一种处理废有机溶剂的装置的制作方法

本发明属于核燃料后处理，具体涉及一种处理废有机溶剂的装置。

背景技术：

1、有机溶剂是核工业中最为常见的萃取剂，如应用于主流程(purex流程)的磷酸三丁酯(tbp)、应用于较高燃耗深度乏燃料后处理以及钍铀燃料循环的磷酸三异戊酯(tiap)、应用于高放废液处理的三烷基氧膦(trpo)和酰胺荚醚类(如：todga等)、以及应用于三价锕镧分离的二(2-乙基己基)磷酸(hdehp)等。为了弥补这些萃取剂的物理性质、改善水力学性能、调节萃取能力、防止临界等往往需在使用这些萃取剂时加入稀释剂。而这些萃取剂和稀释剂受到其中锕系元素和裂变产物放射性的α、β和γ射线的强辐射作用；在萃取及反萃过程中，又分别受到不同浓度的hno3的化学作用；此外还有光、热等作用。在这些作用下，萃取剂及稀释剂都可能遭到破坏，发生降解、聚合及其他化学反应，宏观上表现为引起物性变化、萃取和反萃取性能改变、重金属保留、体系乳化等。因此在使用过程中要对萃取剂进行酸碱洗涤、离子交换和吸附处理、真空蒸馏等手段进行净化。但是，在使用较长时间后，各种方法都不能够再有效地恢复萃取剂的效果，此时萃取剂的性能严重恶化，还可能保留了少量的放射性重金属，成为新的废物，对环境造成危害，这时就需要对它们进行最终的处理和破坏。

2、目前国际上对废有机溶剂的处理装置有很多，比较常用或研究较多的装置如下:1)焚烧处理装置包括过量空气焚烧、控制空气焚烧(热裂解焚烧)和等离子体处理的焚烧类装置，但存在是反应速率慢，建造费用高，公众接受程度低等缺点；2)湿法氧化处理装置包括酸消化、电化学氧化、超临界水氧化、fenton氧化等处理装置，但存在反应控制条件相对复杂、处理成本高，对含煤油类废物的处理耗电率高，电极易钝化等缺点；3)碱性水解装置，缺点是使用范围窄(仅适用于tbp分解)，二次废物成分复杂，需要做进一步处理；4)吸收法处理装置是利用高分子吸收剂产品，将放射性有机废液吸收固定于吸收剂分子内部，形成吸收固化体，再对吸收固化体进行处理，达到对有机废液的最终处理和处置，但该类吸收剂是由美国供货，属于专有垄断产品，公开关于吸收剂的关键参数信息，且其供货周期较长，同时，后续仍需要采取水泥固化等处理工艺才能被最终安全处置；5)水泥固化装置，但有机试剂的固化体长期性能有待验证，同时，增容较大；6)蒸馏装置，存在反应釜容易发生板结，以及残留的物质难以进行处理等缺点。

3、以上装置可处理废有机溶剂，但每个装置都存在一些无法克服的缺点，这些缺点都大大影响了其在实际科研及生产中的应用。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种处理废有机溶剂的装置，通过臭氧发生器产生臭氧、氧化柱中氧化、混合器中间接氧化等一系列过程来处理废有机溶剂，能有效的将废有机溶剂分解为水和二氧化碳；所述装置可以在常温常压下有效处理废有机溶剂，而且处理过程中的水相可重复使用；建立了一套生产高效、废物量小、应用广泛的废有机溶剂处理的新装置。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种处理废有机溶剂的装置，所述装置主要包括臭氧发生器、氧化柱、回流式反应器，其中：

3、所述氧化柱为填料柱，包括氧化柱填料段、氧化柱料液入口、氧化柱料液出口、氧化柱出气口、隔板、氧化柱进气口；所述氧化柱填料段的填料放置于隔板上，所述氧化柱进气口设置于隔板下方；

4、所述臭氧发生器的臭氧出口连接所述氧化柱进气口；

5、所述回流式反应器包括搅拌系统和槽体，所述槽体包括混合室与澄清室，所述搅拌系统安装在混合室中；所述混合室设置有氧化料液入口、废有机溶剂入口、回流入口，所述混合室的下部设置有混合液出口；所述澄清室的下部设置有混合液入口，所述混合液出口与混合液入口通过连接通道贯通；所述澄清室中设置有重相收集室与轻相收集室，所述重相收集室底部设置有回流式反应器料液出口，所述轻相收集室设置有油相溢流口，所述油相溢流口通过回流通道与所述回流入口连接；

6、所述废有机溶剂入口通过第一进料泵与待处理有机溶剂料液罐连接；所述氧化柱料液入口通过第二进料泵与所述回流式反应器料液出口连接；所述氧化柱料液出口通过第三进料泵与所述氧化料液入口连接。

7、进一步，步骤s1在氧化柱中进行，以臭氧作为氧化剂，在氧化柱中与氧化柱进料料液中的特定金属离子充分接触，并将氧化柱进料料液中的特定金属离子氧化为相应的高价金属离子，得到氧化料液。

8、进一步，所述臭氧发生器的原料入口与氧气源或空气源连接。

9、进一步，所述氧化柱填料段的填料材质为不锈钢、玻璃、陶瓷中的一种或多种。

10、进一步，所述的氧化柱的高径比≥10。

11、进一步，所述氧化柱内设置有气体分布器，所述气体分布器与所述氧化柱进气口连接，且所述气体分布器位于所述隔板下方。

12、进一步，所述氧化柱料液入口设置于氧化柱填料段的上方或者下方；

13、当所述氧化柱料液入口设置于氧化柱填料段的上方时，所述氧化柱料液出口设置于氧化柱底部，氧化柱中臭氧和氧化柱进料料液逆流接触、反应，所述氧化柱进料料液中的特定金属离子氧化为相应的高价金属离子；

14、当所述氧化柱料液入口设置于氧化柱填料段的下方时，所述氧化柱料液出口设置于氧化柱上部，氧化柱中臭氧和氧化柱进料料液并流接触、反应，所述氧化柱进料料液中的特定金属离子氧化为相应的高价金属离子。

15、进一步，所述氧化柱进料料液为酸性水溶液或其与废有机溶剂的混合物，所述酸性水溶液中h+浓度为3mol/l以上。

16、进一步，所述特定金属离子包括以下离子中的一种或多种：ag(i)、co(ii)、ce(iii)，所述相应的高价金属离子分别为ag(ii)、co(iii)、ce(iv)。

17、进一步，当所述氧化柱中臭氧与氧化柱进料料液逆流接触时，所述第二进料泵输送氧化柱进料料液至氧化柱的进料速度、第三进料泵输送氧化料液至混合室的进料速度相同。

18、进一步，所述混合室中，氧化料液入口、废有机溶剂入口、回流入口远离所述混合液出口设置；所述澄清室中，重相收集室与轻相收集室设置于远离混合液入口的一侧。

19、进一步，所述槽体的材质为玻璃、陶瓷或不锈钢。

20、进一步，所述搅拌系统为电机驱动的桨叶。

21、进一步，所述废有机溶剂为添加了稀释剂的萃取剂，所述萃取剂包括磷酸三丁酯、磷酸三异戊酯、三烷基氧膦和酰胺荚醚类、以及二(2-乙基己基)磷酸中的一种或多种。

22、进一步，所述稀释剂为煤油、正十二烷、tph中的一种或多种。

23、本发明的有益效果在于：采用本发明所提供的一种处理废有机溶剂的装置，通过臭氧发生器产生臭氧，然后在氧化柱中通过臭氧将特定金属离子氧化为相应的高价金属离子；再在回流式反应器的混合室中采用生成的高价金属离子间接氧化废有机溶剂，高价金属离子被还原为特定金属离子，废有机溶剂反应生成水与二氧化碳；最后在澄清室中将反应后的混合物分相，特定金属离子返回氧化柱再次氧化，再次氧化后再与未反应的废有机溶剂混合反应，直至废有机溶剂反应完全生成水与二氧化碳，从而实现有效处理废有机溶剂的目的。本发明提供的装置仅需通过臭氧发生器产生氧化剂臭氧，消耗的只有空气中的氧气；不仅能有效处理废有机溶剂，而且可以在常温常压下运行，处理过程中产生的废液量少，而且处理过程中基本不消耗水相，水相可重复使用。本发明提供的装置所需设备和操作过程简单，易于实行自动化控制和维护，且采用所述装置处理后放射性核素仍集中于液相中，便于进一步处理，易于核材料回收利用。