQnstructions d'épuration complexes. A l'heure actuelle, on utilise un procédé de détoxication par incinération des déchets halogénés liquides consistant à préparer un mélange de déchets indiqués et d'un réactif alcalin, à introduire ensuite le mélange obtenu sous forme de courant pulvérisé dans un courant haute température de produits de combustion et à évacuer les gaz perdus (SU, A, 1 101 623). Pour réaliser ce procédé, on utilise un désinté10 grateur, dans lequel on réalise le malaxage des déchets liquides avec un réactif alcalin pris avec un excès de 10-30 % outre la quantité stoechiométrique nécessaire pour former les sels appropriés (par exemple, NaCl, CaC12). De plus, on utilise un four dans lequel on inl5 troduit un mélange aircombustible. A la suite du brûlage du combustible, il se forme un courant de produits de combustion ayant une température de 1 400-1 700 C. On introduit dans ce courant le mélange obtenu dans le désintégrateur, o pendant le contact 20 des gouttes de mélange de déchets et de réactif alcalin pulvérisé avec les produits de combustion à haute température, la fraction aqueuse des déchets s'évapore, la partie organique des déchets se décompose, s'oxyde jusqu'aux substances gazeuses inoffensives-C02, H20, N2 et les halogè25 nes, grâce au malaxage des déchets liquides réalisé avec le réactif alcalin forment des sels neutres. ! Le procédé considéré présente un inconvénient majeur - le passage des composés organiques halogénés de haute toxicité, par exemple des dibenzofurannes et les di30 benzodioxines polychlorés avec les gaz perdus, ce qui s'observe en cas d'incinération des déchets contenant les hydrocarbures aromatiques polycycliques halogénés macromoléculaires. La concentration de composés organiques halogénés des gaz perdus, bien que se caractérisant par des valeurs 35 insignifiantes, mais compte tenu des valeurs extrêmement sévères des concentrations limites de tels composés dans l'air atmosphérique/est inadmissible. 3 2 6 02601439 Les rejets des substances organiques halogénées toxiques pendant la réalisation du procédé connu sont dus à une pyrolyse partielle des composés initiaux contenus dans les déchets liquides lors du traitement thermique et 05 à une décomposition incomplète des composés organiques halogénés. De plus, l'halogène moléculaire (libre) qui se forme à la suite des réactions chimiques dans la zone à haute température du courant de produits de combustion de 10 pair avec des acides gazéiformes ne se transforme entièrement pas en acide à cause des excès élevés en comburant des produits de brûlage du combustible. Cela est dû à un contact direct des produits de brûlage complet du combustible avec le courant pulvérisé du mélange de déchets li15 quides et de réactif alcalin. On s'est donc proposé de créer un procédé de détoxication par incinération des déchets liquides contenant des composés organiques halogénés, de modifier les conditions de réalisation de ses certains stades, qui as20 surerait une haute efficacité sanitaire du processus. Le problème ainsi posé a été résolu par un procédé de détoxication par incinération des déchets liquides contenant des composés organiques halogénés comprenant la préparation d'un mélange desdits déchets et de ré25 actif alcalin, l'introduction de ce mélange sous forme de courant pulvérisé dans un courant à haute température de produits de brûlage du combustible -rec évacuation ultérieure des gaz perdus, conformément à l'invention revendiquée, entre le courant des produits de brûlage du combus30 tible et le courant de mélange pulvérisé indiqué, on introduit un courant d'eau pulvérisée dont la consommation constitue au moins 1,2 kg par kg de mélange de déchets avec le réactif alcalin indiqué et non supérieure à 2,5 kg par kg de combustible utilisé. Grâce à l'invention revendiquée, il est devenu possible d'incinérer pratiquement complètement les déchets liquides contenant des composés organiques halogénés, en éliminant le rejet dans l'atmosphère des composés toxiques avec les gaz perdus, sans utilisation des ouvrages d'épuration additionnelle spéciaux ainsi que des ouvrages de captage. Pour une-combustion plus efficace des composés 05 organiques halogénés contenus dans les déchets liquides, il est avantageux, conformément à l'invention revendiquée, d'utiliser un écoulement tourbillonnaire des produits de brûlage du combustible, dans le centre duquel on introduit le courant pulvérisé du mélange indiqué. D'autres buts et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée du procédé de détoxication par incinération des déchets liquides contenant les composés organiques halogénés, et de plusieurs exemples de réalisation de ce 15 procédé. Conformément à l'invention revendiquée, les déchets liquides contenant des substances organiques halogénéestelles que le chlorobenzène, le tétrachlorure de carbone, le chloroforme, les biphényles polychlorés, sont sou20 mis à une incinération pratiquement complète. On mélange les déchets liquides indiqués (par exemple dans un désintégrateur) avec un réactif alcalinhydrate d'oxyde de sodium ou de calcium dans un rapport tel que la teneur en alcali constituerait un excès de 1025 30 % au-dessus de la quantité stoechiométrique nécessaire pour obtenir pendant le malaxage les sels appropriés-NaCl, CaC12. On introduit le mélange obtenu transformé en courant pulvérisé dans un four. On amène préalablement dans ce four un mélange air-combustible (gaz naturel, mazout) afin que les produits de combustion à haute température (1 600-1 800 C) obtenus à la suite de l'inflammation du combustible aient dans le four aspect d'un courant directionnel. On y introduit le courant pulvérisé de mé35 lange de déchets liquides et de l'alcali. Pour assurer un échange calorifique de masse le plus efficace des produits de combustion avec le mélange de déchets liquides et de réactif alcalin, ce qui favorise une combustion plus complète des composés organiques halogénés contenus dans les déchets liquides, il est rationnel d'introduire le mélange dans le centre d'écoulement tourbillonnaire des pro05 duits de combustion. Pour former l'écoulement tourbillonnaire, on amène le combustible dans le four (rationnellement du type cyclonique) d'une façon tangentionnelle. Conformément à l'invention revendiquée, dans la zone annulaire, située entre le courant de produits de 10 brûlage du combustible et le courant pulvérisé de mélange de déchets liquides et de l'alcali, on introduit le courant d'eau pulvérisé. Conformément à l'invention revendiquée, la consommation d'eau dans la zone d'incinération à haute température constitue au moins 1,2 kg par kg de mélange de déchets et de réactif alcalin et non supérieure à 2,5 kg par kg de combustible utilisé. L'invention prévoit la possibilité d'utilisation en qualité d'eau les eaux résiduaires à basse concentration de substances organiques de n'importe quelle 20 production. L'amenée du courant d'eau pulvérisé entre le courant de produits de brûlage du combustible et le courant pulvérisé de mélange de déchets et de réactif alcalin permet d'accélérer le processus de décomposition des com25 posés organiques halogénés, par suite de l'intensification des processus de conversion et de gazéification dans l'écoulement rapide à haute température de mélange gaz-vapeur, soufflant le courant pulvérisé du mélange cité. La formation du mélange gaz-vapeur se caractérise également par une intensité élevée, grâce à l'échange calorifique et de masse de l'écoulement tourbillonnaire à haute température de produits de brûlage du combustible avec le courant d'eau pulvérisé. L'halogène libre partiellement formé par la suite des transformations chimiques dans la zone à haute température en présence de mélange gazvapeur à haute température, enrichi avec la vapeur d'eau et privé d'oxy- gène, est complètement converti en acide gazéiforme (par exemple HC1), et puis en sel minéral approprié, par exemple, NaCl. Le maintien de la consommation d'eau à un niveau 05 non inférieur à 1,2 kg par kg de mélange de déchets et de réactif alcalin est dû à la nécessité d'une conversion complète et de la décomposition des substances organiques halogénées, présentes dans les déchets avec obtention des acides gazéiformes dans la phase gazeuse. Le maintien de la consommation d'eau à un niveau non supérieur à 2,5 kg d'eau par kg de combustible utilisé est indispensable pour une détoxication thermique complète de toutes les impuretés organiques contenues dans les déchets à la zone du four à haute température, et également 15 pour la neutralisation des acides organiques en phase gazéiforme par le réactif alcalin, avec obtention des sels minéraux. Ainsi, à la suite de l'admission dans le four de trois courants indiqués, il se forme un écoulement tourbillonnaire de mélange gaz-vapeur à haute température et il se produit un échange calorifique et de masse intense avec les gouttes de mélange de déchets et de réactif alcalin. La phase aqueuse s'évapore, les composés organiques sont soumis à la conversion et la gazéification avec 25 formation des acides gazéiformes, entrant dans la réaction avec le réactif alcalin gazéiforme. Les sels minéraux formés se sont évacués avec les gaz perdus à partir du four pour un captage subséquent de poussière sec ou humide et pour utilisation. Pour mieux comprendre l'invention, on donne ciaprès des exemples de son exécution concrète. EXEMPLE 1 On soumet à la détoxication par incinération un mélange de déchets liquides de chlorobenzène, et de ré35 actif alcalin contenant 85 % en masse des substances organiques et chloro-organiques et 15 % en masse de NaOH. La teneur en chlore des déchets liquides à incinérer consti- tue 12 %. Dans un four du type cyclone, on introduit tangentiellement le gaz naturel à une vitesse de 62 kg/h dans le centre de l'écoulement tourbillonnaire de produits de combustion du gaz naturel formés, on introduit les déchets liquides à incinérer sous forme de courant pulvérisé à la vitesse de 20 kg/h. La consommation d'air amené dans le four constitue 530 m3/h. Dans la zone annulair située entre l'écoule10 ment tourbillonnaire des produits de combustion du gaz naturel et le courant pulvérisé de déchets à incinérer, on introduit le courant d'eau pulvérisé à raison de 110 kg/h (ce qui constitue 5,5 kg/kg de mélange de déchets et de réactif alcalin et 1,77 kg par kg de gaz naturel). La température des gaz perdus à la sortie du four cyclonique constitue 1 140 C. L'hydrogène chloré, le chlore moléculaire et les impuretés organiques chlorées ne sont pas identifiés dans les gaz perdus. Les produits chimiques non brûlés CO, H2, CH4, CmHn) sont complètement 20 absents. L'analyse de la poussière captée a montré la présence de NaCl avec une petite addition de Na2C03. EXEMPLE 2 On soumet à la détoxication par incinération les déchets liquides de tetrachlo-ue de carbone. On mala25 xe ces déchets avec le réactif alcalinNaOH dans un rapport tel que le mélange obtenu renferme 70 % en masse de substances organiques et organiques chlorées et 30 % en masse de NaOH. La teneur totale en chlore des déchets à incinérer constitue 24,2 % en masse. On réalise l'incinération dans un four du type cyclone dans les conditions analogues à celles décrites dans l'exemple 1. Cependant, la consommation de mélange de déchets à incinérer et de réactif alcalin est de 15 kg/h, la consommation de gaz naturel - 51 kg/h, la con35 sommation d'air - 485 m3/h, la consommation d'eau - 95 kg/h. La température des gaz perdus formés à la sor- tie du four cyclonique constitue 1 130 C. L'analyse des gaz perdus a montré qu'ils ne renferment pas d'hydrogène chloré, de chlore moléculaire et d'impuretés organiques chlorées. Les produits d'incuit chimique sont absents. 05 EXEMPLE 3 On soumet à la détoxication par incinération des déchets liquides malaxés avec le réactif alcalin, comme il est indiqué dans l'exemple 1. On réalise l'incinération dans les conditions 10 analogues à celles décrites dans l'exemple 1. Cependant, la consommation de mélange de déchets à incinérer et de réactif alcalin constitue 15 kg/h, la consommation de gaz naturel constitue.51 kg/h, la consommation d'air - 485 m3/h, la consommation d'eau - 18 kg/h. La température des gaz perdus formés à la sortie du four cyclonique constitue 1 220 C. L'analyse des gaz perdus a montré que le chlore moléculaire et les impuretés organiques chlorées sont absents dans les gaz formés. REVENDICATIONS 1. Procédé de détoxication par incinération de déchets liquides contenant des composés organiques halogénés comprenant la préparation d'un mélange desdits dé05 chets et de réactif alcalin, l'introduction de ce mélange sous forme de courant pulvérisé dans le courant de produits de brûlage du combustible à haute température avec évacuation ultérieure des gaz perdus, caractérisé en ce qu'on introduit un courant d'eau pulvérisée entre le courant de produits de brûlage du combustible et le courant de mélange cité pulvérisé, la consommation d'eau étant non inférieure à 1,2 kg/kg de mélange de déchets et de réactif alcalin et non supérieure à 2,5 kg/kg de combustible utilisé. 2. Procédé suivant la revendication 1, caracté15 risé en ce qu'on utilise un écoulement tourbillonnaire de produits de brûlage du combustible, dans le centre duquel on introduit un courant pulvérisé du mélange indiqué.