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用来将受污或非受污氢化合物材料分离和转化成有用产品的混合热处理工艺、工艺的使用、相应系统和设备的制造

阅读:502发布:2022-08-05

专利汇可以提供用来将受污或非受污氢化合物材料分离和转化成有用产品的混合热处理工艺、工艺的使用、相应系统和设备的制造专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种用来从 废油 中回收有用产品进行再利用的工艺,包括一个在容器中和在能够有效避免废油裂化并保证所述既加热废油能够先分离出第一批重油部分的 温度 和压 力 条件下进行的热分离步骤,然后再分离出第二批轻油部分的温度条件下进行的热分离,与废油相比,其中的轻油部分的固体和/或其他非 水 非惰性气体污物的含量较低。此工艺的另一个特征是,在进行热分离处理时,废油被加热到一个约为重油部分的沸点且低于废油裂化点的温度,而其中的压力最好是低于 大气压 ,容器中存在之 蒸汽 的重油部分与较冷表面 接触 ,冷凝并落回容器,同时呈现气态的第二部分组分最终被输送并进行至少一个进一步的分离处理工序。当废油中有水份时,所述水份被用来提高回收轻油的数量;和/或当废油中无水份时,可能会在废油或热分离单元中加入水份或至少一种惰性气体或至少一种可通过加热变成惰性气体的成份。此工艺用于环保应用场合和处理废油及制备油品的使用。用来从废油中回收有用产品的系统,包含至少一个 回转窑 和至少一个自回流 冷凝器 和/或至少一个 分馏 器。,下面是用来将受污或非受污氢化合物材料分离和转化成有用产品的混合热处理工艺、工艺的使用、相应系统和设备的制造专利的具体信息内容。

1.用来从一种废油中回收有用产品进行再利用的连续热处理工艺,此工艺:
-包括一个在容器中和在能够有效避免废油裂化并保证经加热的废油能够先分离出第一批重油部分然后再分离出第二批轻油部分的温度和压条件下进行的热分离步骤,与废油相比,所述第二批轻油部分的固体和/或其他非且非惰性气体的污物和/或添加剂的含量较低,及
所述工艺还具有以下特征:
-在进行热分离处理时,废油被加热到一个低于废油裂化点的温度;容器中存在的蒸汽的重油部分与较冷表面接触,冷凝并落回容器,同时呈现气态的第二部分组分也被分离和最终被输送并进行至少一个进一步的分离处理工序;和/或
-当废油中有水份时,所述水份则被用来提高所回收轻油的量;和/或
-当废油中没有水份时,则要在废油和/或容器中加入水或至少一种惰性气体或至少一种通过加热变成一种惰性气体的成分,
所述工艺还具有以下特征:来自容器的蒸汽态重油部分在自回流冷凝器和/或分馏器中进行冷凝,所述容器为闪蒸鼓,并且自回流冷凝器和/或分馏器安装在所述闪蒸鼓上,其中回收的重油部分被输送以在回转窑中进行额外处理。
2.用来从一种废油中回收有用产品进行再利用的连续热处理工艺,此工艺:
-包括一个在容器中和在能够有效避免废油裂化并保证经加热的废油能够先分离出第一批重油部分然后再分离出第二批轻油部分的温度和压力条件下进行的热分离步骤,与废油相比,所述第二批轻油部分的固体和/或其他非水且非惰性气体的污物和/或添加剂的含量较低,及
所述工艺还具有以下特征:
-在进行热分离处理时,废油被加热到一个低于废油裂化点的温度;容器中存在的蒸汽的重油部分与较冷表面接触,冷凝并落回容器,同时呈现气态的第二部分组分也被分离和最终被输送并进行至少一个进一步的分离处理工序;和/或
-当废油中有水份时,所述水份则被用来提高所回收轻油的量;和/或
-当废油中没有水份时,则要在废油和/或容器中加入水或至少一种惰性气体或至少一种通过加热变成一种惰性气体的成分,
所述工艺还具有以下特征:回收的重油部分在回转窑中进行处理,并且含有有机化学物质成分的固体在回转窑中进行处理之前被添加到重油部分中,
其中回收的重油部分被输送以在回转窑中进行具有热裂化性质的额外处理。
3.根据权利要求1或2所述的热处理工艺,其中当废油中有水份时,含水量为至少1%。
4.根据权利要求3所述的热处理工艺,其中所述含水量为废油重量的1-10%。
5.根据权利要求1所述的热处理工艺,其中当废油中没有水份时,在废油和/或容器中加入的水或至少一种惰性气体或至少一种通过加热变成一种惰性气体的成分占废油重量的1-15%。
6.根据权利要求2所述的热处理工艺,其中当废油中没有水份时,在废油和/或容器中加入的水或至少一种惰性气体或至少一种通过加热变成一种惰性气体的成分占废油重量的1-15%。
7.根据权利要求5所述的热处理工艺,其中当废油中没有水份时,在废油和/或容器中加入水或至少一种惰性气体或至少一种通过加热变成一种惰性气体的成分,加入量占在没有水的情况下的废油重量的3-7%。
8.根据权利要求6所述的热处理工艺,其中当废油中没有水份时,在废油和/或容器中加入水或至少一种惰性气体或至少一种通过加热变成一种惰性气体的成分,加入量占在没有水的情况下的废油重量的3-7%。
9.根据权利要求1所述的热处理工艺,其中在进行热分离处理时,废油处于低于大气压的压力。
10.根据权利要求2所述的热处理工艺,其中在进行热分离处理时,废油处于低于大气压的压力。
11.根据权利要求1所述的热处理工艺,其中:
-在第一步可选步骤、即步骤I中,当受到不能在废油中溶解的固体材料污染时,输送所述废油以对其中呈现的固体材料进行机械分离;
-在第二步可选步骤、即步骤II中,将废油预加热到低于混合物初始沸点的某一温度;
-在第三步、即步骤III中,从步骤II获得的任选预热后的废油被输送到第二次加热,加热至低于废油在步骤III的条件下的裂化点的某一温度,步骤III使与较冷表面接触的蒸汽回收:
-底部成份,也称为第一部分,主要由重油和污物组成;和
-较轻部分,也称为第二部分,主要是没有重油,重油和污染物的第一部分的分离而成;
-在第四步蒸馏步骤、即步骤IV中,所述较轻部分被冷却并分离为气态部分,所述气态部分最终混入容器供应流。
12.根据权利要求2所述的热处理工艺,其中:
-在第一步可选步骤、即步骤I中,当受到不能在废油中溶解的固体材料污染时,输送所述废油以对其中呈现的固体材料进行机械分离;
-在第二步可选步骤、即步骤II中,将废油预加热到低于混合物初始沸点的某一温度;
-在第三步、即步骤III中,从步骤II获得的任选预热后的废油被输送到第二次加热,加热至低于废油在步骤III的条件下的裂化点的某一温度,步骤III使与较冷表面接触的蒸汽回收:
-底部成份,也称为第一部分,主要由重油和污物组成;和
-较轻部分,也称为第二部分,主要是没有重油,重油和污染物的第一部分的分离而成;
-在第四步蒸馏步骤、即步骤IV中,所述较轻部分被冷却并分离为气态部分,所述气态部分最终混入容器供应流。
13.根据权利要求12所述的热处理工艺,其中步骤II、III和IV中的至少一个在真空和最高90摄氏度并有水的情况下进行。
14.根据权利要求12所述的热处理工艺,其中:
-在步骤I中,固体分离用下述装置中的至少一种来进行:过滤装置、滗析器、离心分离机;
-在步骤II中,预加热处理用下述设备中至少一种来进行:油箱、加热装置和热交换装置;
-在步骤III中,重油和污物的第一部分的分离在容器中进行;
-在步骤IV中,来自容器的蒸汽态重油部分在下述装置的至少一种中进行冷凝:自回流冷凝器和分馏器;及
-在额外步骤V中,气态部分和液态部分的回收以产品分离方式或蒸馏方式进行。
15.根据权利要求13所述的热处理工艺,其中:
-在步骤I中,固体分离用下述装置中的至少一种来进行:过滤装置、滗析器、离心分离机;
-在步骤II中,预加热处理用下述设备中至少一种来进行:油箱、加热装置和热交换装置;
-在步骤III中,重油和污物的第一部分的分离在容器中进行;
-在步骤IV中,来自容器的蒸汽态重油部分在下述装置的至少一种中进行冷凝:自回流冷凝器和分馏器;及
-在额外步骤V中,气态部分和液态部分的回收以产品分离方式或蒸馏方式进行。
16.根据权利要求1所述的热处理工艺,其中废油是在由以下各项组成的组合中选取的进料油:
-受污的合成油或天然油,其中所述油从由下述各项组成的组合中选取:菜油、动物油脂、船舶防油污公约(marpol)油、重油、油箱沉底油、回收润滑油、及其他废油、油乳和/或这些项目中至少两项组成的混合物;和/或
-非受污的合成油或天然油,其中所述油从由下述各项组成的组合中选取:菜油、动物油脂、船舶防油污公约(marpol)油、重油、油箱沉底油、回收润滑油、及其他废油、油乳和/或这些项目中至少两项组成的混合物;和/或
-液态油流,其中主要包含从由下述各项组成的组合中选取的有限数量的固态材料:油砂、轮胎、塑料、受污泥土、含油砂滩沙、含油固体、沥青;和/或
-油水、油乳、油脂、页岩油、焦油。
17.根据权利要求2所述的热处理工艺,其中废油是在由以下各项组成的组合中选取的进料油:
-受污的合成油或天然油,其中所述油从由下述各项组成的组合中选取:菜油、动物油脂、船舶防油污公约(marpol)油、重油、油箱沉底油、回收润滑油、及其他废油、油乳和/或这些项目中至少两项组成的混合物;和/或
-非受污的合成油或天然油,其中所述油从由下述各项组成的组合中选取:菜油、动物油脂、船舶防油污公约(marpol)油、重油、油箱沉底油、回收润滑油、及其他废油、油乳和/或这些项目中至少两项组成的混合物;和/或
-液态油流,其中主要包含从由下述各项组成的组合中选取的有限数量的固态材料:油砂、轮胎、塑料、受污泥土、含油砂滩沙、含油固体、沥青;和/或
-油水、油乳、油脂、页岩油、焦油。
18.根据权利要求14所述的热处理工艺,其中步骤III中使用闪蒸鼓且闪蒸鼓中、自回流冷凝器入口处、分凝器入口处和自回流冷凝器和分凝器两个入口处的绝对压强位于0.05和0.95个大气压之间。
19.根据权利要求15所述的热处理工艺,其中步骤III中使用闪蒸鼓且闪蒸鼓中、自回流冷凝器入口处、分凝器入口处和自回流冷凝器和分凝器两个入口处的绝对压强位于0.05和0.95个大气压之间。
20.根据权利要求16所述的热处理工艺,其中步骤III中使用闪蒸鼓且闪蒸鼓中、自回流冷凝器入口处、分凝器入口处和自回流冷凝器和分凝器两个入口处的绝对压强位于0.05和0.95个大气压之间。
21.根据权利要求17所述的热处理工艺,其中步骤III中使用闪蒸鼓且闪蒸鼓中、自回流冷凝器入口处、分凝器入口处和自回流冷凝器和分凝器两个入口处的绝对压强位于0.05和0.95个大气压之间。
22.根据权利要求18所述的热处理工艺,其中步骤III中回收的液体闪蒸鼓被加热到低于其初始热裂化温度的温度。
23.根据权利要求20所述的热处理工艺,其中步骤III中回收的液体闪蒸鼓被加热到低于其初始热裂化温度的温度。
24.根据权利要求23所述的热处理工艺,其中液体闪蒸鼓被加热到比其裂化温度低5摄氏度至50摄氏度的某一温度。
25.根据权利要求24所述的热处理工艺,其中液体闪蒸鼓被加热到比其裂化温度低10摄氏度的某一温度。
26.根据权利要求18所述的热处理工艺,其中液体闪蒸鼓以下述方式中至少一种方式被加热:
a.通过外部加热器加热的循环液流或带有更热热流的热交换;
b.燃烧气;
c.加热闪蒸鼓壁的火焰;
d.电加热器或电热元件;
e.直接与热气流、热液流或热固体流接触;及
f.这些方式中两种或更多种的任何组合。
27.根据权利要求1所述的热处理工艺,其中自回流冷凝器以使从自回流冷凝器中出来的液体直接返回到闪蒸鼓的任何方式进行安装。
28.根据权利要求2所述的热处理工艺,其中自回流冷凝器以使从自回流冷凝器中出来的液体直接返回到闪蒸鼓的任何方式进行安装。
29.根据权利要求1所述的热处理工艺,其中自回流冷凝器以下述方式中至少一种方式被冷却:循环空气、冷却水、有更凉供应流的热交换和更凉的循环液。
30.根据权利要求2所述的热处理工艺,其中自回流冷凝器以下述方式中至少一种方式被冷却:循环空气、冷却水、有更凉供应流的热交换和更凉的循环液。
31.根据权利要求10所述的热处理工艺,其中产品分离方式包括以下设备中的至少一种:冷却装置、重沸器、相分离器、蒸馏塔、累积器和这些设备当中两种的组合。
32.根据权利要求1所述的热处理工艺,其中额外处理具有热裂化性质。
33.根据权利要求32所述的热处理工艺,其中额外处理在固定或移动设备中的回转窑中来进行。
34.根据权利要求33所述的热处理工艺,其中回转窑配备有板材。
35.根据权利要求34所述的热处理工艺,其中回转窑在正压条件下并为生产下述成份中的至少一种而工作:焦炭和不可冷凝气、重油、宽范围柴油、挥发油,这些生产出来的成份分别或以这些成份中至少两种之混合物形式被回收,其中在所述工艺中有一种为惰性气体或实质上不活跃气体的扫掠气被注入回转窑或进入回转操作窑的含油供应流中。
36.根据权利要求34所述的热处理工艺,其中回转窑在正压条件下并为生产下述成份中的至少一种而工作:焦炭和不可冷凝气、重油、宽范围柴油、挥发油,这些生产出来的成份分别或以这些成份中至少两种之混合物形式被回收。
37.根据权利要求34所述的热处理工艺,其中回转窑为生产下述成份中的至少一种而工作:焦炭和不可冷凝气、重油、宽范围柴油、挥发油,这些生产出来的成份被分别或以这些成份中至少两种之混合物形式回收,其中在所述工艺中有一种为惰性气体或实质上不活跃气体的扫掠气被注入回转窑或进入回转操作窑的供应流中。
38.根据权利要求33所述的热处理工艺,其中回转窑的类型在窑中包含板材并且所述板材的至少一部分平面被用来进行所述的热处理工艺。
39.根据权利要求38所述的热处理工艺,其中在回转窑中添加在进料被加热时通过溶解混入进料中的室温下为固体的含有有机化学物质成分的固体,或在进料被加热时通过溶解混入进料中的室温下为固体的高固体含量的物质的混合物。
40.根据权利要求39所述的热处理工艺,其中所添加的材料为作为原料之一部分的有机液体、固体、有机液体和固体的混合物,条件是它们在反应装置供料条件下溶于废油进料中,它们在处理设置的堵塞中很少有影响,以及它们在反应装置中或被破坏、或被裂化、或被蒸发、或被同时裂化和蒸发。
41.根据权利要求33所述的热处理工艺,其中有机废液或废弃固体被引入所述工艺且随后被引入脱水设备或被直接引入到所述脱水设备中,或与供应到反应装置的废油混合,或作为第二原料被直接输入到反应装置,条件是它们在反应装置中或被破坏或被蒸发。
42.根据权利要求39所述的热处理工艺,其中被添加到进料中的添加材料在进料中的重量占比为70%。
43.根据权利要求42所述的热处理工艺,其中添加材料的添加在温度为10至450摄氏度,并且在添加材料的添加之前,进料本身被预热到足够快速溶解添加材料之大部分的温度。
44.根据权利要求33所述的热处理工艺,其中添加材料的添加在进料供入回转窑之前或在对进料进行预处理之后进行,所述对进料的预处理的目的是在供应到会影响进料之润滑部分完整性的回转窑之前从进料中提取润滑部分。
45.根据权利要求40所述的热处理工艺,其中所添加的材料由生物不可降解的化合物构成因而这一工艺减少必须被存储在垃圾场或必须在焚烧装置中处理的垃圾量。
46.根据权利要求45所述的热处理工艺,其中所添加的材料为下述各项的任何一项:非PVC塑料袋、焦油、卵石、炭、用过的泥土、胶料、去金属轮胎和PVC塑料袋或塑料容器。
47.根据权利要求16或17所述的热处理工艺,其中用来对供料流进行热处理的固定或移动加工设备包括:
i.第一台设备,即设备I,为实现以下操作而设计:
-加热所述供料流,对所述供料流进行脱水,
-对所述供料流进行脱脂
-从废油流中回收有价值的产品,及
-上述操作中至少两种的组合;
ii.第二台设备,即设备II,包括一台设计为用来对进入回转反应装置的供料流进行热处理的回转反应装置和一台蒸汽固体分离器;及
iii.第三台设备,即设备III,为一台产品分离设备,并且被配置为或不用被配置为回收被处理供料流即重油之至少一部分,并在下述名项至少一项中进行回收:-设备III、设备II和设备I,
其中第一台设备、第二台设备或第一和第二台设备的配置针对向所述进料油中、向所述回转反应装置中或向所述进料油和回转反应装置中注入一种扫掠气,或
其中第二台设备的配置方式为使回转反应装置在正压下工作,或
其中第一台设备、第二台设备或第一和第二台设备的配置针对向所述进料油中、向所述回转反应装置中或向所述进料油和回转反应装置中注入一种扫掠气,及其中第二台设备配置方式为使回转反应装置在正压下工作。
48.根据权利要求47所述的热处理工艺,用于对一种供料流进行热处理,其中所述第一台设备不包含用于对所述供料流进行化学处理的子设备。
49.根据权利要求47所述的热处理工艺,用于对一种供料流进行热处理,其中在设备I中、或设备III中、或在设备I和设备III中进行一项化学处理。
50.根据权利要求49所述的热处理工艺,其中所述化学处理为防腐蚀剂注入。
51.根据权利要求47所述的热处理工艺,其中设备I的设计目的为当供料流、即原料油中有水时从所述原料油去除水。
52.根据权利要求2所述的热处理工艺,其以分批、连续或半连续方式进行。
53.根据权利要求2所述的热处理工艺,其中在回转窑中处理的重油部分包含具有至少下述热力学和物理特性之一的有机物:
-根据ASTM D-4052指定的比重,介于0.65和1.5之间,
-根据ASTM D-1160指定的蒸馏温度,介于-20和4000摄氏度之间,及
-根据ASTM D-4052指定的比重介于0.65和1.5之间,和根据ASTM D-1160指定的蒸馏温度介于-20和4000摄氏度之间。
54.根据权利要求2所述的工艺,其中在回转窑中的平均驻留时间介于5秒钟和10小时之间。
55.根据权利要求2所述的工艺,其中在回转窑中的平均驻留时间:
-当回转窑中为正压时,介于0.5秒和2小时之间;及
-当在供料流中或回转反应装置中注入一种扫掠气时,对于用过的润滑油介于1和10分钟之间,而对于更重的油则介于2和15分钟之间。
56.根据权利要求2所述的热处理工艺,其中扫掠气为氮气并以15%的重量比被注入供料流中。
57.根据权利要求56所述的工艺,其中扫掠气的平均驻留时间介于5秒钟和15分钟之间。
58.根据权利要求55所述的热处理工艺,其中扫掠气为水蒸气并以10%的重量比被注入供料流中。
59.根据权利要求55所述的热处理工艺,其中平均驻留时间介于0.5秒钟和15分钟之间。
60.根据权利要求1所述的热处理工艺,其中在回转窑中的加热温度介于250到750摄氏度之间。
61.根据权利要求1所述的热处理工艺,其中当处理胶料、沥青、重油、受污土壤或油砂时,在回转窑中的加热温度范围为500到550摄氏度之间。
62.根据权利要求61所述的热处理工艺,其中所述受污土壤为含重油的受污土壤。
63.根据权利要求60所述的热处理工艺,其中回转窑的转速范围为0.5rpm到10rpm。
64.根据权利要求63所述的热处理工艺,其中回转反应装置的转速取决于反应装置大小和工艺要求范围。
65.根据权利要求31所述的热处理工艺,其中热处理产生的各种成份按以下方法进行回收:
-液态产物通过蒸馏来回收;
-气态产物通过蒸馏来回收;及
-固体部分以下述方式中的至少一种进行回收:旋流器、固体回收箱、擦洗器、洗涤柱、自回流冷凝器、分凝器及这些方式中至少两种的组合。
66.根据权利要求65所述的热处理工艺,其中当原料为回收润滑油时,回收的液态产物重量占有机反应装置原料的85%和100%之间。
67.根据权利要求65所述的热处理工艺,其中当原料为用过的润滑油时,回收的气态产物重量占反应装置原料的0%和10%之间。
68.根据权利要求65所述的热处理工艺,其中当原料为用过的润滑油时,回收的气态产物重量占0%和5%之间。
69.根据权利要求1所述的热处理工艺,其中自回流冷凝器和/或分馏器直接安装在所述闪蒸鼓上。
70.根据权利要求2所述的热处理工艺,其中所述有机化学物质成分是较高氢化合物。
71.权利要求1所述的热处理工艺在如下应用中的至少一个中的用途:
-处理废油;
-销毁有害产品,销毁有毒产品;
-以环保意义上可以接受的形式再利用废弃产品;
-净化受污土壤或沙滩;
-清理沥青坑;
-用在煤-油共同加工中;
-从溢油中回收油;及
-不含多氯联苯PCB的变压器油。
72.权利要求2所述的热处理工艺在如下应用中的至少一个中的用途:
-处理废油;
-销毁有害产品,销毁有毒产品;
-以环保意义上可以接受的形式再利用废弃产品;
-净化受污土壤或沙滩;
-清理沥青坑;
-用在煤-油共同加工中;
-从溢油中回收油;及
-不含多氯联苯PCB的变压器油。
73.根据权利要求71所述的用途,其中所述废油为用过的润滑油、模板油、金属处理油、精炼或运输箱底油。
74.根据权利要求71所述的用途,所述热处理工艺用于处理废油和制备下述各项中任何一项:
-一种燃料,或混合燃料中的一种成分;
-十六烷指数增加剂;
-一种钻探浆基油或成分;
-一种溶剂或一种溶剂的成分;
-一种用于重燃料、燃料库或沥青的稀释液;
-一种轻润滑油或一种润滑油的成分;
-一种清洗剂或一种油基清洗剂的成分;
-一种浮选油成分;
-一种澄清油;及
-沥青混合物中的一种成分。
75.根据权利要求74所述的用途,其中所述一种燃料是一种宽范围柴油。
76.根据权利要求74所述的用途,其中所述一种燃料或混合燃料中的一种成分为一种家用加热油、一种低硫船用燃料、一种柴油引擎燃料、一种静力柴油引擎燃料、发电用燃料、农用机械燃料、或者越野和公路柴油机燃料。
77.权利要求1所述的热处理工艺中得到的重油用作下述的用途:
-一种沥青稀释液;
-一种沥青防水添加剂;
-一种水泥防水添加剂;
-一种沥青水泥混合物防水添加剂;
-用来去除附着在设备壁上并且从由沥青、树脂、金属微粒及这些当中至少两种的混合物组成的组中选出的包含极性微粒之脏物的清洁剂;
-在轨枕木的防护处理方面作为木焦油醇的代替物;及
-与石油在受污之前的原始使用相同的应用。
78.权利要求2所述的热处理工艺中得到的重油用作下述的用途:
-一种沥青稀释液;
-一种沥青防水添加剂;
-一种水泥防水添加剂;
-一种沥青水泥混合物防水添加剂;
-用来去除附着在设备壁上并且从由沥青、树脂、金属微粒及这些当中至少两种的混合物组成的组中选出的包含极性颗粒之脏物的清洁剂;
-在铁轨枕木的防护处理方面作为木焦油醇的代替物;及
-与石油在受污之前的原始使用相同的应用。
79.权利要求78所述的热处理工艺中得到的重油作为去除所述包含极性微粒之脏物的清洗剂的用途。
80.根据权利要求79所述的用途,其中重油被加热到低于其自燃点的温度。
81.根据权利要求80所述的用途,温度为比自燃点低20摄氏度。
82.根据权利要求80所述的用途,其中加热温度介于0到400摄氏度之间。
83.根据权利要求80所述的用途,其中重油的重金属总含量低于1000ppm。
84.根据权利要求83所述的用途,其中重油的重金属总含量低于500ppm。
85.根据权利要求84所述的用途,其中重油的重金属总含量低于60ppm。

说明书全文

用来将受污或非受污氢化合物材料分离和转化成有用产品

的混合热处理工艺、工艺的使用、相应系统和设备的制造

[0001] 与先前申请的交叉引用
[0002] 本案例请求2012年7月23日提交的,编号为2,783,608的加拿大专利申请的权益,整体引用在此申请中。发明领域
[0003] 本发明与可从废油中分离出有用产品和/或将分离后之残余部分裂化和/或转化为有价值产品的混合工艺相关。
[0004] 本发明还与一种可用来对受污或非受污进料(诸如原料油,更确切的实例有回收润滑油、废油、油箱沉底油、重油、船舶防油污公约(marpol)油或沥青进行热处理的工艺,最好是使用一个在压下工作的回转窑和/或向反应装置或其供料流中注入一种气体和/或最好注入一种扫掠气的方式来进行。
[0005] 废弃材料还可与原料一起处理和/或将原料输送以进行初步处理,将原料中的润滑成分回收出来。
[0006] 此工艺还在移动或固定的成套设备中进行,最终用回转窑来完成。
[0007] 本发明还涉及可从废油中高效回收有价值产品的系统。
[0008] 发明背景
[0009] 废油,特别是回收润滑油(ULO),被认为是对环境的一种威胁,并被大多数司法管辖区分类为有害品。(美国)环保局(EPA)声称:“一加仑回收润滑油可污染一百万加仑的。”这就有了对可存活且有柔性的,可破坏ULO中的有害成分,并以很少或没有需在工业垃圾池或焚烧装置中处理之副产物的代价,生产有用产品的需要。
[0010] 有多种工艺可用来处理废油。直到出现由Taylor Nelson Sofres于2001年12月向欧洲环境委员会(European Commission of the Environment)提交的题为“关于废油再生和焚烧的现有研究和生命周期分析的评论“(Critical review of existing studies and life cycle analysis on the regeneration and incineration of waste oils)的报告,和2008年11月19日的欧洲联盟指令(European union directive),在欧盟及世界其他地区才有了优先将废油再精练回收为润滑油的倾向。接踵而来,人们发明和使用了许多再精练工艺。在欧洲使用的商用再精练工艺在Taylor Nelson Sofres报告中有记述。这些及其他工艺在Francois Audibert所著的《回收润滑油、再精练和能源回收》(Waste Engine Oils,Re-refining and Energy Recovery)(2006年由Elsevier公司在Amsterdam出版)一书中都有记述。在诸多将ULO再生为润滑油基本组分的工艺中,有一些(诸如酸性粘土工艺)因其诸如用过的酸和粘土的副产品的高处理成本(无论是经济还是环境方面)而被弃用或通过立法禁止使用。
[0011] 以溶剂萃取或真空蒸馏为初始工序的润滑油再生工艺要求要有诸如氢化的最后工序,这使人们必须承担购买氢或建造制氢设备的成本。通常情况下,其原料的质量决定了其产品的质量。废油的组成成份多有变化,并且还可能会在运输途中发生改变。再精练工艺通常要求要进行广泛的实验室分析,不仅要对进入工厂的废油进行分析以确定要加入其预处理工序的化学物质的量,而且还要对成品润滑油进行分析以确保产品质量的稳定一致性。因其较高的投资和运行成本,这些工厂必须靠近人口聚集中心和/或为大型产品收集区域服务,且通过要求有政府津贴才能存活。
[0012] 当废油要用作燃料时,用来提取重金属、硫和氯的对ULO的化学处理被纳入法规监管且因其原件成份经常多变而必须做大量的实验室分析。
[0013] 在一些非常特殊而罕见的应用场合中,要对ULO进行清洁、除水、测试并要加足其添加剂包装,而后才能在未离开加工现场的情况下对润滑油进行再次使用。再次强调,这些应用场合仍然要求必须进行广泛的实验室分析。
[0014] 这就有了对可存活且有柔性的,可破坏废油中的有害成分,同时可使产品和副产品都环保之工艺的需要。
[0015] 上节提到的再精练工艺的目的为从废油供料流中回收润滑油。还有一些想破坏废油中含有金属之添加剂并制造诸如燃油的环境可接受产品的工艺:
[0016] 这些专利中的许多提出工作在大气压下的固定反应装置:
[0017] 编号为1,309,370和2,112,097的加拿大专利和编号为5,271,808和5,795,462(Shurtleff)的美国专利揭示了用来从废油(比如回收润滑油)中回收一种有用油品的一种设备和一种方法。此设备包括一种进油方式、一个锅炉、和个加热装置和一种分离方式。加热器用来将废油在锅炉中加热到能使较重的碳氢化合物保持未蒸发状态,同时可将污物保留在其中的某一温度。分离方式可将已经蒸发的较轻碳氢化合物从未蒸发的较重碳氢化合物和污物中分离出来。
[0018] 编号为5,871,618的美国专利和编号为2,225,635(Kong at al.)的加拿大专利揭示的是用来从废油中回收燃油的一种设备和一种工艺。此设备包含一个热裂化单元,用来将高沸点碳氢化合物材料热裂化成较轻、沸点低的材料,以将碳氢化合物蒸气态产品从粘稠的材料中分离出来;一台冷凝器/热交换器,用来将碳氢化合物蒸气态产品冷凝成液态;一个燃油稳定单元,用来对冷凝物进行化学处理以获得油品和固态沉淀;和一个最终精制单元,用来通过物理方法除去固体污物来形成高质量的燃油。根据本说明,通过一个简单而高效的工艺可获得高质量燃油,同时生成一种对环境无害的固态灰饼。
[0019] 编号为5,362,381(Brown et al.)的美国专利揭示的是一种工艺,此工艺通过热裂化将废油重新加工成可商用柴油和挥发油。用去除正在汽化油品的大部分成份之后的油泥来点燃热裂化单元。蒸汽在有精密受控加热的一级蒸馏塔中从液体中分离出来。所形成的蒸汽被部分冷凝。所形成的液体向下流过二级蒸馏塔进入一个重蒸锅炉,此锅炉由烟道气旁路进行加热,带有辅助燃烧器。离开二级蒸馏塔的蒸汽被部分冷凝,而所形成的液体被转到轻馏分闪蒸罐中。来自闪蒸罐的气给辅助燃烧器供应燃料。将液体收集和存储起来,作为挥发油出售。热液流从重蒸锅炉中汲取出来并立即冷却至大气条件下的正常温度。在规格范围内的液体被存储到柴油存储罐中以备进一步使用和销售。不符合规格的产品被存储到回流存储罐中并被走、加热和在一级蒸馏塔中向下喷洒,用来对塔进行清洗和在热裂化单元中进行再处理。一些轻馏分在存储罐中与油泥混合在一起。此混合物被作为油泥燃料在热裂化单元的烟管中泵到燃烧器中。
[0020] 编号为5,885,444(Wansborough et al.)的美国专利揭示了一种用来将回收润滑油热裂化成一种柴油燃料产品的工艺。热裂化工艺使用低温裂化,温度从625华氏度到725华氏度,压强为环境压强,以生成一种柴油与轻馏分组成的塔蒸馏部分,而轻馏分则被闪蒸以生产一种高质量的#2柴油。此工艺还可从裂化容器中再分离出一种产品流,这种产品流被过滤后适合用来制造#3燃油,并且还可进一步与一种库存油混合以形成一种#5燃料产品。
[0021] 编号为2,242,742(Yu)的加拿大专利揭示了一种用来对废油进行回收和精练的工艺和设备。此工艺包括将将新废油和一种回收再利用的非挥发性残渣的供料混合物加热到400摄氏度到490摄氏度,加热时间要足够使进料混合物中所含的所述重碳氢化合物发生热解,但去不足以在所述进料混合物中实质上发生不想要的聚合、化和脱氢反应;将所形成的热解废油混合物冷却到从300摄氏度到425摄氏度的某一温度,并保持所述温度同时使热解废油混合物中的挥发性成份进行蒸发,留下包含所述污物的非挥发性残渣;将蒸发出来的挥发性成份冷凝以形成一种回收油品;和将非挥发性残渣和新废油混合以形成更多的供料混合物及不断重复所述升温、冷却、蒸发和混合步骤,同时继续冷凝从所述热解后的废油混合物中蒸发出来的挥发性成份。此设备包括一个加热单元、一个容器、一台冷凝器和排液装置及管道。此发明中的工艺和设备可用废油生成#2柴油、汽油焦炭。在此专利中,反应装置在正压条件下工作。
[0022] 在废油应用场合中静态反应装置的常见问题有反应装置壁的焦化(会阻挡从热源到要处理油品的热传导)和设备的污垢积累(不仅出现在反应装置中而且会出现在反应装置的下游)。
[0023] 编号为6,589,417的美国专利和编号为2,314,586的加拿大专利(Taciuk et al.)揭示了一种可在反应装置中处理废油以除去污物的工艺。反应装置包括一个安放在加热室中的旋转罐。罐的内部由通过罐壁进行的热传导来间接加热。罐包含一个常驻的不会溶化的粗糙颗粒固体进料。在罐中,油被蒸发和热解,生产出一种碳氢蒸汽。并形成一种副产物为焦炭。诸如金属和卤化物的污物则与焦炭结合在一起。粗糙颗粒固体擦净焦炭并将其研磨成细微固体粉末。细微固体粉末被从粗糙颗粒固体中分离出来并从罐中除去。碳氢化合物蒸汽被从任何细微固体粉末中分离出来并被输送到一个蒸汽冷凝系统中以生产出实质上无污物的成品油。富含污物的固体则被收集起来进行处理。此工艺过程在反应装置中以负压条件进行。
[0024] 在为热裂化沥青、重油、橡胶轮胎、页岩和油砂、或精炼蒸馏塔底部沉积物设计的工艺中建议使用在负压条件工作的回转窑。
[0025] 编号为1,334,129(Klaus)的加拿大专利揭示了一个关于沥青热解用工艺和设备的发明。此工艺涉及将预加热后的沥青喷洒到一个总体水平进行柱状旋转的反应装置中,而此反应装置从外部进行加热并包含诸多研磨体。沥青被加热到热解温度并在那儿形成一种气态产品和一种固态热解焦炭。固态热解焦炭被研磨体从反应装置壁上除去,而所形成的小颗粒不断从反应装置中通过反应装置壁中的孔口除去。
[0026] 编号为4,473,464(Boyer et al.)的美国专利揭示了一种用来以重原油生产一种可蒸馏含蒸汽和含碳的方法,具体是通过向回转窑中送进原油和精细分开的含碳固体(重量比约为0.6到1.5)来实现;在回转窑中回转清理原油和精细分开的含碳固体,其温度范围为850d华氏度到1000华氏度,清理时间最长可达约30分钟以生产出气态蒸汽和包含残余比例的原油和精细分开之含碳固体的聚集微粒;将聚集的微粒分离成一种由想要的微粒大小范围构成的产品组分和再循环组分;研磨再循环组分以生产精细分开的含碳固体和在将精细分开的含碳固体回收到与原油的混合物中之前对其进行加热,一项包括下述内容的改进:通过加热送入回转窑的原油来供应所述回转窑中所要求的至少大部分热,同免除在回收再利用之前对精细分开的含碳固体进行的加热。
[0027] 编号为4,439,209(Wilwerding)的美国专利揭示了一种用于将加热不易分解有机物连续非氧化热解为固体炭渣(特别是活性炭)和一种由气态产品混合物,而在实质上不焦化或形成焦炭的设备。此设备涉及一种实质上位于水平位置的柱状转鼓,从其一端送入原料并在另一端回收产品。鼓内保持的温度在轴向渐变,沿物料流动方向逐步升高,可保证足够高的温度控制,使进料充分反应,完全转化成想要的产品。
[0028] 间接加热的回转窑通常被认为不足以将热传导到反应装置中。有些人则建议用热流来加热向反应装置中送入的原料。热流可为循环空气、循环液体或循环固体。
[0029] 编号为5,423,891(Taylor)的美国专利提出了从含碳氢化合物的固态废料W中直接气化出高BTU含量的燃气,而这种固态废料中可能包含一些玻璃成份);这可通过在一个快速煅烧炉中将携带热量的固体HCS预热到一个能够直接将固态废料W中的碳氢化合物成份热裂化成高BTU燃气的温度来实现。HCS被从可燃烧产品中分离出来并送入一个具有气密性,同时有固态废料W的耐火直列水平轴回转窑蒸馏罐中。固态废料W与HCS在缺氧回转窑中的瞬间接触与混合足以将固态废料直接热裂化成高BTU燃气。被分离出来的HCS则返回快速蒸馏罐以进行再次加热。一个回旋筛,与回转窑蒸馏罐的输出端直接耦接且网眼小于玻璃结块,但其尺寸大于HCS,可筛分出HCS,并将玻璃结块从回转筛下游排出以防止直接气化单元的停机。工业废水处理污泥汽车工业碎废ASR、市政固体废物MSW和从废弃物中选出的燃料RDF和油厂废垢都有效实现了直接气化,无论其玻璃成份污物含量情况如何。
[0030] 编号为4,512,873(Escher)的美国专利揭示了一种工艺,其中从油(特别是重油或煤)的氢化中获得的残渣在一个鼓(最好是转鼓)中进行低温碳化,温度介于约400摄氏度和约600摄氏度之间,在分离出可冷凝部分之后通过碳化气来进行碳化而后加热到介于约600摄氏度和约950摄氏度之间的温度,并在此后引入到低温碳化鼓中。气体被加热到约600摄氏度和约950摄氏度之间,加热方式为通过从油或气(例如额外的碳化气)的燃烧产生的烟道气间接加热。要进行低温碳化的残渣被引入到处于精细散发状态并且最好是成雾状的热气中。
[0031] 编号为GB253489的英国专利揭示了一种单独的加热和蒸发器设备。通过一个管道炉加热油的方法对碳水化合物油进行蒸馏,和将被加热油排放到蒸汽分离室中,各室和随后的分凝器及冷凝器都被保持在高度真空状态。来自容器1的油通过泵2再通过管状炉4,而后被排入一个蒸发室5,其中的液体从壁上流下,而蒸汽则通过管道6导入其中。蒸汽通过一个精馏器14,一个分馏器19和一个冷凝器21,并导入一个由一真空泵排空的凝液槽22。未蒸发的残渣通过一个冷却装置8被抽到容器9中,该容器由管道10连接到一个真空泵上,或者是热残渣被一个泵通过第二根盘形管道压入炉子并进入第二个蒸发室,从中排出的残渣被转入第三个盘管。来自第二和第三蒸发室的蒸汽在独立的精馏器、分馏器和冷凝器中进行处理。
[0032] 编号为GB249,801(Kramer et al.)的英国专利揭示了关于独立加热装置和蒸发器设备的陈述。-在一个用来蒸馏石油以获得润滑油的连接工艺中,拔头油由泵8压过一个管状蒸馏器1并通过一个减压14进入蒸汽分离室2,并在其中经过系列盘件向下通过分离室。来自室2的渣油通过一个蒸馏器4,并向室2供应额外的蒸汽。来自室2的蒸汽通过一个分馏器3进入一个水冷或气冷冷凝器5,而此冷凝器通过一个蒸汽喷射器6、一个喷水冷凝器7和一个真空泵12来排空。分馏器3、室2和蒸馏器4可能会保持一个低至1毫米汞住的绝对气压。蒸汽通过管道19在蒸馏器1的入口处,通过管道20在出口处被转到油中,并通过管道45进入蒸馏器4。
[0033] 编号为EP-A1-0826762(Lee Sung et al.)的欧洲专利揭示了用来从废油中回收燃油的一种设备和一种工艺。此设备包含一个热裂化单元,用来将高沸点碳氢化合物材料热裂化成较轻、沸点低的材料,以将碳氢化合物蒸气态产品从粘稠的材料中分离出来;一台冷凝器/热交换器,用来将碳氢化合物蒸气态产品冷凝成液态一个燃油稳定单元,用来对冷凝物进行化学处理以获得油品和固态沉淀;和一个最终精制单元,用来通过物理方法除去固体污物来形成高质量的燃油。根据本说明,通过一个简单而高效的工艺可获得高质量燃油,同时生成一种对环境无害的固态灰饼。
[0034] 从实践度来看,当有固态循环流时很难同时保证主反应装置和焦炭焚烧装置的密封性。当所生产的气被循环以将反应装置的进料油加热到裂化温度时,要求有与新进料流相比非常大量的循环气。
[0035] 因此需要一种能够有效分离废油中的重油部分和较轻部分的系统,且此类系统所实现的工艺要至少不包含现有技术工艺的缺点之一。
[0036] 另外需要能够有从废油中回收有价值产品的高回收率。
[0037] 另外还需要一种经济而灵活的,能够有效分离废油中的重油部分和较轻部分的系统,且此类系统要至少不包含现有技术水平所实现之系统的缺点之一并可破坏废油中的有害成分同时使产品和副产品有用且环保。
[0038] 因此也需要一种能够有效分离废油中的重油部分和较轻部分的新工艺,且此类工艺要至少不包含现有技术工艺的缺点之一。
[0039] 另外还需要一种灵活且可存活的,可解决现有技术存在的缺点且可破坏废油中至少一部分有害成分并可使产品及副产品有用而环保的工艺。
[0040] 概述
[0041] 一种用来从废油中回收有用产品进行再利用的工艺,包括一个在容器中和在能够有效避免废油裂化并保证所述既加热废油能够先分离出第一批重油部分的温度和压力条件下进行的热分离步骤,然后再分离出第二批轻油部分的温度条件下进行的热分离,与废油相比,其中的轻油部分的固体和/或其他非水非惰性气体污物的含量较低。此工艺的另一个特征是,在进行热分离处理时,废油被加热到一个约为重油部分的沸点且低于废油裂化点的温度,而其中的压力最好是低于大气压,容器中存在之蒸汽的重油部分与较冷表面接触,冷凝并落回容器,同时呈现气态的第二部分组分最终被输送并进行至少一个进一步的分离处理工序。当废油中有水份时,所述水份被用来提高回收轻油的数量;和/或当废油中无水份时,可能会在废油或热分离单元中加入水份或至少一种惰性气体或至少一种可通过加热变成惰性气体的成份。此工艺用于环保应用场合和处理废油及制备油品的使用。用来从废油中回收有用产品的系统,包含至少一个回转窑和至少一个自回流冷凝器和/或至少一个分馏器。
[0042] 图示简要说明
[0043] 图1是一个简要流程图,描绘的是本发明所述的一个工艺版本,情况是用接下来的图4至17中所描绘类型的一个分馏器和一个回转窑对一种船舶防油污公约(marpol)油进行处理。
[0044] 图2是一个简要流程图,描绘的是本发明所述的一个工艺版本,情况是用一个分馏器和一个蒸馏塔对一种废润滑油进行处理。
[0045] 图3是一个简要流程图,描绘的是本发明所述的一个使用扫掠气的工艺版本。
[0046] 图4展示的是一个根据一个纵轴到横轴的平面图绘制的横截面,描绘的是根据本发明第一个实施例的反应装置和其中装载的金属板件及加装在反应装置窑壁上的支架,其中的反应装置横截面有34个支架。在这个实例中,支架的布置只允许每个支架装载两层板件,一层贴在反应装置壁上,另一层贴在第一排上。
[0047] 图5展示的是一个根据一个纵轴到横轴的平面图绘制的横截面,描绘的是根据本发明第二个实施例的反应装置和其中装载的金属板件及加装在反应装置窑壁上的支架,其中的反应装置横截面只有4个支架,每个支架推动着两层足够的板件覆盖在反应装置至少四分之一的壁面上。
[0048] 图6展示的是一个根据一个纵轴到横轴的平面图绘制的横截面,描绘的是根据本发明第三个实施例的反应装置和其中装载的金属板件及加装在反应装置窑壁上的支架,如本申请中“首选模式”(Preferred Mode)部分所述,其中的反应装置只有1个支架。
[0049] 图7展示的是有支架截面的图5所示反应装置中一个托架的俯视横截面。
[0050] 图8展示的是图7中的托架从一端看到的视图。
[0051] 图9描绘的是有4个铲斗的图4中所示窑的出口端的一个实例。
[0052] 图10是根据本发明一个实施例的,一个反应装置的水平横截面图,其中要处理原料的入口和蒸汽及固体产品出口都设在反应装置的左侧。
[0053] 图11A是第一个实施例中本发明圆筒状反应装置中,反应装置冷却时用于进料线的中心环支撑结构的剖面视图。
[0054] 图11B是第二个实施例中本发明圆筒状反应装置中,反应装置冷却时用于进料线的中心环支撑结构的剖面视图。
[0055] 图11C是第三个实施例中本发明圆筒状反应装置中,反应装置被加热时用于进料线的中心环支撑结构的剖面视图。
[0056] 图11D是本发明之加装器件相应的详视图,这些器件在反应装置被加热时可容许支撑梁膨胀并在其与反应装置壁和环的接合点处旋转。
[0057] 图12是根据本发明一个实施例的反应装置处于倾斜位置的纵向截面视图。
[0058] 图13A是一个由金属网制成的网筛的前视图。
[0059] 图13B是一个由孔皿制成的网筛的前视图。
[0060] 图14是根据本发明一个实施例的,一个反应装置处于倾斜位置的的纵向截面视图,其中要处理原料的入口和所获得蒸汽及固体产品出口设在反应装置的相反侧。
[0061] 图15A和图15B是关于本发明旋转反应装置的另一个可选用实施例,其中加热是在反应装置内部进行。
[0062] 图16是一个关于由两个锥形在底部接合在一起的,本发明反应装置的纵向截面视图。
[0063] 图17是一个处于倾斜位置的本发明反应装置的纵向截面视图,其配置特别用于处理可产生更多固体或更多焦炭或包含沙子或受污土壤的重油原料。
[0064] 图18是一个简要流程图,描绘的是本发明所述的一个关于移动设备情况的工艺版本。
[0065] 图19是一个简图,描绘的是本发明所述的一个工艺版本,具体情况是移动设备在运输中。
[0066] 图20是一个简图,描绘的是本发明所述的一个工艺版本,具体情况是移动设备在工作中。
[0067] 发明描述
[0068] 预先定义
[0069] 针对本文用途,特作以下定义:
[0070] 混合工艺(Hybrid process):意指一种包括从废料中分离出有用产品和/或将分离后之残余部分裂化和/或转化为有价值产品的工艺。
[0071] 进料(Feed material):受污或未受污的进入加工工序的材料,比如受污或未受污进料油,更特别的实例有回收润滑油、废油、油箱底油、重油、船舶防油污公约(marpol)油、石蜡和沥青。固体原料可包括油砂、油页岩和诸如橡胶、塑料、柏油和其他碳氢化合物的废料。
[0072] 扫掠气(Sweep gas):为任何不发生化学反应或不会发生实质性化学反应的气体,最好是诸如氮气、回收再利用的反应装置不会凝结的气体或水蒸汽。人们惊喜地发现,此类气体在旋转工作反应装置的反应区不仅有清扫效果,而且还可产生一种抑制,可提高设备工作时的安全性,可帮助控制所述反应装置中发生的反应,还可在整体上提升工艺效能。例如,扫掠气是一种可在如下所述各种不同功能方面起额外的作用的气流:
[0073] -当被注入反应装置进料线时,扫掠气可改变进料气流的整体浓度;它可改变进料线和/或喷头中的流动方式,这可降低管线和喷头受污和堵塞的险,并改善喷射效果;另外,扫掠气还可在油到达板板上的反应现场之前有利于油流的雾化,和/或
[0074] -如果以高于碳氢化合物液流本身温度的温度被注入进料液流,它将会升高进料流温度和降低需由窑提供的能量或热量,和/或
[0075] -它可通过将碳氢化合物蒸汽在其形成后不久清扫出反应装置减少油在反应装置中的驻留时间,从而降低二次反应或过度裂化风险,可产生更多液体和更加稳定的液态成品油,和/或
[0076] -反应装置中的扫掠气可降低液态油的部分压力,并有利于在进料油和产品中诸如气油和挥发油的较轻油组分的汽化;这还可降低气油组分的过度裂化和增加液态碳氢化合物产品的稳定性,和/或
[0077] -扫掠气可帮助稳定反应装置中的压力,和/或
[0078] -当使用水蒸汽或氮气时,扫掠气可降低在反应装置或下游设备发生泄漏时的起火风险;它会消散泄漏的油,并有望使油保持不起火燃烧,即使是在高于其自燃点的情况下,和/或
[0079] -它还可在产品蒸馏单元中充当提取气流的一部分。
[0080] 惰性气(体)(Inert gas):一种本质上不与其他物质发生反应并可在有这种气体时改善反应和/或转化的进行的气体,其中的实例有氮气、回收再利用的反应装置不冷凝气或水蒸汽。
[0081] 污(染)物(Contaminants):在废油中,最常见的污物就是水。其他污物包括但不限于沙子、粘土、引擎磨损产物和来自润滑油的分解产物、油脂和/或添加剂。
[0082] 柴油(Diesel)、气油(gasoil)或燃油(fuel oil):在本工艺中为主要由碳氢化合物构成的沸点介于100摄氏度和500摄氏度之间,符合ASTM D-86的油。
[0083] 挥发油(Naphtha):90%的沸点约为160摄氏度(ASTM D-86)且表现比重介于0.65和0.8之间的轻油。
[0084] 回收润滑油(ULO,Used Lubricating Oil):通常在引擎中用作润滑剂并且被废弃的油或脂。实例可包括汽车引擎机油、压缩机机油和柴油引擎机油等。润滑油一般包含添加剂,这是一些具有精心设计之分子结构、添加到基础油中以改善润滑油为某一特定用途而表现出的一种或多种性能特征的物质。在许多司法管辖区,回收润滑油因其含有添加剂和污物而被归类为危险品。
[0085] 实质上不反应气(Substantially non-reactive gas):是一种诸如氮气、回收反应气或水蒸汽的,不影响或进入热处理或在高达700摄氏度,最好是高达400摄氏度的温度范围内实质上不影响热处理的气体。
[0086] 废油(Waste oils):被废弃的油或脂。此类油包括ULO及范围较广的其他油品,如船舶防油污公约(marpol)油、精练厂油箱底油、脱模油、金属工艺用油、合成油和不含PCB的变速箱油等。
[0087] 轻油(Light oil):是废油的一部分,根据ASTM D-1160测量方法,体积占比90%的此类油可在450摄氏度进行蒸馏。
[0088] 重油(Heavy oil):是废油的一部分,根据ASTM D-1160测量方法,体积占比15%的此类油可在450摄氏度进行蒸馏。
[0089] 一致形状(Consistent shapes):意指可安放在窄支架上和/或彼此之上,同时保护反应装置壁不直接与相对较冷的物料接触的形状。
[0090] 热处理(Thermal processing):一般是指在相和/或组成成分方面发生的任何改变和/或由应用场合开户或促进的反应或热量和/或温度的收回。热处理的实例包括蒸发、裂化、冷凝、凝固、干燥、热解和热清洗。
[0091] 支架高度(height of a shelve):是指反应装置壁上加装点和指向反应装置中央的支架端之间的距离。
[0092] 支架宽度(width of a shelve):是指支架两端之间垂直于支架高度方向上的测量距离。
[0093] 发明详细描述
[0094] 在此工艺中,可能以化学方式进行过预热的进料油被加热,而其所含水份最好被在一个闪蒸装置中被除去。脱水之后的油可再次被加热到接近但低于其起始热裂化温度的一个温度。这一加热步骤可通过带热油流的热交换、注入热气、直接与热油流接触或这些方法的组合来完成。所形成的反应装置进料流被喷洒在回转窑中的金属板上,在其上进行热裂化和/或蒸发。反应装置在正压条件下工作。反应产物、碳氢化合物蒸汽和固体焦炭被尽快清扫出反应装置以防止二次反应。大多数的焦炭在油被冷凝(通常发生在旋流器中)之前被从碳氢流中除去。残余的焦炭被从碳氢化合物蒸汽中清洗出去,此步骤最好在洗涤柱或分馏器中进行。碳氢化合物产品流被冷凝并分离到特定的产品中。不可冷凝的气体,无论是否被加热,及可能有的挥发油被用作反应现场的燃料。
[0095] 更确切地讲,本发明的第一目的是用来从废油中回收有用产品进行再利用的工艺,所述工艺过程包括一个在容器中和在能够有效避免废油裂化并保证所述既加热废油能够先分离出第一批重油部分的温度和压力条件下进行的热分离步骤,然后再分离出第二批轻油部分的温度条件下进行的热分离,与废油相比,其中的轻油部分的固体和/或其他非水非惰性气体污物的含量较低,并且
[0096] 所述工艺还具有以下特征:
[0097] -在进行热分离处理时,废油被加热到一个约为重油部分的沸点且低于废油裂化点的温度,而其中的压力最好是低于大气压;容器中存在之蒸汽的重油部分与较冷表面接触,冷凝并落回容器,同时呈现气态的第二部分组分也可被分离和最终被输送并进行至少一个进一步的分离处理工序;和/或
[0098] -当废油中有水份时,所述水份则被用来提高所回收轻油的量,在此情况下其中所含水份在废油中的重量占比最好为至少1%,能介于1%和10%之间则更佳;和/或[0099] -当废油中没有水份时,则要在废油和/或容器中加入水或至少一种惰性气体或至少一种通过加热可变成一种惰性气体的成分,所添加的量最好为废油重点占比的1%到10%,如果加水则能加到3-7%更佳。
[0100] 根据发明的优选实施例:
[0101] -在第一可选步骤(步骤I)中,当废油被不溶于其中的固体材料污染时,废油被输送到一个对其中呈现的固体材料进行机械分离的工序中,而此类固体材料可为沙子、脏物或无机盐等;
[0102] -在第二步(步骤II)中,废油被预热,最好能预热到高达90度;
[0103] -在第三步(步骤III)中,从第二步获得的预热废油被输送到二次加热工序,加热到低于废油的裂化点(在第III步条件下)某一温度。第三步可回收:
[0104] -底部成份,也称为第一部分,主要由重油、添加剂和污物组成;
[0105] -和较轻成份,也称为第二部分,主要是没有重油;
[0106] -在第四步蒸馏步骤(步骤IV)中,所述较轻成份被冷却并分离成气态成份(例如主要由不可冷凝气、水或蒸汽构成)和液态成份(例如可由挥发油、柴油或润滑油基本组分和少量重油构成),两个部分可能会最后混入容器供应流中;及
[0107] -最好步骤II、III或IV中至少一个步骤在真空条件下进行,并且如果步骤II、III或IV中至少一个步骤在介于0.1和0.95大气压之间的负压条件下完成则更佳,[0108] 最好是:
[0109] -在步骤I中,固体分离用过滤器件、滗析器和/或离心分离机来进行;和/或[0110] -在步骤II中,预热处理在油箱、加热装置和/或工作在真空条件下的加热闪蒸鼓来进行;和/或
[0111] -在步骤III中,轻油与重油部分的分离通过从进料油中将轻松蒸发出来进行实现。轻油中包含大多数可回收油,而重油中则包含来自进料没中的大多数污物和添加剂。步骤III在一个被加热的容器中来进行。
[0112] -在步骤IV中,夹带在步骤III中产生的轻油蒸汽中的重油和固体与一个轻冷表面接触,进行冷凝并返回到被加热的容器中。步骤IV在一个自回流冷凝器、一个分馏器、一个竖直或倾斜的冷却装置和/或一个蒸馏塔中进行。
[0113] -在步骤V中,轻油蒸汽和其他气体被全部或部分冷凝并分离到诸如水、气、挥发油、气油、润滑油和较重油分的产物中。步骤V在一个或多个热交换器、相分离器或累积器、薄或擦拭膜蒸发器、蒸馏塔(最好是真空塔)中来进行。
[0114] 本发明的工艺特别适用于处理:
[0115] -一种最好由受污油和/或非受污油组成的组分中选取的进料油,其中所述油是合成油、天然油、菜油、动物油脂、船舶防油污公约(marpol)油、重油、油箱沉底油、回收润滑油、含油污水和/或油乳、油脂、轮胎及任何废油、油乳和这些项目中至少两项组成的混合物时最有利;和/或
[0116] -液态供应油流,其中主要包含从由下述各项组成的组合中选取更有利的有限数量的固态材料:油砂、页岩油、轮胎、塑料、受污泥土、含油砂滩沙、含油固体、沥青和焦油和/或固体与油组成的混合物。
[0117] 根据一项更为可取的实施例:绝对压力:
[0118] -在闪蒸鼓中最好介于0.05个大气压和0.95个大气压之间,能介于0.1个大气压和0.5个大气压之间则更好,如能约为0.2或0.3个大气压则更佳;在自回流冷凝器进口和/或在分馏器中;和/或
[0119] -在自回流冷凝器和/或分馏器鼓中最好介于0.05个大气压和0.95个大气压之间,能介于0.1个大气压和0.5个大气压之间则更好,如能约为0.2或0.3个大气压则更佳;和/或[0120] -在蒸馏工具鼓中最好介于0.05个大气压和0.95个大气压之间,能介于0.1个大气压和0.5个大气压之间则更好,如能约为0.2或0.3个大气压则更佳。
[0121] 根据优选实施例,液体闪蒸鼓被加热到低于其起始热裂化温度的某一温度,所低的度数最好介于5摄氏度和50摄氏度之间,能介于于5摄氏度和20摄氏度之间更好,如能低于其液态裂化温度约10摄氏度则更佳。适合加热闪蒸鼓的方式有:
[0122] a.通过外部加热器加热的循环液流或带有更热热流的热交换;和/或
[0123] b.燃气和/或火焰加热闪蒸鼓壁;和/或
[0124] c.直接与热气流、热液流或热固体流接触;和/或
[0125] d.这些方式中两种或更多种的任何组合。
[0126] 自回流冷凝器直接安装在闪蒸鼓上方更有利。自回流冷凝器以可使从自回流冷凝器中出来的液体直接返回到闪蒸罐的任何方式进行安装。更有利的情况是,自回流冷凝器由循环空气、冷却水和/或有更凉进料流的热交换和/或更凉的循环液来进行冷却。
[0127] 产品分离方式,在一个优选实施例中包括:
[0128] a.冷却装置和/或重沸器;和/或
[0129] b.相分离器;和/或
[0130] c.冷凝塔;和/或
[0131] d.上述方式的组合。
[0132] 根据另一优先实施例,回收的重油部分被直接用于商业用途或在回转窑中进行处理。
[0133] 步骤IV中回收的重油部分在更有利情况下被输以进行另一个热裂化性质的处理工序,这项附加处理最好能在静态或移动设备中的回转窑中来进行,并且最好配有板件。
[0134] 根据工艺的另一优选实施例:
[0135] a)回转窑在最好至少有1psig的正压下,并且是为生产下述组分而工作:焦炭和不可冷凝气和/或重油和/或宽范围柴油和/或挥发油,这些生产出来的组分分别或以这些组分中至少两种之混合物形式被回收,其中在所述工艺中有一种扫掠气(惰性气体或实质上不活跃气体)被注入回转窑或进入回转窑的含油进料流中;或
[0136] b)回转窑在最好至少有1psig的正压下,并且是为生产下述组分而工作:焦炭和不可冷凝气和/或重油和/或宽范围柴油和/或挥发油,这些生产出来的组分可分别或以这些组分中至少两种之混合物的形式被回收;或
[0137] c)回转窑为生产下述组分而工作:焦炭和不可冷凝气和/或重油和/或宽范围柴油和/或挥发油,这些生产出来的组分可分别或以这些组分中至少两种之混合物形式被回收,其中在所述工艺中有一种扫掠气(惰性气体或实质上不活跃气体)被注入回转窑或进入回转操作窑的进料流中。
[0138] 所使用的回转窑在有利的情况下为已经成为国际专利申请号WO 2011/143770 A1之标的物的一种回转窑。WO 2011/143770 A1和更确切地讲为相应权项的标的物,实例的对象和内容都作为引用包含在其中。
[0139] 本发明所的工艺还可将诸如其中含有较高碳氢化合物或有机化学物质成分的固体在回转窑中进行处理之前作为添加材料被添加到重油部分中。
[0140] 含有较高碳氢化合物成分的固体是诸如室温下为固体并可在进料前(例如)被加热时通过溶解混入进料中的物质。
[0141] 作为可选方案,所添加的材料作为原料之一部分的有机液体和/或固体,条件是它们可在反应装置供料条件下溶于废油进料中,它们在处理设置的堵塞中很少有影响,以及它们在反应装置中或被破坏、或被裂化和/或蒸发。
[0142] 作为可选方案,有机废液或废弃固体在脱水设备之前或直接被引入到其中,或与供应到反应装置的废油混合,或作为第二原料被直接输入到反应装置,条件是它们在反应装置中或被破坏或被蒸发。
[0143] 在更有利的情况下,可能被添加到进料中的添料的重量占比最高可达进料的70%,例如在添料为PVC的情况下,此重量占比可为1%直到60%。
[0144] 添料的添加在有利的情况下是在10至450摄氏度的温度范围内添加到进料中,而进料本身最好能在添加添料之前预热到一个能足够快速溶解大部分添料的测试,更好的情况是,其中的添料为PVC,添料被添加到为废油的进料中,废油被预热到最好介于20摄氏度和390摄氏度之间。
[0145] 根据一个优选实施例,添料的添加在进料供入回转窑之前或在对进料进行预处理之后进行,所述对进料的预处理的目的是(例如)在供应到可能会影响进料之润滑部分完整性的回转窑之前从中提取润滑部分。
[0146] 所添加材料在有利的情况下由生物不可降解的化合物构成因而这一工艺可减少必须被存储在垃圾场或必须在焚烧装置中处理的垃圾量。
[0147] 添料的实例有:塑料袋(最好是非PVC塑料袋)、焦油、卵石、煤炭、用过的泥土、胶料、去金属轮胎和PVC塑料袋或塑料容器。
[0148] 根据本发明的优选实施例,用来对进料流进行热处理的固定或移动加工设备包括:
[0149] i.为对所述进料流进行加热和/或脱水和/或脱脂而设计的第一台设备(设备I)和/或为从废油流中回收有价值产品而设计的设备(设备I);
[0150] ii.第二台设备(设备II),包括一台对进入所述回转反应装置进料流的进行热处理(例如热解)而设计的回转反应装置和一台蒸汽固体分离器(设备II);及
[0151] iii.第三台设备(设备III),为一台产品分离设备和是或不是配置为回收被处理进料流(重油)之至少一部分,在设备III中回收,进入设备I和/或进入设备II,[0152] 其中第一台设备和/或第二台设备的配置针对向所述进料油中和/或所述回转反应装置注入一种扫掠气,和/或
[0153] 其中第二台设备的配置方式为使回转反应装置可以在正压下工作。
[0154] 第一台设备在有利情况下不包含子用于对所述供料流进行化学处理的子设备;在有利情况下,所述第一台设备不包含用来对所述进料流在其注入设备II之前进行净化的子设备。
[0155] 在设备I和/或设备III中,可进行诸如注入一种防腐剂的化学处理。
[0156] 在有利情况下,设备I的设计用来在所述进料(油)中有水分时从中除去轻油。
[0157] 本发明的工艺可能以连续或半连续模式下进行。
[0158] 在回转窑中处理的重油部分在有利情况下可包含具有如下特点的有机化合物:根据ASTM D-4052指定的比重介于0.65和1.5之间,和/或根据ASTM D-1160指定的蒸馏温度介于-20和4000摄氏度之间,最好是介于20和950摄氏度之间。
[0159] 在回转窑中的平均驻留时间范围在有利情况下可介于5秒钟和10个小时之间,并且最好介于30秒钟和2个小时之间,能介于90秒钟和10分钟之间则更佳。
[0160] 当在下列情况下时,在回转窑中的平均驻留时间:
[0161] -当回转窑中为正压时,介于0.5秒和2小时之间;或
[0162] -当在供料流中或回转反应装置中注入一种扫掠气时,对于回收润滑油介于1和10分钟之间,而对于更重的油则介于2和15分钟之间。
[0163] 扫掠气为氮气并以重量占比最高15%的量注入进料流中,最好是以重量占比最高10%注入,能以约5%的重量占比注入则更佳。
[0164] 扫掠气的平均驻留时间范围在有利情况下可介于5秒和15分钟之间,能介于8秒和10分钟之间则更佳。
[0165] 扫掠气最好为水蒸汽并以重量占比最高10%的量注入进料流中,能以最高5%的重量占比注入则更佳。
[0166] 在反应装置中的平均驻留时间可介于0.5秒和15分钟之间,能介于4秒和5分钟之间则更佳。
[0167] 在回转窑中的加热温度范围为从250到750摄氏度之间,能为从500到520之间则更好,有利条件下约为505摄氏度则更佳,特别情况下,当处理胶料、沥青、重油、塑料、受污土壤或油砂或含重油的受污土壤时,最好约为510摄氏度。
[0168] 回转反应装置的转速范围在有利情况下从0.5rpm到10rpm。
[0169] 回转反应装置的转速取决于反应装置的尺寸和工艺要求,在有利情况下,例如在反应装置每天处理300或400桶废机油的情况下转速可从1rpm到10rpm,能为2到5rpm则更好,如为大约3rpm则更佳。
[0170] 发明的另一类用来对进料(最好是含油进料)在一固定(例如对进料流进行热处理的非移动反应装置或移动工厂)进行热处理的工艺由包含以下各项的工艺组成:
[0171] a)一个回转窑,在最好至少有1psig的正压下,并且是为生产下述组分而工作:焦炭和不可冷凝气和/或重油和/或宽范围柴油和/或挥发油,这些生产出来的组分分别或以这些组分中至少两种之混合物形式被回收,其中在所述工艺中有一种扫掠气(惰性气体或实质上不活跃气体)被注入回转窑或进入回转操作窑的含油进料流中;或
[0172] b)一个回转窑,在最好至少有1psig的正压下,并且是为生产下述组分而工作:焦炭和不可冷凝气和/或重油和/或宽范围柴油和/或挥发油,这些生产出来的组分可分别或以这些组分中至少两种之混合物形式被回收;或
[0173] c)一个回转窑,为生产下述组分而工作:焦炭和不可冷凝气和/或重油和/或宽范围柴油和/或挥发油,这些生产出来的组分可分别或以这些组分中至少两种之混合物形式被回收,其中在所述工艺中有一种扫掠气(惰性气体或实质上不活跃气体)被注入回转窑或进入回转操作窑的进料流中;或
[0174] d)对不涉及回转窑的进料进行的一种热处理;和
[0175] 在选项A)中,其中在工艺a)或b)或c)或d)中,进料在被引入回转窑或不涉及回转窑的热处理区之前已经至少一部分被输送到初步处理工序,所述初步处理包含一个初步分离步骤和一个蒸馏步骤,在回收润滑油为工艺原料的一部分时,在油被注入反应装置之前生成了一个润滑油馏分,在更可取的工作模式中,回收润滑油和/或石蜡被送入一个脱水设备,要么无论是否与其他废油混合,脱水设备最好包括一个容器和对容器中的内容物进行加热的工具,部分或整体对原料中的润滑油馏分进行蒸馏的工具,脱水容器最好在真空条件下工作,并在有利的情况下配备有一个自回流冷凝器,它对原料进行第一次分离,使润滑油部分随轻油和废油收集时通常可见的水份排出脱水装置,加工厂进料中的重油和大部分添加剂及其他杂质在更有利情况下留在脱水容器中,并被送入热裂化反应装置,排出自回流冷凝器的蒸汽被导入到一个蒸馏塔中,最好是在真空条件下工作,水、气和轻油最好从蒸馏塔顶部排出,润滑油被作为侧馏分抽出,同时塔顶油在有利情况下被送入热处理反应装置,上述润滑油部分在有利条件下可被分离成几种润滑油产品,和/或
[0176] 在选项B)中,其中在工艺a)或b)或c)或d)中,进料包含添料,最好包含诸如在室温下为固体、在进料中可能会被溶解或不被溶解的废料。例如,当进料被加热时通过溶解到进料中,热处理装置还可接受有机液体和/或固体作为原料的一部分,条件是它们在反应装置进料条件下可溶于废油进料中,它们在处理设置的堵塞中很少有影响,以及它们在反应装置中或被破坏或蒸发。有机废液或废弃固体在可在脱水设备之前被引入或直接被引入到脱水设备中,或与供应到反应装置的废油混合,或作为第二原料被直接输入到反应装置,条件是它们在反应装置中或被破坏或被蒸发。
[0177] 在更可取的工作模式中,废油和其他有机废料(无论是固体还是液体)被输入到脱水设备,而脱水设备在有利情况下包含一个容器和用来加热其内容物的方式,如果回收润滑油为原料的一部分,并且它们被部分或全部蒸发的话。脱水容器在有利情况下在真空条件下工作并配备有一个自回流冷凝器。它对原料进行第一次分离,使润滑油部分随轻油和废油回收时通常可见的水份一起排出脱水装置。加工厂进料中较重的油和大部分添加剂及其他杂质留在脱水容器中,并被输送到热裂化反应装置中。排出自回流冷凝器的蒸汽最好被引导至一个蒸馏塔,更有利的情况是工作在真空条件下。水、气和轻有机化合物从蒸馏塔的顶部排出,润滑油被作为侧馏分抽出,而塔底油被送入热裂化反应装置。上述润滑油部分可能会被分离成几种润滑油产品。气和轻有机化合物在有利情况下被用作加工厂的燃料。
[0178] 如果原料中所含的回收润滑油很少或根本没有,脱水设备可在一个正相对压力下工作,通过低于2个大气压,随蒸汽排出脱水设备的轻油和轻有机化合物被用作加工厂的燃料,而脱水设备俱乐部的液体则成为反应装置的原料。来自脱水设备和在热裂化设备中产生的气和轻有机化合物最好被用作加工厂的燃料。
[0179] 根据一个优选实施例,可能被添加到进料中的添料的重量占比最高可为总进料的70%,实施倒为在添料为柔性PVC的情况。在添料为刚性PVC的情况下,如果为粉末或很小的颗粒,则可向进料中添加高达70%重量占比。添加材料的添加最好在温度为20至350摄氏度,并且在添加材料前进料本身被预热到足够快速溶解添加材料之大部分的条件下进行。
更可取的情况是,其中的添料为PVC,被添加到最好预热到介于20摄氏度和90摄氏度之间的废油进料中。添料的添加在进料供入脱水设备之前或在对进料进行预处理之后直接添加到回转窑的进料中,所述对进料的预处理的目的是(例如)在供应到可能会影响进料之润滑部分完整性的回转窑之前从中提取润滑部分。
[0180] 热处理产生的各种组分按以下方式进行回收:
[0181] -液态产物通过蒸馏来回收;
[0182] -气态产物通过蒸馏来回收;及
[0183] -固态产物通过诸如旋流器、固体回收箱、擦洗器、洗涤柱和/或自回流冷凝器和/或分凝器之类的方式来回收。
[0184] 所回收的液体部分的数量占反应装置有机进料重量的85%和100%之间;和/或所回收的气体部分占反应装置有机进料重量的0%和10%之间;和/或所回收的固体部分占重量的0%和5%之间,
[0185] 当原料为回收润滑油时。
[0186] 这样获得的重油至少部分为极性碳氢化合物和/或非极性碳氢化合物或这些项目的混合物,而在主要由碳氢化合物构成的这些混合物中,其中至少一部分包括极性碳氢化合物,为特别兴趣点之一。
[0187] 这样获得的重油和其中的极性碳氢化合物在有利的情况下从由根据ASTM D 1160号方法测得的沸点介于160摄氏度和800摄氏度之间,最好介于300和500摄氏度之间的一大类中选取,也是一个特别兴趣点。
[0188] 在这些重油中,那些根据ASTM D4052号方法,在20摄氏度时密度范围在0.9和1.2克/毫升的组分比较有利,而那些包含的固体低于10%重量占比的组分则更可取。
[0189] 这样获得的另一大类重油是其中的固体从下述各项组成的大类中选取的:
[0190] i.炭残余物,对应于一种焦炭,根据ASTM D189,其含量最好低于5%,能低于3%则更好;
[0191] ii.含硫化合物,其中所述重油的含硫量,根据ASTM D5291,小于或等于5%,通常高于约1.5%的重量占比。
[0192] 本发明的第二目标由本发明之第一目的中定义的工艺使用的非环保性和环保性使用构成。。
[0193] 在这些使用中:
[0194] -处理诸如既用润滑油、模板油、金属处理油、精炼或运输箱底油之类的废油;和/或
[0195] -破坏有害和/或有毒产品;和/或
[0196] -以环保意义上可以接受的形式和/或方法再利用废弃产品;和/或
[0197] -净化受污土壤或沙滩;和/或
[0198] -清理沥青坑;和/或
[0199] -从废旧轮胎和/或塑料中回收能源和/或燃料;
[0200] -从木屑和/或纸张中回收能源和/或燃料;
[0201] -用在煤-油共同加工中;和/或
[0202] -从溢油中回收油;和/或
[0203] -不含多氯联苯(PCB)的变压器油。
[0204] 是一个特别兴趣点。
[0205] 用来处理废油和要准备的项目:
[0206] -一种燃料,或诸如家用加热油中的一种成分,一种低硫船用燃料,一种柴油引擎燃料,一种静力柴油引擎燃料,发电用燃料,农用机械燃料,越野和公路柴油机燃料;和/或[0207] -一种十六烷指数增强剂,和/或
[0208] -一种钻探浆基油或成分;和/或
[0209] -一种溶剂或一种溶剂的成分;和/或
[0210] -一种用于重燃料、燃料库或沥青的稀释液;和/或
[0211] -一种轻润滑油或一种润滑油的成分;和/或
[0212] -一种清洗剂或一种油基清洗剂的成分;和/或
[0213] -一种浮选油成分;和/或
[0214] -一种宽范围柴油;和/或
[0215] -一种澄清油;和/或
[0216] -沥青混合物中的一种成分。
[0217] 也是一个特别兴趣点。
[0218] 本发明的第三目的由一大类用来从废油中回收有用产品的系统构成,此类系统由至少一个自回流冷凝器和/或至少一个分馏器和至少一个回转窑,而其中至少一个自回流冷凝器和/或至少一个分馏器的配置目的是将废油分离成轻油部分和包含大部分添加剂和污物的重油部分,及其中的回转窑的配置目的为回收污物含量较低的柴油。
[0219] 在有利情况下,这些系统包含预热方式,其配置目的是为了降低废油的粘度和提高在自回流冷凝器和/或至少一个分馏器中的加工效率。
[0220] 在有利的情况下,本发明中的系统还可包含为对由轻油部分组成的不同成份进行分离而采用的蒸馏工具。
[0221] 通过本发明第一目的中定义的工艺或通过本发明第三目的中定义的重油的使用所获得的重油的为:
[0222] -一种燃油;
[0223] -浮选油或设备清洁油的一种成分;
[0224] -一种沥青稀释液;
[0225] -一种用来生产柴油和其他燃油的辅助精炼进料(最好是在加氢裂化设备中);
[0226] -一种不含多氯联苯(PCB)的变压器油;
[0227] -一种用于沥青和/或水泥中的防水添加剂;
[0228] -一种清洗设备,用来去除含有极性微粒的脏物,诸如附着在设备壁上的沥青和/或树脂和/或金属微粒,在这一使用中所述废油最好能加热到从0到400摄氏度的温度范围,更好的情况是低于其燃点(有利的情况是低于其燃点20摄氏度),并且其混杂金属含在有利情况下低于3%的重点占比,最好低于1 000ppm的重量浓度,能低于600ppm的重量浓度则更好,而低于60ppm的重量浓度则更佳;
[0229] -作为木焦油醇的代替物,特别是在铁轨枕木的防护处理方面;及
[0230] -与石油在受污之前的原始使用相同的应用场合。
[0231] 混合工艺和相应系统之优选实施例的详细描述
[0232] 本发明的工艺倾向于包括以下特点:
[0233] 步骤I:在步骤I中,废油以可选方式被加热到一个低于其起始沸点的温度;
[0234] 步骤II:在步骤II中,固体和其他污物和/或多余的水份以可选方式通过过滤、倾析、离心、倾滤和/或化学处理要么部分要么全部从废油中清除。
[0235] 步骤III:在步骤III中,废油被加热并最好分离成两部分:呈蒸汽相的轻油部分,和呈液相的重油部分。步骤III在一个被加热的容器中来进行。
[0236] 步骤IV:-在步骤IV中,夹带在轻油蒸汽和其他气中的重油和固体,一旦与一个轻冷表面接触,便会冷凝并返回到步骤III中的被加热容器中。步骤III最好在一个分馏器或一个自回流冷凝器、一个蒸馏塔或一个热交换装置中进行。
[0237] 步骤V:-在步骤V中,轻油蒸汽被全部或部分冷凝并分离到诸如气、挥发油、气油、润滑油、减压气油和/或重油分的产物中。其他气体,诸如水蒸汽,也可在步骤V中被冷凝并从碳氢化合物中分离出来。步骤V在热交换器、相分离器(包括两个或三个相累积器)、蒸馏塔(包括薄膜或擦拭膜蒸发器)中进行。
[0238] 步骤VI:在步骤VI中,在步骤III中产生的重油部分最好被导引到一个回转窑中并将在其中进行热处理。重油部分在其中被热裂化和/或蒸发。作为替代,重油部分也可被作为重质燃料出售。其中的回转窑最好为国际专利申请号WO 2011/143770A1中描述的种类。
[0239] 步骤VII:在步骤VII中,反应装置产生的产物最好在一个或多个蒸汽固体分离装置中进行处理,在其中焦炭和固体被从反应装置产生的蒸汽中去除。
[0240] 步骤VIII:-在步骤VIII中,反应装置产物被冷却并分离成气、挥发油、气油或柴油、和重油产品。重油产品最好可被作为燃料或清洗液出售,或被重新循环到步骤III。
[0241] 本发明相应的工艺与一个移动或固定热解加工厂一起使用时有下述特点:
[0242] i.第一步中进料流被加热和/或脱水和/或脱脂(步骤I);
[0243] ii.第二步中被加热的进料流被进行热处理(最好热解)并且所产生的热处理后的流由一种蒸汽固体分离设备来处理(步骤II);及
[0244] iii.第三步(步骤III)为产品分离步骤,其中,在步骤II中回收的既处理进料流的一部分(最好是既处理重油的一部分)被回收到步骤I和/或步骤II中;
[0245] 其中第一台设备和/或第二台设备的配置允许向所述进料流和/或所述回转反应装置中注入一种扫掠气,及其中第二台设备的配置方式为使回转反应装置可以在正压下工作。
[0246] 对一种进料进行热处理,更有利的情况是:
[0247] a)所述回转窑在最好至少有1psig的正压下,并且是为生产下述组分而工作:焦炭和不可冷凝气和/或重油和/或宽范围柴油和/或挥发油,这些生产出来的组分分别或以这些组分中至少两种之混合物形式被回收,其中在所述工艺中有一种扫掠气(惰性气体或实质上不活跃气体)被注入回转窑或进入回转操作窑的含油进料流中;或
[0248] b)所述回转窑在最好至少有1psig的正压下,并且是为生产下述组分而工作:焦炭和不可冷凝气和/或重油和/或宽范围柴油和/或挥发油,这些生产出来的组分可分别或以这些组分中至少两种之混合物形式被回收;或
[0249] c)所述回转窑为生产下述组分而工作:焦炭和不可冷凝气和/或重油和/或宽范围柴油和/或挥发油,这些生产出来的组分可分别或以这些组分中至少两种之混合物形式被回收,其中在所述工艺中有一种扫掠气(惰性气体或实质上不活跃气体)被注入回转窑或进入回转操作窑的进料流中。
[0250] 含油进料在有利情况下从下述各项中选取:受污或非受潮油、废油、回收润滑油、油箱沉底油、船舶防油污公约(marpol)油、重油、沥青和其他重油、煤、油砂、柏油、化学方式预处理油或这些项目中至少两项的混合物。
[0251] 排出窑的蒸汽和固体最好被导入蒸汽固体分离工具,如焦炭箱和/或旋流器和/或洗涤柱和/或自回流冷凝器。
[0252] 有利情况下,蒸汽固体分离工具为固定箱和/或用于较重固体的加热旋流器和/或旋流器来将所述排出回转窑的蒸汽中的大部分固体从蒸汽中分离出来;旋流器处理之如能在通过一个或多个旋流器处理之后再进行则更加有利。
[0253] 所述排出回去窑的蒸汽中呈现的固体通常从下述各项中选取:焦炭、金属、沙、脏物、沥青、前沥青烯、含硫化合物、重聚合体(如粘合剂)和/或树脂、盐、含有诸如硫、卤和金属元素的焦炭;这些固体成份的每一种孤立或与这些成份中至少一种进行混合。
[0254] 蒸汽固体分离设备,最好是分离箱和/或旋流器,最好被加热到高于排出窑之蒸汽温度的某一温度,其温度最好能比排出窑之蒸汽的温度高出约为300摄氏度,能高出最高为200摄氏度则更好,如高出最高20摄氏度则更加有利,高出最高10度则更佳。
[0255] 蒸汽固体分离设备最好是旋流器和/或分离箱,被加热到某一温度,此温度最好低于蒸汽裂化温度至少10度,能低至少20度则更佳;其中排出回转窑的固体是干焦炭,例如,此焦炭最好包含至少重点占比2%的油,其中大部分,最好超过50%重量占比,能超过90%重量占比则更佳的焦炭从排出窑的蒸汽中被排除,并且,在进料油为废油的情况下,高达99.5%重量占比的焦炭从所述排出回转窑的蒸汽中除去。
[0256] 蒸汽排出蒸汽固体分离设备,比如旋流器,在有利的情况下在一个自回流冷凝器和/或洗涤柱中部分被冷凝,以完成从反应装置产品中去除固体的过程。
[0257] 退出最后一步的蒸汽(其中的固体通常已经被除掉,这一步骤最好在冷凝器顶部和/或洗涤柱上进行)被输送到产品分离工序,而所回收的包含固体残渣的重油从底部排除。
[0258] 含有固体残渣的重油最好被回收到脱水步骤(如有水份),和/或回收到进入工艺初始步骤的进料油中,和/或回收到进入回转窑的进料油中。
[0259] 回收的重油和位于产品分离段的底渣油也可用作清理煅烧设备的冲洗用油。
[0260] 回转窑中的正压范围从1到4个大气压;此压力范围最好为从1.2到1.5个大气压。
[0261] 在进入所述回转工作反应装置之间的进料油被加热到最好是低于进料油裂化温度最低20摄氏度的某一温度。
[0262] 进料油进入反应装置之前,其中的水分被除去,脱水最好是在进料油进入回转窑之前在闪蒸装置中进行。
[0263] 进料油是这样一种油,根据其来历和/或源头,在进入回转窑之前可能会进行化学处理或轻度化学处理,以减少其金属含量,最好是对进料油用至少一种酸和至少一种基料来进行处理,其中的酸最好为硫酸和/或磷化物和/或磷酸
[0264] 一个工艺,其中的加热步骤在加热装置中和/或通过带热油流、热流的热交换、注入热气、直接与热油流接触或这些方法中的至少两种的组合来完成。
[0265] 加热进料油形成的反应装置进料流最好被喷洒在有金属板之回转窑中的金属板上,在其上进行热裂化和/或蒸发。
[0266] 从回转窑出来的反应产物含有碳氢化合物、有机和/或无机蒸汽(出现在回转工作窑的反应区)和固体焦炭、沙、金属、脏物和/或其他固体颗粒。
[0267] 比较有利的情况是,从回转工作窑出来的反应产物能被尽快从中清扫出来,最好是能在5秒到60分钟内,能在约5分钟之内被清扫出来则更好;驻留时间是下述参数中至少一个的函数:进料油成分、反应压力、温度和/或想要的产品牌号。
[0268] 反应产物在被回转清扫出去时,最好被加热到在有利情况下稍高于反应装置出口处温度的某一温度。
[0269] 在一个优选实施例中,大部分焦炭被从排出回转窑之碳氢化合物蒸汽中除去,而后最好在一个蒸汽/固体分离装置中冷凝,然后在旋流器和/或洗涤柱或自回流冷凝器中冷凝则更有利。
[0270] 碳氢化合物产品流被冷凝并分离到特定的产品中更有利,至少从一部分意义上讲是这样。
[0271] 在另一项更为可取的实施例中:
[0272] -在回转工作窑中生成的至少一部分,并且最好全部的未冷凝气被用作现场燃料;或
[0273] -进料油中所含的和/或在回转窑中生成之挥发油的至少一部分,并且最好全部被用作现场燃料。
[0274] 有利的情况是,扫掠气为过热蒸汽。扫掠气最好占进料油重量的最高30%,如为最高10%的重量占比则更好,更佳的情况是扫掠气占进料油重量的0.5%和5%之间。
[0275] 旋流器被使用时更有利情况是位于回转工作反应装置外部但要在第二加热附件内部,所述第二附件可与第一加热箱相通或者不通,以从环绕旋流器的热烟道气中获得益处。
[0276] 从中回收的净化油的至少一部分可被用在现场和/或被用来清洗热交换装置或其他燃气设备。
[0277] 在反应装置中的驻留时间是一个变量,且取决于反应装置进料流、扫掠气、反应装置温度和压力及想要的产品牌号。
[0278] 在回转窑中的驻留时间通常介于1分钟和15小时之间,而此时间能介于2分钟和30分钟之间则更佳。
[0279] 温度升高10到15摄氏度可更有利地将驻留时间减少一半。
[0280] 所述工艺过程中回收的液体油品(重油、宽范围柴油和挥发油)的总脱金属率可能为至少90%,最好能至少95%,能达到至少99%和/或回收油中金属含量小于60PPM则更佳。
[0281] 回收油品总体中含有的金属通常主要为、铁和锌,而其他金属的单一品种含量低于1PPM。
[0282] 铬、、镍和铅,开始是存在于进料流中,在所述工艺中主要集中在回收的焦炭中,浓度可达重量占比99%。
[0283] 从回转窑中回收的气主要由碳氢化合物组成。产生的气和挥发油最好作用现场燃料,以弥补在运转工厂的自身能源短缺。
[0284] 回收油通常的特征是其中不含硫或混合物中含硫浓度低于3000ppm。
[0285] 当典型情况下为出现在船舶燃料油箱底部的船舶防油污公约(marpol)油被注入进料油中时,此工艺就会引起人们的特别关注。
[0286] Marpol在有利情况下以代表进料油重量之10到95%的限量注入,和/或进料油可能被marpol油完全代替。
[0287] 出现在油品中的有限水份占进料油重量的最高占比达98%,条件是油温低于其在线路压力下的汽化温度。有限量的油品通常占进料油的重量占比最高达99%。
[0288] 回转窑包含板件并且所述板件至少有部分表面用来进行热处理。有利条件下,热处理在处于移动状态的所述板件至少有部分表面上进行。更可取的情况是,热处理最好在所述板件的5%,最好10%的表面上,和/或在5%,最好10%的板件上进行。
[0289] 当板件被移到所述反应装置的内部时可清洁所述反应装置的壁,并避免反应装置壁失效,而在对混合物进行热处理时,其中的所述板件可保护所述反应装置的至少一部分壁并有助于所述反应装置中温度条件的一致。
[0290] 板件还可促进从被加热壁到发生热处理的表面上的热传递,特别是在其上进行热处理的那些板件表面上的热传递。
[0291] 实例
[0292] 以下实例仅用作例证,不应被推定为对发明之广泛意义上的任何限制。
[0293] 实例1–船舶防油污公约(Marpol)油:
[0294] 图1描绘的是处理Marpol油时的工艺。Marpol油,或称来自船舶燃油箱底的废油,在约90摄氏度含水重量占比约3%(501)的条件下被注入闪蒸鼓(502)中。此鼓在真空条件下工作并保持在低于油的初始热裂化温度的某一温度。闪蒸鼓可被通过热交换器(505)的底油循环(504)来加热,如图所示。它还可通过加热装置或闪蒸鼓壁的直接热源来进行加热。油和水的蒸汽从闪蒸鼓中逃逸到自回流冷凝器或分馏器(503)的管道中。一些蒸汽在分馏器管道中冷凝并落回到闪蒸鼓中。从分馏器顶部排出的蒸汽(506)在一个热交换器(507)中冷却,而水、油和气相在一个相分离器容器中分离开来。用真空泵、压缩机或喷射器(509)来创建真空条件。气被作用现场燃料(510)。气油部分(511)则用于出售。水份(512)在一个处理厂中清除。来自闪蒸鼓底部的油(513)可在一个回转窑(514)中蒸发和/或热裂化。水蒸汽或另一种惰性气体(515)被注入反应装置。焦炭和固体(517)被从反应装置产物(516)中除去,同时仍在蒸汽相中。反应装置蒸汽产物(518)被冷凝并分离成不可冷凝气(519)和挥发油(520),两部分都可用作现场燃料,水份(523)被处理,而成品气油(521)和重油(522)被存储起来。
[0295] 来自船舶燃料油箱底部的船舶防油污公约(marpol)油被以400千克/小时的流速引入工厂,引入时的温度为90摄氏度。进料油含水为3%的重量百分比。而后被引入工作在350摄氏度和35千帕(a)的条件下的闪蒸鼓。油被部分蒸发。油蒸汽以约145千克/小时的流速从闪蒸鼓顶部和水蒸汽(12千克/小时)一起排出。这些蒸汽进入分馏器(或自回流冷凝器)底部,蒸汽在其中冷却至290摄氏度。重油蒸汽(约45千克/小时)冷凝并沿管道滑移,回到闪蒸鼓中。轻油蒸汽和水蒸汽被冷却并进入一个相分离器,在其中气油(100千克/小时)被从水中分离出来。闪蒸鼓底部可被连接到一个热裂化设备上。
[0296] 分馏器尺寸确定实例:
[0297] 分馏器的尺寸确定取决于一些因素,如进入闪蒸鼓中之进料油的数量和种类、进料油含水量、鼓中温度、分馏器进出口压力、排出管道之蒸汽的温度(确定柴油或润滑油馏分的90%点)、所用受污因数、冷却液性质和数量及其进出交换器的温度等。
[0298] 假定:空气冷却分馏器
[0299] 进入闪蒸鼓:               100吨/天的回收润滑油
[0300] 进料油中的水份:           重量占比4%
[0301] 总体热传递(Q):            142 500千卡/小时
[0302] 闪蒸鼓中的绝对压力:       0.35大气压
[0303] 分馏器管道中的压力降:     0.05大气压
[0304] 温度:
[0305] 进入蒸汽:                 350摄氏度
[0306] 排出蒸汽:                 315摄氏度
[0307] 进入空气:                 20摄氏度
[0308] 排出空气:                 50摄氏度
[0309] 总体热传递系数(Q):        150W/(m2*°K)
[0310] 额定管道尺寸:             25mm(直径)
[0311] 结果:
[0312] 热传递面积A=Q/(U*LMTD)
[0313] 其中
[0314] LMTD=对数平均温差
[0315] A=3.75m2或约20个管道,每个2米长
[0316] 实例2-回收润滑油:
[0317] 图2描绘的是处理回收润滑油时的工艺。回收润滑油(601)含有重量百分比约5%的水分,被加热到90摄氏度并被引入到闪蒸鼓中(602)。此鼓在真空条件下工作并保持在低于油的初始热裂化温度的某一温度。闪蒸鼓可被通过热交换器(605)的底油循环(604)来加热,如图所示。它还可通过加热装置或闪蒸鼓壁的直接热源或通过向闪蒸鼓中注入热液体流来进行加热。油和水的蒸汽从闪蒸鼓中逃逸到自回流冷凝器或分馏器(603)的管道中。分馏器用诸如空气、水、冷却油或进料油的冷却剂(608)进行冷却。一些蒸汽在分馏器管道中冷凝并落回到闪蒸鼓中。从分馏器顶部排出的蒸汽(606)被导入一个产品分离系统,在此图中显示为一个蒸馏塔(607)。来自塔顶的蒸汽被冷却(609)并被部分冷凝到一个累积器(619)中。用真空泵、压缩机或喷射器(610)来创建真空条件。不可冷凝的气体(611)和挥发油(612)被用作现场燃料。水份(613)被现场处理。润滑油(614)产品则用于出售。来自蒸馏塔底部的油(615)可在一个回转窑(618)中蒸发和/或热裂化、送回闪蒸鼓或作为燃料被出售。水蒸汽或另一种惰性气体(617)被注入反应装置。来自闪蒸鼓底部的油(616)可在一个回转窑(618)中蒸发和/或热裂化。
[0318] 大部分是从维修站收集来的回收润滑油被以400千克/小时的流速引入工厂。进料油含水为4%的重量百分比。油在一个热交换器中被加热到90摄氏度,而后被引入工作在350摄氏度和35千帕(a)的条件下的闪蒸鼓。油被部分蒸发。油蒸汽以约360千克/小时的流速从闪蒸鼓顶部和水蒸汽(16千克/小时)一起排出。这些蒸汽进入分馏器(或自回流冷凝器)底部,蒸汽在其中冷却至315摄氏度。重油蒸汽(约110千克/小时)冷凝并沿管道滑移,回到闪蒸鼓中。轻油蒸汽和水蒸汽进入一个蒸馏设备。气(8千克/小时)、水(16千克/小时)和挥发油(7千克/小时)在塔顶排出。润滑油基本组分作为侧馏分排出塔(210千克/小时)。重油从塔底排出(约25千克/小时)。重油与闪蒸鼓底油结合并可被连接到一个热裂化设备上。
[0319] 实例3-用来对受污进料油进行热处理的移动工厂
[0320] 图15描绘的移动工厂具有50桶/天(BPD)的容量,用来对废油进行热处理,在不产生对环境有害之副产品的情况下制造有用产品。
[0321] 移动工厂包括一个拥有以下技术规格的回转反应装置:
[0322] -反应装置圆筒内径:5’
[0323] 反应装置圆筒长度:20’
[0324] 释放热量:0.5MMBtu/h
[0325] 锥体部分高度:2.5’
[0326] 外壳外形尺寸:高7’宽6’和长26’
[0327] 下面是在回转窑中进行的热裂化测试的实例:
[0328] -实例4、5和6为用从同一个鼓中取出的干废油进行的测试,多次测试是为了尽可能地消除因进料油质量的变动而产生的测试结果差异。
[0329] -实例4是将重量占比5%的水份注入16升/小时的反应装置进料油中进行的。
[0330] -实例5中保持与实例4中相同的进料油流速和工作条件但不往反应装置中注水。
[0331] -在实例6中,进料油速度提高了50%至24升/小时,同样不向反应装置进料中注水。
[0332] -实例7在同样的窑中进行,但油样有所不同。
[0333] 实例4可参考表1-实例4,其中是一个关于工作条件和进料及产品速度和分析的概要。所测试的废油流中含有回收润滑油及其他含油流,如金属工作油、变速箱液、油脂、模板油和任何种类的未知废油流。
[0334]
[0335] 注意:进料油点反应装置进料总重量的95%,同时,进入窑的水份构成另外5%的重量。所有产品的产量都以干态进料油为基础来计算的。
[0336] 16升/分钟的脱水废油流被注入间接点火的回转窑,其中包含在490摄氏度反应装置排出温度发生的金属切削。
[0337] 窑上的密封被更改以使反应区域的压力能够超过大气压。也向反应装置中以干态进料油重5%的比率注入了水蒸汽。
[0338] 如表5所示,可观察到72%的350℃以上的组分转化成轻油、燃气和焦炭。进入反应装置的超过95%的金属随焦炭排出。
[0339] 实例5:请参考表2-实例5,其中是一个关于工作条件和进料及产品速度和分析的概要。
[0340]
[0341] 所测试的废油流中含有回收润滑油及其他含油流,如金属工作油、变速箱液、油脂、模板油和任何种类的未知废油流。
[0342] 16升/小时的脱水废油流被注入间接点火的回转窑,其中包含在490摄氏度发生的金属切削。此流是被从与实例3中相同的桶中抽出的。窑上的密封被更改以使反应区域的压力能够超过大气压。本测试中没有向反应装置中注入水蒸汽。
[0343] 如实例5之表2所示,可观察到69%的350℃以上的组分转化成轻油、燃气和焦炭。进入反应装置的超过95%的金属随焦炭排出。
[0344] 这两个实例的主要区别是:在实例4中,气油在产品中的重量占比为56.5%,纯收效相当于进料油30.5%的重量占比。在实例5中,气油在产品中的重量占比为46.8%,纯收效相当于进料油20.8%的重量占比。向反应装置中注入水蒸汽可能会阻碍了二次反应,其中出现在反应装置中的气油被裂化,产生挥发油和燃气。实例4中反应装置的工作比实例5中的要更稳定,其中的温度和压力变动相对较小。与实例5相比,实例4中所产生的宽范围柴油的颜色较浅,也较稳定。
[0345] 实例6可参考表3-实例6,其中是一个关于工作条件和进料及产品速度和分析的概要。
[0346]
[0347] 所测试的废油流中含有回收润滑油及其他含油流,如金属工作油、变速箱液、油脂、模板油和任何种类的未知废油流。此测试中的油是被从与实例3和4中相同的鼓中抽出的。然而,分析数据可能与前述各例的实际数据稍有不同。这也就确认了废油原料的性质可有所改变,即使时从一个单一油箱中抽出时。
[0348] 24升/小时的脱水废油流被注入间接点火的回转窑,其中包含在490摄氏度发生的金属切削。窑上的密封被更改以使反应区域的压力能够超过大气压。本测试过程中没有注入水蒸汽。
[0349] 如表5所示,可观察到61%的350摄氏度以上的组分转化成轻油、燃气和焦炭。进入反应装置的超过95%的金属随焦炭排出。在此实例中,进料油速度比在前两个实例中提高了50%,并且不注水蒸汽。尽管重油的转换率比在开始的两个实例中要低,61%的高于350摄氏度的油被裂化,气油的收效率为28%的重量占比,比实例5中要高,比实例4中稍低。参见表5。将进料速率提高50%还可降低二次反应风险,但反应装置的工作因压力变动和温度降低而比较困难。
[0350] 实例7可参考表4-实例7,其中是一个关于工作条件和进料及产品速度和分析的概要。
[0351]
[0352] 注意:本表中的金属包括铬、铜、铁、铅、镍和钒。
[0353] 所测试的废油流中含有回收润滑油及其他含油流,如金属工作油、变速箱液、油脂、模板油和任何种类的未知废油流。此油比前述三个实例中的进料油要重。
[0354] 6.7升/小时的脱水废油流被注入间接点火的回转窑,其中包含在490摄氏度发生的金属切削。窑上的密封被更改以使反应区域的压力能够超过大气压。也向反应装置中以进料油重0.5%的比率注入了水蒸汽。
[0355] 如表5所示,可将79.5%的350摄氏度以上的组分转化成轻油、燃气和焦炭。气油在产品中的重量占比为70%,相当于进料油57%的重量占比增加。进入反应装置的超过95%的金属随焦炭排出。
[0356] 表5是关于前述四项测试中重油转化和气油产品收效的概要。
[0357] 表5
[0358] 重油转化和气油收效
[0359]实例 4 5 6 7
重油–高于350摄氏度        
进料油中的重量百分比 74 74 73 83
产品中的重量百分比 20.6 22.6 29 17
转化百分比 72.2 69.5 61 79.5
         
气油–185到350摄氏度        
进料油中的重量百分比 26 26 26 12
产品中的重量百分比 56.5 46.8 54 51.7
进料油中的收效重量百分比 30.5 20.8 28 39.7
[0360] 这些实例表明,扫掠气(在此情况下是水蒸汽)的注入可使重油转化成气油或费范围柴油的效率更高。当反应装置在压力下而不是真空条件下工作时,可获得更加稳定的工作状况和更加恒定的反应温度。
[0361] 实例8:在一个更大的窑中用与实例7中类似的油来进行处理。
[0362] 请参考表6-实例8,其中是一个关于工作条件和进料及产品速度和分析的概要。
[0363]
[0364] 所测试的废油流中含有回收润滑油及其他含油流,如金属工作油、变速箱液、油脂、模板油和任何种类的未知废油流。此油比前三个实例中的进料油要重,但是与实例4中的油类似。此测试是在一个比前述实例中更大的窑中进行的。
[0365] 1125升/小时的脱水废油流被注入间接点火的回转窑,其中包含在500℃发生的金属切削。窑上的密封使反应区域的压力不能超过大气压。本测试过程中没有向反应装置中注入水蒸汽。350升/小时的总重油流被回收并加入到反应装置进料流中。反应装置中的压力在30KPa(a)和90KPa(a)之间变动,不容易使温度保持稳定。
[0366] 如表7所示,可将58.8%的350摄氏度以上的组分转化成轻油、燃气和焦炭。气油在产品中的重量占比为51.7%,相当于进料油39.7%的重量占比增加。进入反应装置的超过99%的金属随焦炭排出。在测试中达到了焦炭从排出反应装置之蒸汽中的最佳分离。进入反应装置的超过75%的硫随焦炭排出工艺过程。
[0367]
[0368] 1)“其他”是通过使更大的窑在注入重量占比介于(干态进料油)0到10%的水蒸汽的条件下工作超过5000小时所获得的平均值。
[0369] 2)在这些转化过程中,约30%的重油馏分被回收并返回到反应装置进料中。
[0370] 来自在此窑中约5000小时随后运行的平均结果显示在表7中的“其他”列。这些运行使以干态进入反应装置废油进料获得了平均86.9%的重油组分转化率。进料油中的宽范围柴油组分在反应装置出口处的重量占比由12.5%变成了63.2%,占干态进料油的重量占比提高了50.7%。
[0371] 本发明的有些实施例可能只具有这些优点之一;有些实施例可能具有这些优点中的一些和/或同时具有所有这些优点。
[0372] 以下两个实例描述了如何用此工艺从回收润滑油中处理生生的重油,所生成的重油被惊喜地证实在清洁受污设备时确实有效。
[0373] 实例9:
[0374] 回收润滑油在一个带有回转窑的设备中被处理而热交换器变成堵塞状态。交换器太热以至于不能打开,也不能用来处理丙。决定尝试用直接来自洗涤柱底部的重油回洗交换器,因为这种油在350摄氏度时很热,而泵可泵出高达两个大气压的压力。热交换器在几分钟后被打开并清洁。污物与重油一起被送回脱水容器,在那儿与新进来的回收油流混合并变成反应装置的进料油。
[0375] 实例10:
[0376] 当同样的重油第一次被作为浮选油的一个组分进行测试时,尽管在测试前已经清洗了浮选油箱,到达浮选单元的油仍会很黑并含有粘合剂和固体。尽管在测试前已经冲洗过管线,新油已经将残余的沉淀清洗出浮选油进料系统。新油被证明是比热水和水蒸汽更加有效的清洗剂。
[0377] 工艺优点
[0378] 此废油热裂化工艺相对于其他废油裂化或再利用工艺有许多优点:
[0379] 1.操作简单而容易。
[0380] 2.灵活并可处理种类广泛的废油,而不止是来自维修站及类似来源的收润滑油。
[0381] 3.在排出反应装置的蒸汽被冷凝之前,废油中呈现的约99%的金属和75%的硫随不可滤取的焦炭一起排出。硫和金属成分不会进入成品油。
[0382] 4.来自此工艺的所有产品都安全可靠并可在现行市场上销售。无需要在在焚烧装置或工业废料堆中处理的产品或副产品。
[0383] 5.所产生的重油可用来对热交换器和现场的其他设备进行回洗和清洁。无需对废油原料进行加热以预防设备受污。因此,无需废油进料预处理所要求的实验室分析和化学物质,也不需要花费成本对其进行化学处理。
[0384] 6.用来清洗现场设备和其中所含污物的油可在移动工厂中处理和重复使用。
[0385] 此废油热裂化工艺相对于其他废油回收再利用工艺有许多优点:
[0386] 1.操作简单而容易。
[0387] 2.灵活并可处理种类广泛的废油,而不止是来自维修站及类似来源的收润滑油。
[0388] 3.产品不需要满足润滑油基本组分严格的技术要求。这就不再需要对原料进行精心选取,无需对留下的大多数废油进行处理后才能进入环境。
[0389] 4.废油原料中的添加剂被破坏,且在排出反应装置的蒸汽被冷凝之前,废油中呈现的约99%的金属和75%的硫都随不可滤取的焦炭一起排出。无需对含有大部分金属和硫的重油组分进行处理。
[0390] 5.来自此工艺的所有产品都安全可靠并可在现行市场上销售。无需要在在焚烧装置或工业废料堆中处理的产品或副产品。
[0391] 6.所产生的重油可用来对热交换器和现场的其他设备进行回洗和清洁。无需对废油原料进行加热以预防设备受污。因此,无需废油进料预处理所要求的实验室分析和化学物质,也不需要花费成本对其进行化学处理。所产生的变脏的回洗油可被回收到脱水设备和/或反应装置中并被重新使用。无需处理废水和/或在工业废料堆或垃圾池中对含油废料进行处理。
[0392] 7.在小工厂中比较可靠,回收半径小且不需要政府的财政补贴。
[0393] 目前,用水来清洗被重油和/或其他碳氢化合物残渣的船舶燃油箱、油箱底和其他设备。用水方式必须与含油残渣分离然后在水泥窑中处理残渣或焚烧。焚烧含油残渣对环境有害,也是碳氢化合物资源的浪费。
[0394] 本发明可采用残渣并生产柴油、沥青添加剂和可用来清洗残渣的重油。用这些油来清洗油箱底和其他储存容器,清洗过程效能更高且不需要将水从残渣中分离出来。然后所有残渣和油都可被泵出和处理。
[0395] 有了移动工厂,就有可能生产较重的极化油以清洗油箱和设备,而后处理残渣和重油以获得商用产品和更多油来继续清洗过程。因此,移动工厂使对油库和精练厂设备及其他地方的清洗成为可能,减少对经常被分类为危险材料的废油的运输。
[0396] 移动工厂还可被用来在远离矿区或综合工业区的污染密度不大的地区和在任何给定时间要处理油较少和油运输成本高或在运输中可能会造成环境灾难的地区处理废油。目前,此类地区的大部分废油都被焚烧掉或抛弃,这对环境非常有害。会定期将一个移动工厂运输到此类地区来处理废油并在本地销售产品。
[0397] 移动工厂可以建在一个标准的45英尺高的立方体容器中并因此可轻松通过卡车、火车或船舶进行运输。
[0398] 总的来说新型热处理装置的一些优点包括:
[0399] -反应温度稳定且可控制,
[0400] -特定牌号产品质量稳定
[0401] -保护反应装置壁不遭受因热震或过热点而导致的应力和故障,
[0402] -防止焦炭沉积和粘贴在反应装置壁及内部构件上,
[0403] -连续运行时间较长,停机时间较低,维护成本较低,
[0404] -运行安全,
[0405] -反应压强稳定且可控制,和
[0406] -反应装置壁和/或内部构件上的热应力最小。
[0407] 本发明的有些实施例可能只具有这些优点之一,有些实施例则可能会具有其中的多项优点甚至同时具有所有这些优点。
[0408] 本发明工艺的优点
[0409] 这是一种可处理范围广泛的废油并制成有用且环保之产品的简单工艺。
[0410] 此工艺处理能源平衡状态。当处理回收润滑油时,所产生的气和沥青挥发油被现场现场消耗,很少需要或根本不需要另外购买燃料,也不需要使用来自工厂的价值更高的宽范围柴油或重油产品。也没有挥发油要处理。
[0411] 被生产出来时,宽范围柴油为浅琥珀色。所生产的柴油不稳定并会随着时间的流逝或与空气的接触而变黑。如果不向反应装置入口注入惰性气体,则柴油质量变差的速度更快,在数日内而不是数月内就会变黑。惰性气体的注入带来的是柴油产量的提高(从液体产品问题体积占比78%提高到82%)并产生较少的挥发油(从液体产品问题体积占比10%降低到6%)
[0412] 根据进料油中的硫含量不同,生产的柴油中的硫含量可低于重量占比0.1%,这符合当今欧洲家用取暖油的指定标准。
[0413] 重油是低硫燃料,可被作为储用燃料或特种油品来出售,也可用作处理厂中的回洗油。处理废油的工厂面临着其设备的持续污染问题。回收润滑油再精炼设施通常用化学物质来预热其原料以尽可能多地除去其中的金属和固体。必须对运进工厂的每卡车原料进行检测并且必须把购买化学物品和所用化学物品的处理的成本添加到其运行成本中。处理回收润滑油的热裂化设备通常比再精炼设备要小得多。这些设备要经常停机以除去焦炭沉淀并清洗热交换装置。在此工艺中,热交换器可在工厂保持工作时用现场回洗油来清洗。固体颗粒随焦炭排出加工设备。
[0414] 硫和金属在裂化反应时被释放出来并附着到焦炭上。焦炭在离开反应装置时被从蒸汽态油流中除去。因此,当油被冷凝成液态燃料时就没有了硫和金属。这就是为什么油产品离开工厂时硫和金属要比使用其他回收油热裂化设施生产出来的含量低的原因。一般认为,焦炭中的金属在油产品质量退化时充当催化剂的角色。用此工艺生产的柴油要比用其他热裂化设备生产出来的更稳定。焦炭不可滤析并可在垃圾填埋地中处理。它还可与沥青或水泥混合在一起。
[0415] 有一个干态工艺:反应装置中没有液位。反应装置温度不被限制在进料油的沸点。此工艺可处理的的废油要比常规热裂化设备广泛得多。作为一个实例:合成油越来越多地用作基础油。此类油品要比常规基油更稳定并且不需要经常更换以使引擎保持良好的运转次序。较少更换机油意味着向回收润滑油工厂供应较少的原料并且获得的原料含有更多的添加剂和污物。在一间常规的热裂化工厂中,由于反应装置温度被限制在油的沸点,更加稳定的油将需要更长的驻留时间来进行裂化,这限制了工厂的生产量和赢利性。
[0416] 此工艺非常灵活。由于反应装置温度可被更改以适合具体工艺条件,此工艺可被用来处理废油(如精炼厂油箱底渣),不一定非要是回收润滑油。它还可处理易形成焦炭的油,如沥青或船舶防油污公约(marpol)油等。
[0417] 工艺中的反应装置在压力下工作,可实现更加稳定的工作状态和前后一致的产品质量与数量。处于正压状态的回转窑更加安全,因为不会有氧气进入反应装置,如果有氧气进入而没有被及时探测到,则可酿成爆炸事故。在发生泄漏的情况下,含油蒸汽将会进入燃烧室并会在针对含有火焰设计的环境中燃烧。
[0418] 此工艺的安全特点之一是,工艺中没有包含大量油的容器。驻留时间短。唯一有可能含有大量油的容器是脱水闪蒸鼓。而这一容器则处于一种水蒸汽条件下。在紧急条件下,设备可在数分钟内被排空,而水蒸汽或另一种惰性气体已经出现在反应装置和产品分离设备中。
[0419] 本发明可采用残渣并生产柴油、沥青添加剂和可用来清洗残渣的重油。用这些油来清洗油箱底和其他储存容器,清洗过程效能更高且不需要将水从所回收残渣中分离出来。然后所有残渣和油都可被泵出和处理。
[0420] 有了移动工厂,就有可能生产重油以清洗油箱和设备,而后处理残渣和重油以获得商用产品和更多油来继续清洗过程。因此,移动工厂使对油库和精练厂设备及其他地方的清洗成为可能,减少对经常被分类为危险材料的废油的运输。
[0421] 移动工厂还可被用来在远离矿区或综合工业区的污染密度不大的地区和在任何给定时间要处理油较少和油运输成本高或在运输中可能会造成环境灾难的地区处理废油。目前,此类地区的大部分废油都被焚烧掉或抛弃,这对环境非常有害。会定期将一个移动工厂运输到此类地区来处理废油并在本地销售产品。
[0422] 移动工厂可以建在一个标准的45英尺高的立方体容器中并因此可轻松通过卡车、火车或船舶进行运输。
[0423] 用油清洗还对防腐较好并不在设备上留下残余水分,如有水分则可能会在设备重新投入使用后有安全隐患。
[0424] 在产品当中,裂化重油还可被用来溶解和清理沉积在设备中的污垢‘材料’。清洗油与从设备上去除下来的污物一起,可在移动工厂中处理,制造有用的产品。
[0425] 工艺实例:
[0426] 图1是一个描绘此工艺一个版本的简化流程图。
[0427] 乳装废油原料可含有高达20%的水分,和最高达10%的挥发油。游离水应在油库中就要被分离出去。进料油可在进入工厂前用化学方法进行预热;然而,这通过并不作需要。
[0428] 进料油(100)被过虑(102)并加热到大约90摄氏度(103)。如有必要,废油原料可被再次过滤或通过一个滗析器以在进入脱水设备前除去尽可能多的固体(112)。进料油被喷洒到一个预闪蒸鼓(104)中,在其中有一池油通过一个再沸炉(105)来保持热态。进料油中的水和挥发油被蒸发并从容器的顶部排出闪蒸鼓。水分和挥发油被冷却并冷凝(106),而水(107)、挥发油(108)和可能的气(109)被分离并泵到油库和/或用作现场燃料。脱水系统可工作在最高达100kPa表压,最好是最高达90kPa表压,并且热油温度高达约360摄氏度。
[0429] 来自闪蒸鼓的热干油被加热(110),可通过热交换加热,也可通过直接与热流和/或放入一个真空塔进行加热。然后被加热后的热干油被导入反应装置。气流(111)占反应装置进料流重量占比的0.1%和15%之间,被引入反应装置的干废油进料流。当加工回收润滑油且所使用的气为蒸汽时,蒸汽注入率应为干态进料约4%的重量占比。
[0430] 扫掠气油为任何不会发生反应或实质不发生反应的,与反应装置进料流一起或通过另一个单独的注入喷头引入反应装置的气体。扫掠气的实例包括水蒸汽、氮气和在大气压和15摄氏度的正常条件下反应不冷凝气体。通过对本发明工艺的执行,人们惊喜地发现扫掠气气流还可有一些其他功能,包括但不限于下述功能:
[0431] -当被注入反应装置进料线时,扫掠气可改变进料气流的整体浓度;它可改变进料线和/或喷头中的流动方式,这可降低管线和喷头受污和堵塞的风险,并改善喷射效果;另外,扫掠气还可在油到达热板上的反应现场之前有利于油流的雾化,和/或
[0432] -如果以高于碳氢化合物液流本身温度的温度被注入进料液流,它将会升高进料流温度和降低需由窑提供的能量或热量,和/或
[0433] -它可通过将碳氢化合物蒸汽在其形成后不久清扫出反应装置减少油在反应装置中的驻留时间,从而降低二次反应或过度裂化风险,可产生更多液体和更加稳定的液态成品油,和/或
[0434] -反应装置中的扫掠气可降低液态油的部分压力,并有利于在进料油和产品中诸如汽油和挥发油的较轻油组分的汽化;这还可降低汽油组分的过度裂化和增加液态碳氢化合物产品的稳定性,和/或
[0435] -扫掠气可帮助稳定反应装置中的压力,和/或
[0436] -扫掠气可帮助保持排出反应装置之蒸汽的速度稳定性,这可改善下游设备中的固气分离效率;
[0437] -当使用水蒸汽或氮气时,扫掠气可降低在反应装置或下游设备发生泄漏时的起火风险;它会消散泄漏的油,并有望使油保持不起火燃烧,即使是在高于其自燃点的情况下,和/或
[0438] -它还可在产品蒸馏单元中充当提取气流的一部分。
[0439] 如申请号为2,704,186的加拿大专利中所述,油气组合流通过回转窑(113)中的一个或多个喷头(114)被引入到反应装置中。窑在燃烧室(115)中回转,而燃烧室则被温控燃烧器(116)点燃。回转窑有内部构件并保持在想要的温度以使进料油在液体可到达窑壁前能够发生蒸发和热裂化。
[0440] 热处理工艺可产生碳氢化合物蒸汽和含有大多数硫、所有多余的碳、一些卤化物和进料油中几乎所有金属的小固体颗粒。
[0441] 反应装置在最高可达100千帕(表压)的正压下工作。窑的工作温度取决于反应装置原件的数量和质量,取决于想要获得之产品的质量和数量,也取决于反应装置容积或可用的驻留时间。对于回收润滑油进料可介于380摄氏度和4600摄氏度之间,当处理沥青或重油时最高可达550摄氏度。
[0442] 碳氢化合物蒸汽和焦炭微粒排出反应装置并进入一个箱体和/或旋流器(117)分离器,在其中,固体颗粒被从碳氢化合物中除去。在一种更可取的模式中,蒸汽固体分离器为一种热室(118)或热量可跟踪以防止设备的露点冷凝和堵塞。焦炭(131)和其他固体因离心力和重力而落下;然后被冷却(130)并输送存储。正常情况下,排出反应装置的焦炭和其他固体不能滤析。
[0443] 碳氢化合物蒸汽进入一个闪蒸鼓(119)和自回流冷凝器或气体洗涤塔(120)总成,焦炭在其中被除掉。来自闪蒸鼓的重油(129)可与蒸馏塔底油混合和/或被回收到反应装置进料中和/或被用作回洗油和/或输送存储和销售。来自反应装置的蒸汽被部分冷却(132)并进入产品分离设备(121)。从主蒸馏塔顶部出来的蒸汽被冷却(122)并在一个三相收集器中被分离以产生成品气(123)、挥发油(124)和水份(125)。
[0444] 水被输送存储或被输送到水处理单元。在处理之后,可被重新利用在蒸发单元。一些挥发油被用作到主蒸馏塔的回流,其他部分则被输送存储。挥发油还可用作工厂的燃料。燃气作为工厂的燃料被现场消耗。
[0445] 柴油组分(127)作为侧馏分被抽出,可能通过一个冷却汽提塔(126)来进行并被输送存储。
[0446] 塔底油或重油产品(128)可被回收到裂化罐或被冷却并作为去金属、低硫重燃料油出售。受热时,重油作为工厂中的回洗油非常有效。这可实现对被弄污设备的续流清洗并可将对废油进料的化学预处理必要性减到最小。
[0447] 发明的优选实施例
[0448] 本发明是关于图1和2中所示的一种用间接点火回转窑(1)的工艺,回转窑的外形尺寸最好为8’x 20’,包含当反应装置以0.5和10rpm之间的速度旋转时由一个或多个窄支架(3)支持的1100个装载金属板件(2)。窑的尺寸和板件的数量与形状取决于进料油和所需要生产的产品。支架的宽度足够保持两个板件:一个靠在壁上,第二个靠在第一个板上。板件是形状规则的扁平金属件。当板件由一个或多个窄支架托动和顶向反应装置壁时,穿过反应装置壁进入的热量(5)对板件进行加热。随着旋转的继续,板件从支架或其下的板件上掉下,并在掉下时翻转,将热表面朝向由一个喷头喷到板件(5)上的喷油射流(4),而喷头的喷洒方式最好是矩形喷射。
[0449] 板件从反应装置壁上携带热量并在发生反应的区域提供热表面。板件由支架(3)托起并保持靠在反应装置壁上。视板件的具体厚度,支架可设计为支持一排、两排或多排板件。窑旋转时,板件从支架或下方的板件上掉下,将原来朝向反应装置壁的一面转向喷淋油雾
[0450] 由于这些板件彼此滑动,金属板件成了保护反应装置壁避免直接与相对较冷的油雾接触和产生因热震而导致失效的表面。并且,当它们从反应装置上滑下时,板件刮擦反应装置壁并互相清理焦炭从而避免沉积焦炭的桥接。释放的焦炭随烃气排出或通过铲斗、料斗和固体出口被清出反应装置。
[0451] 支架用固定夹(6)加装在反应装置壁上,如图4和5,以减少因反应装置壁和支架之间的热膨胀差异而产生的应力。固定夹的布置要使得,既使在反应装置处于最高温度时,支架的强度都能足够支持位于其上的炽热板件。根据支架间距的不同,每个支架上可能只有一套双排板件或数排互相交叠的板件。板件和支架都可增加从热原到反应区域的热传递面积。
[0452] 固定夹(6)的形状像T字,如图4和5所示。T字基底(7)焊接在回转窑壁上。T字横梁或顶部(8)呈U形以接收支架(3)的两端,为支架的热膨胀留出空间,二者都是纵向分布并垂直于反应装置壁。螺栓(9)将U形托架封闭并使支架不会从托架中掉出。T字顶部分叉(6)的宽度足以容许支架在其中的热膨胀,同时为沿反应装置中整个支架长度上装载的1、2层或更多层,并且支架之间的空间可容纳的尽可能多排的金属板件提供强度和支持。
[0453] 铲斗(10)加装在窑壁上的出口端以去除可能已经沉积在窑底上的较重焦炭。铲斗为一端封闭另一端在一个斜坡上刮削的管段,以使任何碳氢化合物蒸汽在焦炭落入储料器(11)之前跑出。铲斗的尺寸小得足以使金属板件不能与焦炭一起进入。反应装置旋转时,铲斗翻转并将其中装有的焦炭倒进一个安装在固体出口管(12)上的储料器中。为确保没有板件会堵塞反应装置的焦炭排出通路,储料器有一个会使任何板件向窑底偏斜的金属格栅(13)。固体出口管(12)设有一个螺旋输送器(15)来将焦炭推出反应装置。固体出口管可位于蒸汽出口管(14)上方,蒸汽出口管内部,蒸汽出口下方,甚至是独立的两端。必须有至少两个来自窑的出口以确保反应装置出口永远不会被阻塞。在正常工作情况下,焦炭将大部分通过蒸汽出口(14)排出反应装置。当通向窑的进料口阻塞且没有蒸汽可将焦炭带出时,或当有多余焦炭时,或当焦炭被油浸湿或太重时,则需要用铲斗来清除焦炭。
[0454] 反应装置是一个间接点火的回转窑,由燃烧器(5)加热,并包含将从反应装置壁携带热量并在发生反应的区域提供炽热表面的装载金属板件。板件由一个或多个支架托起并保持靠在反应装置壁上,支架的宽度足够保持两个板件。窑旋转时,板件从支架上掉下,将原来朝向反应装置壁的一面转向喷淋油雾。金属板件保护反应装置壁不遭受热震,刮擦反应装置壁并互相清理焦炭。支架用固定夹加装在反应装置壁上以减少因反应装置壁和支架之间的热膨胀差异而产生的应力。板件和支架都可增加从热原到反应区域的热传递面积。
[0455] 在试验装置中,来自回收库的既用润滑油或其他油料被喷入一个水平或倾斜的直径10’长8’的回转窑中来对其中的油或化学物质进行热裂解和汽化。窑中设有连续螺旋形的4“肋片,间距为8“,焊接在窑的内壁上。1“宽的支架加装在肋片上,并加装有4“等边三角形的金属板件。
[0456] 当窑旋转时,支架沿反应装置的壁推动和提升叶片。当叶片刚经过5’高度时,它们在行程顶端翻转,将其炽热的一边暴露给被喷洒到其上的油料。
[0457] 与炽热板件接触时,油料便被热解和/或汽化。所形成的焦炭要么随蒸汽排出窑要么沉积在板件上。在反应装置壁上或彼此滑动的板件将焦炭刮擦下来,而后随蒸汽排出反应装置。大多数焦炭随烃蒸汽排出;残余的焦炭通过铲斗、料斗和固体出口被清除。
[0458] 在反应装置壁的出口端焊有四个铲斗。这些铲斗由6“长的4“管道制成,一端堵塞,另一端在一个斜坡上刮削。在其上方由金属笼保护的一个储料器接收铲斗倒下的焦炭。金属笼使任何已经被铲的板件偏斜回反应装置。储料器接收焦炭并将其丢进焦炭出口管。位于焦炭出口管上的一个螺旋输送器将焦炭带出反应装置。
[0459] 当反应装置的原料为既用润滑油时,回收气为原料重量的5%且平均分子量为42,回收液体为原料重量的92%且平均比重为0.83而固体则为原料重量的3%且比重为1.7。这些数字取决于原料成份,还有反应温度和压强。
[0460] 图10、12、13和14描绘的是调适于不同原料的装置。
[0461] 图10所示的是一个处于水平位置的反应装置的纵向截面视图。此反应装置实际上有四个支架,但是图中只显示了两个(20)。其他两个支架会位于没有显示的截面上。原料从管道21中进入反应装置,并由喷头(22)喷洒到炽热的板件(23)上。适用于此反应装置的一种可能原料是诸如废油之类的有机液体。
[0462] 板件由支架(20)从板件基座(24)上托起。在此图示中,反应装置(25)由两个水平圆筒(26)支撑并用燃气或挥发油燃烧器(27)进行外部加热。反应装置在燃烧室中旋转,燃烧室(38)为静态。燃烧室有多种选择。例如,它可以是热堆积的一部分,其中的烟道气需要在净化前进行冷却。在回转窑和燃烧室的静态壁周围显示有一个密封(37)。保持进料管与支撑环(28)位置适当非常有用,如图8所示。气体和所夹带焦炭通过气体出口管(29)离开反应装置。积累的固体焦炭由铲斗(30)铲起,倒入储料器(31),并借助固体出口管(33)中的螺旋输送器(32)被送出反应装置。回转反应装置和产品出口箱(35)之间设有一个密封(34)。产品出口箱为静态。固体和蒸汽的第一次分离发生在产品出口箱(35)中。
[0463] 图11A和11B是在反应装置冷却时显示的,用于进料线(39)的中心环支撑结构的两种情况。图11C显示的是图11B中的支撑环在反应装置炽热时的情形。图A适用于只有一个中心环(40)的小口径反应装置。图11B适用于大口径反应装置,此类反应装置需要有两个中心环(40)和(41)以避免支脚(42)变形。图16和17中有两套支脚:第一套(42)使较大的中心环(41)保持在位。第二套支脚使较小的中心环(40)保持在位。较小的中心环支撑着反应装置进料管(39)。支脚(42)和(43)用托架(44)加装在反应装置壁(45)和/或中心环上,可容许和/或允许支撑梁膨胀并在其与反应装置壁和环的接合点处旋转。
[0464] 图12所示的是一个处于倾斜位置的反应装置的纵向截面视图,在此图中其相对于水平方向的倾角约为5°。此反应装置将被用于含有诸如沙子之类固体的原料。此反应装置实际上有四个支架,但是图中只显示了两个(20)。其他两个支架会位于没有显示的截面上。原料从管道21中进入反应装置;用螺旋输送器沿进料线推进并由喷头、孔洞和/或裂缝(22)喷洒到炽热的板件(23)上。板件(23)为矩形并大致沿整个在其中安装板件的反应装置部分排开。板件由支架(20)从板件基座(24)上托起。在此图示中,反应装置(25)由两个倾斜圆筒(26)支撑并用燃气或挥发油燃烧器(27)进行外部加热。反应装置在燃烧室中旋转,燃烧室(38)为静态。在回转窑和燃烧室的静态壁周围显示有一个密封(37)。气体和所夹带焦炭通过气体出口管(29)离开反应装置。固体太重,不能通过气体夹带排出反应装置,沿反应装置底部滑动,通过网筛(36),并被铲斗(30)铲起。积累的固体与残余焦炭一起由铲斗(30)铲起,倒入储料器(31),并借助固体出口管(33)中的螺旋输送器(32)被送出反应装置。回转反应装置和产品出口箱(35)之间设有一个密封(34)。产品出口箱为静态。固体和蒸汽的第一次分离发生在产品出口箱(35)中。
[0465] 图13展示的是图7和9中所示的网筛(36)的两个可能的配置。图13A和图7是一个由金属网制成的网筛。图13B和图8是一个由孔皿制成的网筛。两种网筛加装在反应装置壁上。其周边为圆齿形,可容许反应装置壁和网筛之间的热膨胀差异使反应装置壁上的应力最小。这两种配置都容许蒸汽和固体颗粒畅通无阻地从反应装置一端移到另一端。网筛孔眼经过周密计算从而可避免板件从反应装置的一段移动到另一段。还有,孔眼必须小得不能让板件的两端进入其中。在反应装置旋转时,网筛将由板件刮擦干净。
[0466] 图14是一个处于倾斜位置的反应装置的纵向截面视图,在此图中其相对于水平方向的倾角约为5°。
[0467] 此反应装置将被用于含有诸如沙子之类固体的原料。
[0468] 此反应装置实际上有四个支架,但是图中只显示了两个(20)。其他两个支架会位于没有显示的截面上。原料从管道21中进入反应装置,用螺旋输送器沿进料线推进并通过管道的末端或管道中的裂缝(22)喷洒到炽热的板件(23)上。
[0469] 板件(23)为矩形并大致沿整个当反应装置被加热时在其中安装板件的反应装置部分排开。板件由支架(20)从板件基座(24)上托起。在此图示中,反应装置(25)由两个倾斜圆筒(26)支撑并用燃气或挥发油燃烧器(27)进行外部加热。反应装置在燃烧室中旋转,燃烧室(38)为静态。在回转窑和燃烧室的静态壁周围显示有一个密封(37)。气体和所夹带焦炭通过气体出口管(29)离开反应装置。固体太重,不能通过气体夹带排出反应装置,沿反应装置底部滑动,通过网筛(36),并被铲斗(30)铲起。积累的固体与残余焦炭一起由铲斗(30)铲起,倒入储料器(31),并借助固体出口管(33)中的螺旋输送器(32)被送出反应装置。回转反应装置和产品出口箱(35)之间设有一个密封(34)。
[0470] 产品出口箱为静态。固体和蒸汽的第一次分离发生在产品出口箱(35)中。
[0471] 图16显示的是一个关于由两个锥形在底部接合在一起的,反应装置的纵向截面。
[0472] 此反应装置可用于液体原料和/或含有诸如沙子之类固体颗粒的原料。此反应装置实际上有四个支架,但是图中只显示了两个(20)。其他两个支架会位于没有显示的截面上。原料从管道21中进入反应装置,并通过管道末端或喷头(22)喷洒到炽热的板件(23)上。
[0473] 板件(23)为矩形并大致沿整个当反应装置被加热时在其中安装板件的反应装置部分排开。板件由支架(20)从板件基座(24)上托起。在此图示中,反应装置(25)由两个被切去顶端的圆锥和圆筒(26)支撑并用燃气或挥发油燃烧器(27)进行外部加热。反应装置在燃烧室中旋转,燃烧室(38)为静态。在回转窑和燃烧室的静态壁周围显示有一个密封(37)。气体和所夹带焦炭通过气体出口管(29)离开反应装置。固体太重,不能通过气体夹带排出反应装置,沿反应装置底部滑动,并被铲斗(30)铲起。积累的固体与残余焦炭一起由铲斗(30)铲起,倒入储料器(31),并借助固体出口管(33)中的螺旋输送器(32)被送出反应装置。
[0474] 回转反应装置和产品出口箱(35)之间设有一个密封(34)。产品出口箱为静态。固体和蒸汽的第一次分离发生在产品出口箱(35)中。这种形状的反应装置可使板件滑回到朝向入口的方位并刮擦反应装置内壁,而其他板件和支架则清理焦炭与其他沉积固体。
[0475] 图17展示的是一个处于倾斜位置的反应装置的纵向截面视图,在此图中其相对于水平方向的倾角约为5°。此反应装置将被用于可能会产生更多焦炭或含有沙子或受污土壤的重油原料。
[0476] 此反应装置实际上有四个支架,但是图中只显示了两个(20)。其他两个支架会位于没有显示的截面上。原料从管道21中进入反应装置,用螺旋输送器沿进料线抽吸或推送并通过喷头或管道中的裂缝(22)喷洒到炽热的板件(23)上。板件(23)为矩形,并且从支架上掉下不但翻转而且沿支架滑动,同时从支架和反应装置壁上刮下焦炭。
[0477] 板件由支架(20)从板件基座(24)上托起。在此图示中,反应装置(25)由两个倾斜滚筒(26)支撑并用燃气或挥发油燃烧器(27)进行外部加热。
[0478] 反应装置在燃烧室中旋转,燃烧室(38)为静态。在回转窑和燃烧室的静态壁周围显示有一个密封(37)。气体和所夹带焦炭通过气体出口管(29)离开反应装置。固体太重,不能通过气体夹带排出反应装置,沿反应装置底部滑动,并被铲斗(30)铲起。积累的固体与残余焦炭一起由铲斗(30)铲起,倒入储料器(31),并通过倾斜的固体出口管(33)滑出反应装置。回转反应装置和产品出口箱(35)之间设有一个密封(34)。产品出口箱为静态。固体和蒸汽的第一次分离发生在产品出口箱(35)中。
[0479] 使用回转窑的优点
[0480] 为了理解本发明的优点,解释一下发明的必要性及其进展历程可能很有用。
[0481] 一开始,在早先设计的窑中,油被喷洒到一组装载到其中的陶瓷球上。为发生反应,必须对窑过度加热,因为装载的陶瓷球会阻碍到反应区域的热传递。另外,陶瓷球太滑太轻,不能从反应装置壁上刮下焦炭。陶瓷球因冷油和热反应装置壁之间的热震而爆裂成粉末。为去除凝结在反应装置壁和底部的焦炭和陶瓷粉末,不得不将反应装置停机。反应装置只能连续运行不到一天的时间。
[0482] 后将装载的固体更改为一些表面粗糙的有斑点固体。它们在从反应装置壁上刮下焦炭方面更为有效但焦炭很快就陷入装载物中,又一次阻碍了向反应区域的热传递。随着焦炭在装载物上的积累,反应区域的温度发生变化。连续运行时间增加到3到4天但最后还是不得不停机。
[0483] 又将固体装载物换成不合格耕耘机刀片:呈等边三角形,由碳钢制成。刀片在使反应装置壁保持干净方面很有效但反应装置内的温度依然变化。在反应装置壁上加装了支架后反应温度便变得稳定且更易控制,并可获得特定牌号的质量稳定产品。反应装置壁保持没有焦炭并且连续运行时间增加到6个星期或更长。
[0484] 热裂解是一种吸热反应。由于喷洒油雾被输送至炽热的金属板件上,焦炭会沉积在金属板件上而不是反应装置壁上。刀片不仅除去了在反应装置壁上形成的焦炭,还保护反应装置壁不会先有焦炭沉积。支架将金属板件朝向反应装置壁推动得更高更长。反应表面区域与其温度可在不对窑进行过度加热的情况下得以增加。
[0485] 有一个输送器可用来将反应装置底部的焦炭运送到出口管。输送器封闭,可保护焦炭和烃蒸汽不接触热源。这可导致焦炭被冷凝油浸湿,从而凝结成块。此设备造成了焦炭与油混合物堵塞的形成,这阻塞了出口管并导致了反应装置的过压,密封的失效,温度超过其自燃温度之热油的泄漏和起火。用铲斗代替封闭输送器,铲斗面向窑中的热量开放,铲斗将干焦炭倒入新型焦炭出口管。焦炭出口管与蒸汽出口分离以避免产品蒸汽中再次夹带细微颗粒或堵塞反应装置的唯一出口和反应装置的过压。
[0486] 本发明混合工艺的优点
[0487] 混合工艺能以环保方式增加废油和其他碳氢化合物的回收再利用。它包括在对废油进料进行热裂化前从中回收有用而有价值的产品,而后对包含大多数有害组分的进料油的剩余部分热裂化成有用的产品。这使得处理废油所需能源最少并可增加从废油中获得产品的总体价值。
[0488] 根据进料的不同,分离工序可回收基油和/或稳定的去除大多数添加剂和污物的柴油,且不需要进行预处理,这是由于系统对污垢有了抵抗力。基油可被用作机油或制造润滑油。稳定的气油可被用作燃料。
[0489] 主要为气油和挥发油的来自分离工序的轻油组分被用来为工艺提供所需的能源。
[0490] 不能被分离的其他部分的油和污物被输送到回转窑,在其中通过热裂化转化成柴油和重油。
[0491] 这是一种可处理范围广泛的废油并制成有用且环保之产品的简单工艺。
[0492] 此工艺处理能源平衡状态。当处理回收润滑油时,所产生的气和沥青挥发油被现场现场消耗,很少需要或根本不需要另外购买燃料,也不需要使用来自工厂的价值更高的宽范围柴油或重油产品。也没有挥发油要处理。
[0493] 在裂化反应装置中被生产出来时,宽范围柴油为浅琥珀色。所生产的柴油不稳定并会随着时间的流逝或与空气的接触而变黑。如果不向反应装置入口注入惰性气体,则柴油质量变差的速度更快,在数日内而不是数月内就会变黑。惰性气体的注入带来的是柴油产量的提高(从液体产品问题体积占比78%提高到82%)并产生较少的挥发油(从液体产品问题体积占比10%降低到6%)
[0494] 根据进料油中的硫含量不同,生产的柴油中的硫含量可低于重量占比0.1%,这符合当今欧洲家用取暖油的指定标准。
[0495] 重油是低硫燃料,可被作为储用燃料或特种油品来出售,也可用作处理厂中的回洗油。处理废油的工厂面临着其设备的持续污染问题。回收润滑油再精炼设施通常用化学物质来预热其原料以尽可能多地从其原料中除去其中的金属和固体。必须对运进工厂的每卡车原料进行检测并且必须把购买化学物品和所用化学物品的处理的成本添加到其运行成本中。处理回收润滑油的热裂化设备通常比再精炼设备要小得多。这些设备要经常停机以除去焦炭沉淀并清洗热交换装置。在此工艺中,热交换器可在工厂保持工作时用现场回洗油来清洗。固体颗粒随焦炭排出加工设备。
[0496] 硫和金属在裂化反应时被释放出来且在排出反应装置时大多数附着到焦炭上。焦炭在离开反应装置时被从蒸汽态油流中除去。因此,当油被冷凝成液态燃料时就没有了硫和金属。这就是为什么油产品离开工厂时硫和金属要比使用其他回收油热裂化设施生产出来的含量低的原因。一般认为,焦炭中的金属在油产品质量退化时充当催化剂的角色。用此工艺生产的柴油要比用其他热裂化设备生产出来的更稳定。焦炭不可滤析并可在垃圾填埋地中处理。它还可作为防水添加剂与沥青或水泥混合在一起。
[0497] 有一个干态工艺:反应装置中没有液位。反应装置温度不被限制在进料油的沸点。此工艺可处理的的废油要比常规热裂化设备广泛得多。作为一个实例:合成油越来越多地用作基础油。此类油品要比常规基油更稳定并且不需要经常更换以使引擎保持良好的运转次序。较少更换机油意味着向回收润滑油工厂供应较少的原料并且获得的原料含有更多污物。在一间常规工厂中,由于反应装置温度被限制在油的沸点,更加稳定的油将需要更长的驻留时间来进行裂化,这限制了工厂的生产量和赢利性。
[0498] 此工艺非常灵活。由于反应装置温度可被更改以适合具体工艺条件,此工艺可被用来处理不一定非要是回收润滑油的废油,如精炼厂油箱底渣。它还可处理易形成焦炭的油,如沥青或船舶防油污公约(marpol)油等。
[0499] 工艺中的反应装置在压力下工作,可实现更加稳定的工作状态和前后一致的产品质量与数量。处于正压状态的回转窑更加安全,因为不会有氧气进入反应装置,如果有氧气进入而没有被及时探测到,则可酿成爆炸事故。在发生泄漏的情况下,含油蒸汽将会进入燃烧室并会在针对含有火焰设计的环境中燃烧。
[0500] 此工艺的安全特点之一是,工艺中没有包含大量油的容器。驻留时间短。唯一有可能含有大量油的容器是脱水闪蒸鼓。而这一容器则处于一种水蒸汽条件下。在紧急条件下,设备可在数分钟内被排空,而水蒸汽或另一种惰性气体已经出现在反应装置和产品分离设备中。
[0501] 总的来说新型热处理装置的一些优点包括:
[0502] -反应温度稳定且可控制;
[0503] -特定牌号产品质量稳定;
[0504] -保护反应装置壁不遭受因热震或过热点而导致的应力和故障;
[0505] -防止焦炭沉积和粘贴在反应装置壁及内部构件上;
[0506] -连续运行时间较长,停机时间较低,维护成本较低;
[0507] -运行安全;
[0508] -没有需要在工业垃圾填埋地中处理的副产物;
[0509] -较少需要购买化学品和处理既用化学品;
[0510] -反应压强稳定且可控制,和
[0511] -反应装置壁和/或内部构件上的热应力最小。
[0512] 此废油热裂化工艺相对于其他废油裂化或再利用工艺有许多优点:
[0513] -操作简单而容易;
[0514] -灵活并可处理种类广泛的废油,而不止是来自维修站及类似来源的收润滑油;
[0515] -可实现从回收润滑油中重新获得和回收再利用润滑油,和从其他废油中重新获得和回收再利用宽范围柴油;
[0516] -比其他热裂化设备有更高的能效;
[0517] -不需要为其产品设置一个氢化产品的最后工序;
[0518] -在排出反应装置的蒸汽被冷凝之前,废油中呈现的约99%的金属和75%的硫随不可滤取的焦炭一起排出。这些硫和金属成分不会进入成品油。
[0519] -来自此工艺的所有产品都安全可靠并可在现行市场上销售。无需要在在焚烧装置或工业废料堆中处理的产品或副产品;
[0520] -所产生的重油可用来对热交换器和现场的其他设备进行回洗和清洁;无需对废油原料进行加热以预防设备受污。因此,无需废油进料预处理所要求的实验室分析和化学物质,也不需要花费成本对其进行化学处理;
[0521] -产品不需要满足润滑油基本组分严格的技术要求。这就不再需要对原料进行精心选取,无需对留下的大多数废油进行处理后才能进入环境;
[0522] -废油原料中的添加剂被破坏,且在排出反应装置的蒸汽被冷凝之前,废油中呈现的约99%的金属和75%的硫都随不可滤取的焦炭一起排出。无需对含有大部分金属和硫的重油组分进行处理;及
[0523] -在小工厂中比较可靠,回收半径小且不需要政府的财政补贴。
[0524] 本发明的有些实施例可能只具有这些优点之一;有些实施例则可能会具有其中的多项优点甚至同时具有所有优点。
[0525]编号 名称 注释
AC-105 闪蒸鼓蒸汽分馏器  
AC-124 反应装置产物分馏器  
AC-132 气油冷却装置  
AC-134 蒸馏塔塔顶馏出物冷却装置  
AC-136 重油冷却装置  
     
C-131 产品蒸馏塔  
Cy-121 反应装置产物旋流器  
     
E-109 焦炭至储油器输送和冷却装置  
     
H-104 闪蒸鼓底部加热器 也称反应装置进料加热器和锅炉
     
P-101 至设备的供油泵  
P-103 闪蒸鼓底部循环泵 也称反应装置供料泵
P-107 水至储油器泵  
P-108 挥发油至储油器泵  
P-110 真空泵  
P-123 成品重油至储油器泵  
P-133 蒸馏塔底至储油器泵  
P-137 水至储油器泵  
P-138 挥发油至储油器或至燃油  
P-139 气油至储油器  
     
R-120 回转窑反应装置  
     
V-102 进料闪蒸鼓  
V-106 闪蒸鼓顶部收集器 3相收集器
V-122 产品闪蒸鼓  
V-130 蒸馏塔预闪蒸容器  
V-135 蒸馏塔顶部收集器 3相收集器
[0526] 尽管本发明是借助于具体实施例进行说明的,然而应该了解的是,有些变化和修改可能会被转嫁到所述实施例上,并且本发明包含对将要为世人所周知或在本专利所属领域内成为常规的本发明进行的此类修改、使用或改编,而这也可能会适用于上文所述的基本要素。
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