用來將受污或非受污碳?xì)浠衔锊牧戏蛛x和轉(zhuǎn)化成有用產(chǎn)品的混合熱處理工藝、工藝的 ...的制作方法
【專利說明】用來將受污或非受污碳氨化合物材料分離和轉(zhuǎn)化成有用產(chǎn) 品的混合熱處理工藝、工藝的使用、相應(yīng)系統(tǒng)和設(shè)備的制造
[0001] 與先前申請的交叉引用
[0002] 本案例請求2012年7月23日提交的，編號為2, 783, 608的加拿大專利申請的權(quán) 益，整體引用在此申請中。 發(fā)明領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明與可從廢油中分離出有用產(chǎn)品和/或?qū)⒎蛛x后之殘余部分裂化和/或轉(zhuǎn)化 為有價值產(chǎn)品的混合工藝相關(guān)。
[0004] 本發(fā)明還與一種可用來對受污或非受污進(jìn)料（諸如原料油，更確切的實(shí)例有回收 潤滑油、廢油、油箱沉底油、重油、船舶防油污公約（marpol)油或漸青進(jìn)行熱處理的工藝， 最好是使用一個在壓力下工作的回轉(zhuǎn)畜和/或向反應(yīng)裝置或其供料流中注入一種氣體和/ 或最好注入一種掃掠氣的方式來進(jìn)行。
[0005] 廢棄材料還可與原料一起處理和/或?qū)⒃陷斔蚖進(jìn)行初步處理，將原料中的潤 滑成分回收出來。
[0006] 此工藝還在移動或固定的成套設(shè)備中進(jìn)行，最終用回轉(zhuǎn)畜來完成。
[0007] 本發(fā)明還設(shè)及可從廢油中高效回收有價值產(chǎn)品的系統(tǒng)。
[000引發(fā)明背景
[0009] 廢油，特別是回收潤滑油扣L0)，被認(rèn)為是對環(huán)境的一種威脅，并被大多數(shù)司法管 轄區(qū)分類為有害品。（美國）環(huán)保局巧PA)聲稱；"一加侖回收潤滑油可污染一百萬加侖的 水。"該就有了對可存活且有柔性的，可破壞化0中的有害成分，并W很少或沒有需在工業(yè) 垃圾池或焚燒裝置中處理之副產(chǎn)物的代價，生產(chǎn)有用產(chǎn)品的需要。
[0010] 有多種工藝可用來處理廢油。直到出現(xiàn)由Nelson So化es于2001年12 月向歐洲環(huán)境委員會巧uropean Commission of the化vironment)提交的題為"關(guān)于廢油 再生和焚燒的現(xiàn)有研究和生命周期分析的評論"Critical review of existing Sadies and life cycle analysis on the regeneration and incineration of waste oils)的報 告，和2008年11月19日的歐洲聯(lián)盟指令巧uropean union directive),在歐盟及世界其 他地區(qū)才有了優(yōu)先將廢油再精練回收為潤滑油的傾向。接趣而來，人們發(fā)明和使用了許多 再精練工藝。在歐洲使用的商用再精練工藝在Nelson So化es報告中有記述。該些 及其他工藝在化ancois Audibed所著的《回收潤滑油、再精練和能源回收》(Waste化gine Oils, Re-refining and Elnergy Recoveiy) (2006 年由 Elsevier 公司在 Amsterdam 出版） 一書中都有記述。在諸多將ULO再生為潤滑油基本組分的工藝中，有一些（諸如酸性粘± 工藝）因其諸如用過的酸和粘±的副產(chǎn)品的高處理成本（無論是經(jīng)濟(jì)還是環(huán)境方面）而被 棄用或通過立法禁止使用。
[0011] W溶劑萃取或真空蒸饋為初始工序的潤滑油再生工藝要求要有諸如氨化的最后 工序，該使人們必須承擔(dān)購買氨或建造制氨設(shè)備的成本。通常情況下，其原料的質(zhì)量決定了 其產(chǎn)品的質(zhì)量。廢油的組成成份多有變化，并且還可能會在運(yùn)輸途中發(fā)生改變。再精練工 藝通常要求要進(jìn)行廣泛的實(shí)驗(yàn)室分析，不僅要對進(jìn)入工廠的廢油進(jìn)行分析w確定要加入其 預(yù)處理工序的化學(xué)物質(zhì)的量，而且還要對成品潤滑油進(jìn)行分析W確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定一致 性。因其較高的投資和運(yùn)行成本，該些工廠必須靠近人口聚集中屯、和/或?yàn)榇笮彤a(chǎn)品收集 區(qū)域服務(wù)，且通過要求有政府津貼才能存活。
[0012] 當(dāng)廢油要用作燃料時，用來提取重金屬、硫和氯的對ULO的化學(xué)處理被納入法規(guī) 監(jiān)管且因其原件成份經(jīng)常多變而必須做大量的實(shí)驗(yàn)室分析。
[0013] 在一些非常特殊而罕見的應(yīng)用場合中，要對ULO進(jìn)行清潔、除水、測試并要加足其 添加劑包裝，而后才能在未離開加工現(xiàn)場的情況下對潤滑油進(jìn)行再次使用。再次強(qiáng)調(diào)，該些 應(yīng)用場合仍然要求必須進(jìn)行廣泛的實(shí)驗(yàn)室分析。
[0014] 該就有了對可存活且有柔性的，可破壞廢油中的有害成分，同時可使產(chǎn)品和副產(chǎn) 品都環(huán)保之工藝的需要。
[0015] 上節(jié)提到的再精練工藝的目的為從廢油供料流中回收潤滑油。還有一些想破壞廢 油中含有金屬之添加劑并制造諸如燃油的環(huán)境可接受產(chǎn)品的工藝：
[0016] 該些專利中的許多提出工作在大氣壓下的固定反應(yīng)裝置：
[0017] 編號為1，309, 370和2, 112, 097的加拿大專利和編號為5, 271，808和 5,795,4626hurtleff)的美國專利揭示了用來從廢油（比如回收潤滑油）中回收一種有用 油品的一種設(shè)備和一種方法。此設(shè)備包括一種進(jìn)油方式、一個鍋爐、和個加熱裝置和一種分 離方式。加熱器用來將廢油在鍋爐中加熱到能使較重的碳氨化合物保持未蒸發(fā)狀態(tài)，同時 可將污物保留在其中的某一溫度。分離方式可將已經(jīng)蒸發(fā)的較輕碳氨化合物從未蒸發(fā)的較 重碳氨化合物和污物中分離出來。
[0018] 編號為5, 871，618的美國專利和編號為2, 225, 635化ong at al.)的加拿大專利 揭示的是用來從廢油中回收燃油的一種設(shè)備和一種工藝。此設(shè)備包含一個熱裂化單元，用 來將高沸點(diǎn)碳氨化合物材料熱裂化成較輕、沸點(diǎn)低的材料，W將碳氨化合物蒸氣態(tài)產(chǎn)品從 粘稠的材料中分離出來；一臺冷凝器/熱交換器，用來將碳氨化合物蒸氣態(tài)產(chǎn)品冷凝成液 態(tài)；一個燃油穩(wěn)定單元，用來對冷凝物進(jìn)行化學(xué)處理W獲得油品和固態(tài)沉淀；和一個最終 精制單元，用來通過物理方法除去固體污物來形成高質(zhì)量的燃油。根據(jù)本說明，通過一個簡 單而高效的工藝可獲得高質(zhì)量燃油，同時生成一種對環(huán)境無害的固態(tài)灰餅。
[0019] 編號為5, 362, 381炬rown et al.)的美國專利揭示的是一種工藝，此工藝通過熱 裂化將廢油重新加工成可商用柴油和揮發(fā)油。用去除正在汽化油品的大部分成份之后的油 泥來點(diǎn)燃熱裂化單元。蒸汽在有精密受控加熱的一級蒸饋塔中從液體中分離出來。所形成 的蒸汽被部分冷凝。所形成的液體向下流過二級蒸饋塔進(jìn)入一個重蒸鍋爐，此鍋爐由煙道 氣旁路進(jìn)行加熱，帶有輔助燃燒器。離開二級蒸饋塔的蒸汽被部分冷凝，而所形成的液體被 轉(zhuǎn)到輕饋分閃蒸罐中。來自閃蒸罐的氣給輔助燃燒器供應(yīng)燃料。將液體收集和存儲起來， 作為揮發(fā)油出售。熱液流從重蒸鍋爐中汲取出來并立即冷卻至大氣條件下的正常溫度。在 規(guī)格范圍內(nèi)的液體被存儲到柴油存儲罐中W備進(jìn)一步使用和銷售。不符合規(guī)格的產(chǎn)品被存 儲到回流存儲罐中并被累走、加熱和在一級蒸饋塔中向下噴灑，用來對塔進(jìn)行清洗和在熱 裂化單元中進(jìn)行再處理。一些輕饋分在存儲罐中與油泥混合在一起。此混合物被作為油泥 燃料在熱裂化單元的煙管中累到燃燒器中。
[0020] 編號為5, 885, 444(Wansborou曲et al.)的美國專利揭示了一種用來將回收潤滑 油熱裂化成一種柴油燃料產(chǎn)品的工藝。熱裂化工藝使用低溫裂化，溫度從625華氏度到725 華氏度，壓強(qiáng)為環(huán)境壓強(qiáng)，W生成一種柴油與輕饋分組成的塔蒸饋部分，而輕饋分則被閃蒸 W生產(chǎn)一種高質(zhì)量的#2柴油。此工藝還可從裂化容器中再分離出一種產(chǎn)品流，該種產(chǎn)品流 被過濾后適合用來制造#3燃油，并且還可進(jìn)一步與一種庫存油混合W形成一種#5燃料產(chǎn) 品。
[0021] 編號為2, 242, 742(化）的加拿大專利揭示了一種用來對廢油進(jìn)行回收和精練的 工藝和設(shè)備。此工藝包括將將新廢油和一種回收再利用的非揮發(fā)性殘渣的供料混合物加熱 到400攝氏度到490攝氏度，加熱時間要足夠使進(jìn)料混合物中所含的所述重碳氨化合物發(fā) 生熱解，但去不足W在所述進(jìn)料混合物中實(shí)質(zhì)上發(fā)生不想要的聚合、氧化和脫氨反應(yīng)；將所 形成的熱解廢油混合物冷卻到從300攝氏度到425攝氏度的某一溫度，并保持所述溫度同 時使熱解廢油混合物中的揮發(fā)性成份進(jìn)行蒸發(fā)，留下包含所述污物的非揮發(fā)性殘渣；將蒸 發(fā)出來的揮發(fā)性成份冷凝W形成一種回收油品；和將非揮發(fā)性殘渣和新廢油混合W形成更 多的供料混合物及不斷重復(fù)所述升溫、冷卻、蒸發(fā)和混合步驟，同時繼續(xù)冷凝從所述熱解后 的廢油混合物中蒸發(fā)出來的揮發(fā)性成份。此設(shè)備包括一個加熱單元、一個容器、一臺冷凝器 和排液裝置及管道。此發(fā)明中的工藝和設(shè)備可用廢油生成#2柴油、汽油和焦炭。在此專利 中，反應(yīng)裝置在正壓條件下工作。
[0022] 在廢油應(yīng)用場合中靜態(tài)反應(yīng)裝置的常見問題有反應(yīng)裝置壁的焦化（會阻擋從熱 源到要處理油品的熱傳導(dǎo)）和設(shè)備的污垢積累（不僅出現(xiàn)在反應(yīng)裝置中而且會出現(xiàn)在反應(yīng) 裝置的下游）。
[0023] 編號為6, 589, 417的美國專利和編號為2, 314, 586的加拿大專利（Taciuk et al.)揭示了一種可在反應(yīng)裝置中處理廢油W除去污物的工藝。反應(yīng)裝置包括一個安放在加 熱室中的旋轉(zhuǎn)罐。罐的內(nèi)部由通過罐壁進(jìn)行的熱傳導(dǎo)來間接加熱。罐包含一個常駐的不會 溶化的粗趟顆粒固體進(jìn)料。在罐中，油被蒸發(fā)和熱解，生產(chǎn)出一種碳氨蒸汽。并形成一種副 產(chǎn)物為焦炭。諸如金屬和面化物的污物則與焦炭結(jié)合在一起。粗趟顆粒固體擦凈焦炭并將 其研磨成細(xì)微固體粉末。細(xì)微固體粉末被從粗趟顆粒固體中分離出來并從罐中除去。碳氨 化合物蒸汽被從任何細(xì)微固體粉末中分離出來并被輸送到一個蒸汽冷凝系統(tǒng)中W生產(chǎn)出 實(shí)質(zhì)上無污物的成品油。富含污物的固體則被收集起來進(jìn)行處理。此工藝過程在反應(yīng)裝置 中W負(fù)壓條件進(jìn)行。
[0024] 在為熱裂化漸青、重油、橡膠輪胎、油頁巖和油砂、煤或精煉蒸饋塔底部沉積物設(shè) 計的工藝中建議使用在負(fù)壓條件工作的回轉(zhuǎn)畜。
[0025] 編號為1，334, 129 (Klaus)的加拿大專利揭示了一個關(guān)于漸青熱解用工藝和設(shè)備 的發(fā)明。此工藝設(shè)及將預(yù)加熱后的漸青噴灑到一個總體水平進(jìn)行柱狀旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)裝置中， 而此反應(yīng)裝置從外部進(jìn)行加熱并包含諸多研磨體。漸青被加熱到熱解溫度并在那兒形成一 種氣態(tài)產(chǎn)品和一種固態(tài)熱解焦炭。固態(tài)熱解焦炭被研磨體從反應(yīng)裝置壁上除去，而所形成 的小顆粒不斷從反應(yīng)裝置中通過反應(yīng)裝置壁中的孔口除去。
[0026] 編號為4, 473, 464(Boyer et al.)的美國專利揭不了一種用來W重原油生產(chǎn)一種 可蒸饋含姪蒸汽和含碳凝塊的方法，具體是通過向回轉(zhuǎn)畜中送進(jìn)原油和精細(xì)分開的含碳固 體（重量比約為0. 6到1. 5)來實(shí)現(xiàn)；在回轉(zhuǎn)畜中回轉(zhuǎn)清理原油和精細(xì)分開的含碳固體，其 溫度范圍為850d華氏度到1000華氏度，清理時間最長可達(dá)約30分鐘W生產(chǎn)出氣態(tài)蒸汽和 包含殘余比例的原油和精細(xì)分開之含碳固體的聚集微粒；將聚集的微粒分離成一種由想要 的微粒大小范圍構(gòu)成的產(chǎn)品組分和再循環(huán)組分；研磨再循環(huán)組分W生產(chǎn)精細(xì)分開的含碳固 體和在將精細(xì)分開的含碳固體回收到與原油的混合物中之前對其進(jìn)行加熱，一項包括下述 內(nèi)容的改進(jìn)；通過加熱送入回轉(zhuǎn)畜的原油來供應(yīng)所述回轉(zhuǎn)畜中所要求的至少大部分熱，同 免除在回收再利用之前對精細(xì)分開的含碳固體進(jìn)行的加熱。
[0027] 編號為4, 439, 209 (Wilwerding)的美國專利揭示了一種用于將加熱不易分解有 機(jī)物連續(xù)非氧化熱解為固體炭渣（特別是活性炭）和一種由氣態(tài)產(chǎn)品混合物，而在實(shí)質(zhì)上 不焦化或形成焦炭的設(shè)備。此設(shè)備設(shè)及一種實(shí)質(zhì)上位于水平位置的柱狀轉(zhuǎn)鼓，從其一端送 入原料并在另一端回收產(chǎn)品。鼓內(nèi)保持的溫度在軸向漸變，沿物料流動方向逐步升高，可保 證足夠高的溫度控制，使進(jìn)料充分反應(yīng)，完全轉(zhuǎn)化成想要的產(chǎn)品。
[002引間接加熱的回轉(zhuǎn)畜通常被認(rèn)為不足W將熱傳導(dǎo)到反應(yīng)裝置中。有些人則建議用熱 流來加熱向反應(yīng)裝置中送入的原料。熱流可為循環(huán)空氣、循環(huán)液體或循環(huán)固體。
[0029] 編號為5, 423, 891 CTa^or)的美國專利提出了從含碳氨化合物的固態(tài)廢料W中直 接氣化出高BTU含量的燃?xì)猓摲N固態(tài)廢料中可能包含一些玻璃成份）；該可通過在一個 快速鍛燒爐中將攜帶熱量的固體肥S預(yù)熱到一個能夠直接將固態(tài)廢料W中的碳氨化合物成 份熱裂化成高BTU燃?xì)獾臏囟葋韺?shí)現(xiàn)。肥S被從可燃燒產(chǎn)品中分離出來并送入一個具有氣 密性，同時有固態(tài)廢料W的耐火直列水平軸回轉(zhuǎn)畜蒸饋罐中。固態(tài)廢料W與HCS在缺氧回 轉(zhuǎn)畜中的瞬間接觸與混合足W將固態(tài)廢料直接熱裂化成高BTU燃?xì)?。被分離出來的HCS則 返回快速蒸饋罐W進(jìn)行再次加熱。一個回旋篩，與回轉(zhuǎn)畜蒸饋罐的輸出端直接禪接且網(wǎng)眼 小于玻璃結(jié)塊，但其尺寸大于HCS，可篩分出HCS，并將玻璃結(jié)塊從回轉(zhuǎn)篩下游排出W防止 直接氣化單元的停機(jī)。鋼鐵工業(yè)廢水處理廠污泥、汽車工業(yè)碎廢ASR、市政固體廢物MSW和 從廢棄物中選出的燃料RDF和油廠廢垢都有效實(shí)現(xiàn)了直接氣化，無論其玻璃成份污物含量 情況如何。
[0030] 編號為4, 512, 873巧scher)的美國專利揭示了一種工藝，其中從油（特別是重油 或煤）的氨化中獲得的殘渣在一個鼓（最好是轉(zhuǎn)鼓）中進(jìn)行低溫碳化，溫度介于約400攝 氏度和約600攝氏度之間，在分離出可冷凝部分之后通過碳化氣來進(jìn)行碳化而后加熱到介 于約600攝氏度和約950攝氏度之間的溫度，并在此后引入到低溫碳化鼓中。氣體被加熱 到約600攝氏度和約950攝氏度之間，加熱方式為通過從油或氣（例如額外的碳化氣）的 燃燒產(chǎn)生的煙道氣間接加熱。要進(jìn)行低溫碳化的殘渣被引入到處于精細(xì)散發(fā)狀態(tài)并且最好 是成霧狀的熱氣中。
[0031] 編號為GB253489的英國專利揭示了一種單獨(dú)的加熱和蒸發(fā)器設(shè)備。通過一個管 道爐加熱油的方法對碳水化合物油進(jìn)行蒸饋，和將被加熱油排放到蒸汽分離室中，各室和 隨后的分凝器及冷凝器都被保持在高度真空狀態(tài)。來自容器1的油通過累2再通過管狀爐 4,而后被排入一個蒸發(fā)室5,其中的液體從壁上流下，而蒸汽則通過管道6導(dǎo)入其中。蒸汽 通過一個精饋器14, 一個分饋器19和一個冷凝器21，并導(dǎo)入一個由一真空累排空的凝液槽 22。未蒸發(fā)的殘渣通過一個冷卻裝置8被抽到容器9中，該容器由管道10連接到一個真空 累上，或者是熱殘渣被一個累通過第二根盤形管道壓入爐子并進(jìn)入第二個蒸發(fā)室，從中排 出的殘渣被轉(zhuǎn)入第=個盤管。來自第二和第=蒸發(fā)室的蒸汽在獨(dú)立的精饋器、分饋器和冷 凝器中進(jìn)行處理。
[0032] 編號為GB249, 801 (Kramer et al.)的英國專利揭示了關(guān)于獨(dú)立加熱裝置和蒸發(fā) 器設(shè)備的陳述。-在一個用來蒸饋石油W獲得潤滑油的連接工藝中，拔頭油由累8壓過一個 管狀蒸饋器1并通過一個減壓閥14進(jìn)入蒸汽分離室2,并在其中經(jīng)過系列盤件向下通過分 離室。來自室2的渣油通過一個蒸饋器4,并向室2供應(yīng)額外的蒸汽。來自室2的蒸汽通過 一個分饋器3進(jìn)入一個水冷或氣冷冷凝器5,而此冷凝器通過一個蒸汽噴射器6、一個噴水 冷凝器7和一個真空累12來排空