减小有机液体体积的方法技术

本发明专利技术提供了用于减小有机液体体积的方法。所述方法包括将多孔基质材料与有机液体混合以产生混合物，迫使氧化剂通过所述混合物，以及引发所述混合物的自维持阴燃。其他实施方式将所述有机液体或多孔基质材料或其混合物聚集在蓄液池例如反应容器、氧化塘或基质堆中。其他实施方式利用至少一个加热器来引发燃烧，并利用至少一个空气供应端口来供应氧化剂以引发并维持燃烧。其他实施方式包括在阴燃之前向聚集物分批添加燃料添加剂，以确保随后的阴燃是自维持的或具有所需温度，以减少或去除所述基质或有机液体中的其他污染物例如重金属或石棉。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了用于。所述方法包括将多孔基质材料与有机液体混合以产生混合物，迫使氧化剂通过所述混合物，以及引发所述混合物的自维持阴燃。其他实施方式将所述有机液体或多孔基质材料或其混合物聚集在蓄液池例如反应容器、氧化塘或基质堆中。其他实施方式利用至少一个加热器来引发燃烧，并利用至少一个空气供应端口来供应氧化剂以引发并维持燃烧。其他实施方式包括在阴燃之前向聚集物分批添加燃料添加剂，以确保随后的阴燃是自维持的或具有所需温度，以减少或去除所述基质或有机液体中的其他污染物例如重金属或石棉。【专利说明】与相关申请的交叉引用本申请要求2011年9月7日提交的美国临时专利申请系列号61/531，895和2011年4月29日提交的美国临时专利申请系列号61/480，852的权益，二者的全部内容通过参考并入本文。
本专利技术涉及通过阴燃来，更具体来说，本专利技术涉及其中将有机液体聚集在蓄液池内的多孔基质中的方法。
技术介绍
当有机液体变成废弃物时，它们的管理是复杂的问题，几乎没有具成本效益的可选择方案来降低它们对健康、环境和美观的影响。当前的管理方法集中于将有机液体废弃在填埋场中、在焚化炉中破坏和再循环。废弃物综合管理(IWM)的最新进展，已通过寿命周期分析和可持续废弃物管理策略的实施，将这些材料的影响降至最低；然而，有机液体废弃物管理问题仍有遗留，因为焚化和填埋是目前仅有的实用的可选择方案。污染物水文地质学领域的最新进展显示，可以使用阴燃来处理被有机液体污染的地下土壤。这种方法作为用于主动修复的自维持处理(STAR)技术在商业上是可用的，并且是美国专利8，132，978的主题。阴燃是无火焰的燃烧形式，从固体或液体燃料在氧化环境中加热时在其表面上发生的反应获得热量。阴燃反应的实例是香烟的阴燃或燃烧聚氨酯泡沫块。只有当燃料加热速率低于氧化剂扩散进入燃料的速率时，才能发生阴燃；因此，阴燃要求氧化剂向燃料表面扩散的速率快于将材料气化所需的热量增加速率。由于扩散过程相对慢，因此，阴燃只有在燃料暴露于氧化剂的表面积非常大的条件下才能发生(氧化剂夹带速率=氧化剂扩散通量X燃料表面积。这种条件最通常在其中材料的表面与体积比非常大的多孔材料内获得。对于香烟和其他固体有机材料(例如垃圾、煤渣、聚氨酯泡沫等)的情况来说，烟草既是燃料也是多孔基质；然而，对于STAR过程来说，燃料是有机污染物，多孔基质是地下土壤。阴燃与有焰燃烧不同。有焰燃烧是利用外部加热源将浓缩的燃料(液体或固体)气化产生燃料与氧化剂的气相混合物，所述气相混合物在存在进一步加热的条件下可以产生火焰的燃烧过程。火焰具有小的表面积与体积比；因此，加热速率远远超过氧化剂扩散速率。此外，火焰代表气相中气化的油与氧气之间的反应。因此，有焰燃烧发生在气相中气态燃料与气态氧化剂之间，其是均相燃烧反应。相反，阴燃在气相氧化剂扩散到浓缩的液体或固体燃料中时发生在液体/固体燃料表面上；因此该过程是非均相反应。阴燃需要持续时间短的能量输入，并需要添加氧化剂(例如氧气、空气、高氯酸盐)以引发和维持阴燃反应。阴燃是放热反应(净能量产生)，将碳化合物和氧化剂转变成二氧化碳、水和能量。因此，在通过持续时间短、输入低的局部能量燃着后，阴燃反应能够以自维持方式继续；例如，在STAR中污染物燃烧所需的热能主要来自于污染物自身内部的固有能量。存在多种用于修复污染土壤的方法，包括使用热过程，通过吸热过程(净能量消耗)例如热解和挥发来去除或破坏污染物的一组技术。STAR与这些其他热修复方法相比的优势在于，STAR利用污染物中的固有能量来促进它们的破坏，而其他热修复方法需要施加到污染土壤的大量热量/能量的输入，这往往使这些技术是无法承受地高成本的。当前用于处理有机废弃物的技术具有类似的问题——例如，焚化是用于有机液体的体积减小/破坏的能量密集型技术，需要连续的能量输入。结果，焚化通常是高成本的处理技术。阴燃传统上见于固体燃料中，并且已知在煤堆或固体有机废弃物堆中自发进行。以香烟为例，这些材料的阴燃需要存在燃料源和多孔基质，并且在大多数情况下，燃料源和多孔基质是同一物质(例如烟草)。因此，由于缺少多孔基质，液体燃料的阴燃长期以来被认为是不可能的而不予考虑。一些研究已调查了液体燃料在多孔基质中的燃烧，包括在浸泡在油和其他自燃性液体中的多孔隔热材料内发生的滞后着火，以及在油层中引发燃烧前沿以向采油点驱油的强化采油。然而，使用阴燃作为处理大量有机液体或实现大量有机液体的体积减小的手段，从未进行过。
技术实现思路
如下所述，阴燃只有在燃料源和多孔基质存在下才有可能。对于固体有机废弃物例如煤堆或垃圾来说，有机废弃物起到所述燃料源和多孔基质两者的作用。对于有机液体的情况来说，必须向有机液体添加多孔基质以产生发生阴燃反应所必需的条件。这可以通过向有机液体添加反应性或惰性材料例如沙，或通过向多孔基质的床或堆添加有机液体来实现。一旦建立这样的条件后，可以以与STAR过程所描述的类似的方式在有机液体/多孔基质混合物内引发阴燃:将混合物加热并加入氧化剂以引发阴燃过程；然后，终止加热源，但继续进行氧化剂添加，以便发生自维持反应(即用于阴燃的能源是有机液体而不是外部源)，引起有机液体的体积减小。本专利技术的实施方式利用了下述令人吃惊的发现，S卩，通过首先将有机液体聚集在多孔基质中，可以使用阴燃来减小任何有机液体的体积。已知在不存在聚集步骤的情况下，有机液体或液体燃料不能阴燃，因为它们缺少多孔固体燃料共有的必要的表面积。本专利技术依赖于用于处理有机液体的自维持阴燃的原理。作为有机液体处理方法，阴燃与传统处理技术相比提供了例如能量需求低、成本低、处理速度更快和处理有效的益处。此外，本专利技术优于填埋，这是由于阴燃过程将有机液体主要转化成燃烧气体，从而不需要获取并维持高成本的用于储存有机液体的土地。具体来说，通过将有机液体聚集或混合在多孔基质中(即“混合物”)，可以使用阴燃来减小有机液体的体积或破坏有机液体。将有机液体与多孔基质混合以产生混合物，迫使氧化剂通过所述混合物，并使用加热源来引发阴燃。然后将加热源去除或终止，同时维持氧化剂进料，以便维持通过所述混合物的阴燃反应的进展。在某些有机液体(例如煤焦油、石油烃等)中，固有的能量通常超过足以使自维持反应发生的能量。一些这种过量能量(即过量热量)可用于影响有机液体或其中部分或完全混合有有机液体的多孔基质的二次处理。例如，重金属是常见的土壤污染物，并通常被发现存在于有机液体例如石油烃中。尽管重金属不是有机的并且不燃烧，但一些重金属例如汞是挥发性的，并且可以通过由自维持阴燃过程产生的过量热量而从土壤或有机液体中去除以用于后续的处理。类似地，已知某些形式的石棉在高于700摄氏度的温度下变得无毒性；因此，来自于自维持阴燃过程的过量热量可用于处理含有石棉矿物质的土壤和浆液。最后，当使用潮湿或含水的土壤作为该过程中的多孔基质时，自维持阴燃反应的过量热量可用于干燥土壤。相反，某些有机液体缺乏能够使自维持反应发生的足够能量。由于这些化合物是有机的，它们将燃烧，但是没有足够的固有能量，因此，需要外部能量供应来维持反应。这可以通过分批添加燃料添加剂以提高混合物的固有能量来克服，因此能够使自维持阴燃继续进行。即使燃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：加文·格兰特，大卫·马若，杰森·格哈德，乔斯·托雷罗，格兰特·斯科尔斯，保罗·皮罗尼，克里斯蒂娜·斯维泽，
申请(专利权)人：吉奥森泰克咨询公司，
类型：
国别省市：