專利名稱：蒸餾殘物的熱解利用方法
技術領域：
本發明涉及一種對在失效油和/或廢油的加熱處理中獲得的蒸餾殘物進行熱解利用的方法。
眾所周知，就目前的技術發展水平，為了利用失效的油或廢油，須將它們先進行化學預處理然后再進行精餾。通過化學預處理去除廢油中的有害物質，通過精餾得到有價值的可利用的油。把蒸餾過程中獲得的在室溫下是粘稠的或介于半固體和固體之間的蒸餾殘物，進行熱解處理。最好把這樣獲得的熱解氣體用作精餾工藝的燃料氣體，產生的熱解油可進一步地處理或與廢油一起再送去精餾。
從這一技術現狀出發，本發明的目的是提供一種上述類型的方法，借助于這種方法，可以用一種簡單的和廉價的方式處理所獲得的蒸餾殘物。同時，該方法還應是安全的并能較好地適用于粘稠的蒸餾殘物。
這一目的現在已經實現，方法是在蒸餾殘物為可流動狀態但至多在低于其碳化溫度并距碳化溫度有一安全區間的限定溫度下并在防止受到進一步的加熱以致溫度超過該限定溫度的條件下，將其送入熱解反應器，并在一個間接加熱到400至900℃的流化床中對其進行熱分解。
因此，蒸餾殘物最好通過加熱變成可流動的和可用泵輸送的狀態，加熱程度主要取決于蒸餾殘余物的粘度和組成。然而，可流動蒸餾殘物的溫度絕對不可超過它的碳化溫度。事實上，碳化將使得蒸餾殘物進入熱解反應器變得非常困難或根本不可能。為了避免蒸餾殘物在從加熱容器到熱解反應器的傳輸過程中由于受到不必要的加熱而導致其溫度達到碳化溫度，只能將該蒸餾殘物加熱到距碳化溫度有一安全區間的某一限定溫度。此外，還要盡量避免流態蒸餾殘物受到不必要的額外加熱。這些措施可保證蒸餾殘物安全地輸送進熱解反應器。最后，可流動的蒸餾殘物以一種意想不到的方式迅速發生熱分解，從而避免了由于焦炭的產生所引起的流化床聚結。
在可能發生碳化和流化床聚結之前，通過用形成流化床所需要的流化氣體夾帶走閃蒸的蒸餾殘物，就可以防止這種聚結。這種流化床可以方便地通過流化細顆粒的流化物料而形成，其中較好的是沙子、氧化鋁或焦炭。
蒸餾殘物的碳化溫度隨著它的組成而變化，因此碳化溫度最好是通過試驗確定。作為蒸餾殘物的限定溫度，包括安全區間在內應選擇至少低于蒸餾殘物的碳化溫度約50℃。
這一點尤其適用于碳化溫度高于約200℃的情況。如果碳化溫度低于約200℃，為了使蒸餾殘物具有一定的可流動性和可泵性，選一個較小的安全區間常常是比較有利的，最好為10℃。
蒸餾殘物的碳化溫度一般取決于多環芳烴化合物的含量，即多環芳烴化合物含量低的蒸餾殘物，其碳化溫度要高于多環芳烴化合物含量高的體系。
由芳烴含量高的油(例如從煤獲得的油)所產生的蒸餾殘物在有金屬組分存在的情況下，碳化溫度約為350℃。石臘含量高的油(例如從原油獲得的油)所產生的蒸餾殘物的碳化溫度約為400℃或更高。
碳化溫度是指高分子的碳氫化合物開始裂解形成碳骨架時的溫度。這種碳骨架(焦炭)呈固體或半固體狀態，因而可導致管路和泵的集聚和阻塞。
最好是將蒸餾殘物加熱到限定溫度并在該溫度下將它送入熱解反應器。事實上，通過預熱使得蒸餾殘物在熱解反應器中進一步加熱到分解溫度非常容易和迅速，這樣就可以用閃蒸的方式使它在流化床中氣化和分解。
綜上所述，按照本發明的方法，可在物料處理量很大的情況下也能實現安全的熱解過程。
按照一種優化的設計，采用至少一根燃燒氣體的輻射加熱管加熱流化床，最好使用保護套輻射加熱管。由于這些已知的保護套輻射加熱管的溫度可達約1000至1100℃，因而即使在蒸餾殘物處理量很大的情況下也能實現蒸餾殘物供料的迅速的加熱。最好是把在熱解過程中獲得的熱解氣體用來加熱所說的保護套輻射加熱管。
為了實現蒸餾殘物在熱解反應器中的快速加熱和熱分解，蒸餾殘物最好以一種高度分散的狀態引進流化床。為此，比較合適的是采用至少一個噴嘴將蒸餾殘物噴入流化床，對噴嘴采取隔熱措施以防止它溫升。這里較好的隔熱方法是用一層瓷質材料將噴嘴包起來。
為了防止可流動的蒸餾殘物在由加熱位置到流化床的傳輸過程中受到額外的加熱而導致其溫度超過限定值，可以采用各種不同的方法。如果蒸餾殘物在遠低于限定溫度的時候仍是可以流動的，則在很多情況下可以把它送入到流化床底部溫度最低的區域。由于熱解反應器內溫度相對較低的物料存在于該區域中，因而不必擔心蒸餾殘物產生額外的溫升。
如果蒸餾殘物被送入流化床中所需流化氣體進入熱解反應器的區域，也可以避免產生額外的溫升。
然而，如果必須或要求把蒸餾殘物加熱到限定溫度，以使其成為可流動的和可用泵輸送的狀態，或者需要盡可能地預熱，比較合適的是采用一個裝有冷卻系統的輸送管路將可流動的蒸餾殘物輸入熱解反應器。按此方法，即使鄰近的熱解反應器部分的溫度較高，也可以完全避免蒸餾殘物產生額外的和不希望的溫升。
一種最好的方案是將本發明的方法用于利用在含氯化合物的失效油或廢油的處理中所獲得的蒸餾殘物，所說的這種氯化物在對廢油或失效油進行精餾前已用金屬鈉轉換成了氯化鈉。
從處理含氯有機雜質的失效油或廢油的現有技術可以知道，用高度分散的金屬鈉可以將含氯雜質轉換成氯化鈉(論文“ReinigenmitmetallischemNatrium〔用金屬鈉進行純化〕”載“ChemischeRundschau”，1986，21期，18頁，VCH-Verlagsgesellschaft，D6940Weinheim)。于是，在后面的精餾過程中得到的蒸餾殘物就可以按照本發明的方法進行進一步的處理。將已知的固定氯的方法與本發明的方法結合起來，便形成一種意想不到的簡單的方法，借助于這種方法，那些已經完全失效的廢油皆可進行處理和重新得到利用。那些被認為是完全失效應該廢棄的廢油是指-以前曾作為變壓器油用過的多氯聯苯(PCB)含量高的油，-含有氯化二噁烷和氯化呋喃的油，-從垃圾堆中滲漏出來的油，經驗表明，這種油有較高含量的氯污染物，-干洗設備中產生的碳氫化合物，-與變壓器油混在一起的廢油使用上述的本發明的方法，就有可能利用這些已完全失效的廢油，并留下約2～4%(重量)的熱解殘渣。由于這些熱解殘渣只含一些不污染環境的無機鹽，因此這些殘渣可以直接倒掉而不須加以貯存。
由于蒸餾殘物中的氯化鈉是含有雜質的，因而它易于熔化，那么這會不會導致聚結而使流化床失去流化性能還是值得懷疑的。然而，出乎意料是，這種現象并未發生，因為，正如所發現的那樣，熔化的鹽組分被顆粒狀熱解殘渣的微孔吸收了，這些殘渣是由無機的不熔的次要組分及少量積炭在流化床中形成的。
為了把蒸餾殘物內的硫化物固定在流化床中，再將粉末狀的石灰、氧化鈣或白云石加入流化床。這些物料的粒徑不應超過1mm。
本發明方法的其它特征和優點，可以從下面關于熱解設備的描述中看到，這些熱解設備適用于實施本方法，并在附圖中對它們進行圖解說明
圖1是熱解設備的簡單方框圖，其中的熱解反應器有一個流化分布板，圖2表示的是蒸餾殘物進入熱解反應器的區域，以放大的形式表示了圖1中Ⅱ部分的細節，圖3表示的是圖2所示主體的另一種形式，圖4表示的是與圖1中熱解反應器的一個具體化變型，圖5表示的是蒸餾殘物進入圖4中熱解反應器的進料部分，是圖4V區域的細節和放大，圖6表示的是用于加熱流化床的保護套輻射加熱管，該圖相對圖1和圖4的加熱管做了放大，顯示出其中心軸向剖面的細節，圖7表示了噴嘴端部軸向縱剖面的細節和放大。
按照圖1，熱解設備包括一個圓筒狀的豎直熱解反應器10。在該反應器的內部，放置著一塊水平延伸的分布板12，它的上面有大量均勻分布的氣孔14。分布板12距熱解反應器底部的距離是整個反應器凈高度的約10-20%。分布板12上方，是在操作過程中形成的流化床16;流化床的上方是聚集熱解氣的自由空間18。自由空間的凈高度約為整個熱解反應器10凈高度的15-25%。
可流動的蒸餾殘物的進料管伸入流化床16。這里進料管是近似地沿著熱解反應器10的縱軸22走向，并穿過處于分布板下方的流化氣空間24以及穿過分布板12從外部空間直接進入流化床16。進料管20伸入流化床16的長度約為其直徑的2至5倍。圖2的描述將更詳細地解釋進料管20的結構。在分布板上配置幾個均勻分布的進料管將更為有利。
進料管20的下端(處于圖1的較下部)與管路26相連接，管路26中間裝有阻流截止閥28以及泵30，而管路26的另一端又與一個豎直的密閉容器32連接。容器32用于儲存蒸餾殘物，它有一層隔熱層33。此外，容器32最好配有一蛇管形狀的加熱器34。熱的加熱載體，最好為蒸汽，可通過管線36和38流過蛇形管。用電或用熱解氣作為燃料氣加熱的蛇管同樣是適宜的。
當圖1中的熱解設備與一個處理設備連接起來運行時，蒸餾殘物從處理設備被輸送進容器32。輸送過程用連接于圖示的處理設備42與容器32之間的虛線40來表示，并以箭頭表示方向。處理設備的操作按照“ReinigenmitmetallischemNatrium〔用金屬鈉進行純化〕”21期，184頁，“ChemischeRundschau”1986所描述的方法進行。在這里插入一些這篇文章的內容作為參考。該文方框圖中所示的熱解按照本發明的方法實施。在該文的方法中，用高度分散的金屬鈉來處理廢油。以這種方法，可以把有機氯化物和其它雜質從失效油或廢油中分離出去。失效油或廢油中的多氯聯苯(PCB)成分也可以用該方法有效地去除。去除的原因是氯與鈉發生了化學鍵合而生成氯化鈉(普通的鹽)。于是，已去除和分離掉雜質的多達80%的失效油或廢油，再經過精餾的進一步處理，就可得到高質量的油。如上所述，精餾過程中形成的蒸餾殘物被送入容器32。當然，本發明的方法不局限于處理這種蒸餾殘物，它適用于任何類型的失效油或廢油蒸餾殘物的利用。
裝在流化床內的保護套輻射加熱管44用于將流化床16加熱到操作溫度。該直的保護套輻射加熱管水平地從外部空間插入流化床16，插入的位置約處于流化床16床高度一半的地方。用多根保護套輻射加熱管加熱效果更好。由于保護套輻射加熱管要用燃料氣加熱，因此它與中間裝有阻流截止閥48的燃料氣管線46連接。燃燒所需的空氣從空氣管線50通入。關于保護套輻射加熱管更詳細的情況將在圖6的說明中介紹。
在流化床層表面52的位置，連接具有一定傾斜度的溢流管，該管通入一個殘渣接收器56的上方。在殘渣接收器的下方，裝有一排放裝置58，該裝置已在圖1中標出，它最好是一個排放閥的形式。
中間裝有阻流截止閥62的管路60，一端與用于貯存粉末添加劑的容器64連接，另一端與熱解反應器的自由空間18連接。
另外，自由空間18通過氣體管線66與冷凝器68的入口相連。在氣體管線66的中間有一個旋風分離器70，它的底部裝有一個帶截止閥74的管線72以排出沉淀的固體。冷凝器68的出口管線通入一個分離容器76，該容器用于分離氣相和液相的物質。容器中的液相物質從一個裝有截止閥80的管路78排出，分離出的氣體則通過管線82進入第二級冷凝器84，該冷凝器具有與冷凝器68相似的構造。第二級冷凝器84的出口通過管線86與第二級分離容器88相連，該分離容器的結構和功能與分離容器76相同。
在第二級分離容器88中分離出的氣體通入中間裝有壓縮機92的熱解氣管路90。在壓縮機92的氣體出口方向，燃料氣管線46與熱解氣管線90連接。同樣，流化氣空間24通過一個裝有阻流截止閥96的流化氣體管路94與壓縮機出口方向的熱解氣管路90相連。
最后，氣體儲罐104通過中間接有第二級壓縮機108的管路106與壓縮機92進口方向的熱解氣管路90相連。
圖2示出了圖1中區域Ⅱ即進料管20部分的細節和放大的情況。因此，進料管20從反應器的外部空間110穿過流化氣空間24和穿過分布板12上的孔112進入流化床16并終止在那里。進料管20被包在一個防護套管114的中間。防護套管的有效直徑約為進料管20外徑的5至10倍。防護套管114的上端用一個與分布板12緊帖的圓片116封閉。在該位置，進料管20穿過圓片116。直的防護套管114的另一端裝有一個法蘭118，它固定在流化氣空間底部120的外側并支承著防護套管114。在法蘭118一端的防護套管是不封閉的，這樣它內部的整個斷面與外部空間110相通。
進料管20的上端裝有一個包有隔熱層124的噴嘴122。該噴嘴與進料管間用焊接或螺紋連接。隔熱層最好用瓷質材料制成，它可減少從流化床16到噴嘴的熱傳導。同樣，進料管20伸入流化床內部的那部分也用隔熱層包起來。進料管20在流化氣空間24內的那部分最好也包一層隔熱層123以隔絕外部熱源的影響。瓷質隔熱層的厚度約為2至4cm，它最好用長石或石英含量高的并可耐高達約800℃高溫的硬瓷質材料制成。
例如一種用于點火發動機中火花塞的瓷質材料就可用作隔熱材料。
圖6示出了圖1中保護套輻射加熱管44中心縱剖面的細節和放大圖。可以看到，直的外套管126從熱解反應器壁128進入流化床16并終止在那里。套管126伸入流化床16的那部分的長度約為其外徑的5至20倍。用一個固定在反應器外壁128上的法蘭130來固定套管126。反應器的器壁128設計成雙層的，中間充滿玻璃纖維或石棉形式的隔熱材料132。器壁128的內側，同樣用一層陶瓷層129來隔熱。
在套管126的中心，配置一導管134，它與套管126之間有一定距離，這樣就形成了第一個環形通路136。在導管134的內部，進氣管138沿著導管134的中心軸伸延并與它保持一定距離，這樣就形成了第二個環形通路140。環形通路和進氣管末端通到反應器的外部空間110。
為了供給燃料氣，進氣管138與燃料氣管線46連接(對比圖1);第二個環形通路140與空氣管路50相連，而第一個環形通路136與排氣管線142相連。所有的連接點均在反應器的外部空間110。導管134的末端距前面套管126封閉端144的距離約為套管126的有效直徑的2至4倍，進氣管138的末端與前面導管開口端146的距離約為導管134有效直徑的2至4倍。進氣管138的末端裝有一個氣體噴嘴148。
保護套輻射加熱管的操作方法如下進行。燃料氣通過燃料氣管線46和進氣管138，從氣體噴嘴148進入導管134。同時，空氣從空氣管線50進入第二個環形通路140，再從那里流到開口端146。從氣體噴嘴148噴出的燃料氣與流入的空氣在這里混合，這樣，當點燃燃料氣/空氣的混合氣體之后，在導管134的末端區域就開始燃燒。熱的燃料氣體從導管134進入套管126的末端區域，在此朝相反的方向逆轉并從第一個環形通路136流進排氣管142，排氣管將燃燒后的氣體排到外部空間。
燃料氣燃燒的結果，使得套管126的溫度被加熱到約900至1100℃。由于這樣高的溫度，向流化床16的熱傳導是相當可觀的。這時的熱傳導相當于用熱載體(比如熱氣體)加熱的加熱管的約10至20倍。
在熱解設備的操作過程中，蒸餾殘物，最好是從廢油處理設備42得到的蒸餾殘物被送入容器32。在大多數情況下，蒸餾殘物在室溫下是半固體狀態或是很粘稠的。為了能進行后面的熱解處理，須用加熱器34加熱蒸餾殘物。為此，一種熱載體，最好是蒸汽，通過管道36和38從加熱器34的蛇形管流過。這里加熱被控制在能使蒸餾殘物成為可流動的和可用泵輸送的程度。然而，加熱必須小心以保證溫度不超過碳化溫度，這是因為在高溫下，蒸餾殘物易于裂解并沉積成類似焦油/焦碳的物質，它會導致管路的堵塞并干擾整個設備的操作。因此，蒸餾殘物至多加熱到比其碳化溫度低約50℃的限定溫度。這一安全區間可保證整個系統內均沒有達到碳化溫度的區域。可流動的蒸餾殘物應盡可能地加熱到限定溫度。這一預熱操作方便并加速了后面在流化床中將蒸餾殘物加熱到分解溫度的過程。接著，可流動和可用泵輸送的蒸餾殘物通過泵30進入進料管20，再通過噴嘴122噴入流化床16。這里可流動蒸餾殘物的流量通過阻流截止閥28調節到所需要的程度。
因為可流動的蒸餾殘物在流入流化床過程中的任一位置的溫度均不得超過限定溫度，因此為了防止因外部熱源的影響而使溫度超過限定溫度，必須采取一些特殊的措施。同時也必須保證蒸餾殘物不與那些溫度高于限定溫度的管道或噴嘴接觸。為此，管道26以及阻流截止閥28首先要裝有圖1中所示的隔熱保護層150。這樣，由諸如熱解反應器那樣的熱源所引起的管路26的溫升就可避免。然而，可流動的蒸餾殘物進入熱解反應器的部分需要特別注意。為了防止可流動的蒸餾殘物在此處的不必要的額外溫升，將進料管20在熱解反應器中的部分按圖2所示那樣用防護套管114包起來。這樣就可防止鄰近的高溫熱解反應器的熱影響。此外，由于防護套管114與進料管20間的空隙113只在其底端與外界110連通，因此，在空隙113內呈滯流狀態的溫熱空氣層起到了阻礙傳導的作用。在防護套管114部分內的進料管20最好也用一層起隔熱作用的瓷質隔熱層包起來。
因為噴嘴122直接暴露在溫度通常達到400至800℃的熱解床中，因此也必須防止噴嘴122因受熱而超過限定溫度。為此，在噴嘴周圍包一層陶瓷的最好是瓷質的隔熱層(對比圖2)。接到噴嘴122并暴露在流化床內的那部分進料管20也用相同的隔熱材料包起來。
這樣，可流動的蒸餾殘物在不受外界熱影響的條件下被送入熱解反應器并從那里噴入流化床16。流化床16由流化的細顆粒流化材料(特別是沙子)組成。為了形成流化床，流化氣體從流化氣管線94進入流化氣空間24，從該流化氣空間24，流化氣經過分布板12上的一些小孔14流進熱解反應器并使其中的流化材料進行流化，這樣就形成了流化床16。流化氣體最好用熱解氣體，它是通過熱解氣管路90和流化氣管線94上的壓縮機92供料的。這里的熱解氣直接來自第二級分離容器88;而在整個設備開始運行的時候則來自氣體儲罐104。為此，這時在管路152上的阻流截止閥154必須是打開的。
流化床16最好用一系列保護套輻射加熱管加熱，圖1示出了其中的一個加熱管44。加熱保護套輻射加熱管所需的燃料氣是通過燃料氣管線46由熱解氣管線90提供的。使氣體流動和使流化床流化起來所需的氣體壓力來自壓縮機92。由于保護套輻射加熱管直接用燃料氣燃燒來加熱，它表面的溫度可達到1000至1100℃。因此該保護套輻射加熱管的熱量輸出相對來說是很大的。在這里，熱傳導一方面是通過向作為流化介質的沙子進行熱輻射，另一方面則是通過對流進行的。因而，流化床受到強烈的加熱，使得噴入流化床的可流動蒸餾殘物很迅速地加熱到所需的熱解溫度。將蒸餾殘物預熱到限定溫度的操作也對此起到了相當大的作用。
在流化床16中產生的熱解氣體的壓力較小，它與排出的空氣一道聚集在自由空間18中。熱解殘渣從溢流管54排出并進入殘渣貯存器56，該貯存器與排放裝置58連接以便排放熱解殘渣，熱解殘渣最好送到拉圾站。
為了固定在可流動蒸餾殘物中存在的含硫化合物，在熱解過程中，從貯罐64向熱解反應器加入一些添加劑。所用添加劑最好為細顆粒的石灰、氧化鈣或白云石。下面是加入量的參考值。為固定蒸餾殘物中所含的1kg硫，約分別需要1.75kg的氧化鈣、3.12kg的石灰或5.75kg的白云石。也可使用這些物質的混合物。
熱解氣從自由空間18通過氣體管線66進入冷凝器68。在此過程中，熱解氣流經旋風分離器70，在此處灰塵組分被沉降下來。然后這些組分通過管路72從旋風分離器排出。在冷凝器68中，熱解氣體冷卻到100至250℃。于是有部分熱解氣被冷凝下來，形成的熱解油在分離容器76中與熱解氣分離。熱解油聚集在分離容器的底部，它通過管線78排出并進一步進行處理。最好用冷卻水來間接冷卻冷凝器68中的熱解氣。
聚集在分離容器76上部的冷卻的熱解氣，通過管路82進入第二級冷凝器84，在這里它被冷卻到大約20至40℃。通過熱解氣的部分冷凝得到的熱解油在第二級分離容器88中與熱解氣分離。分離出的熱解油通過一個管路排出以便進一步利用。第二級冷凝器84中的熱解氣最好用冷卻水來間接冷卻。
在第二級分離容器88中與熱解油分離開的熱解氣，進入熱解氣管線90。然而，在許多情況下，在將熱解氣送入管線90之前，最好把熱解氣再進一步的冷卻和/或通過一個氣體洗滌塔。
如前所述，從熱解氣管線90排出的熱解氣，并送入流化氣空間24和保護套輻射加熱管44。剩余的熱解氣通過第二級壓縮機108和管道106進入氣體儲罐104。熱解氣從這里排出并進一步進行利用，例如，用于環流供暖。氣體儲罐104通過管線152與熱解氣管線90相連，在該連接線路中安裝有一個阻流控制閥154。它只有在設備開始運行還沒有產生熱解氣的時候才是打開的。這時預先儲存的熱解氣從氣體儲罐104排出并送入熱解氣管線90，以提供給流化床16和保護套輻射加熱管44。
在殘渣貯槽56中生成的熱解殘渣，約為進料蒸餾殘物的10%至15%(重量)，按此計算，大約有90%的蒸餾殘物轉換成有價值的原料。表1給出了一個典型的物料衡算(見附錄)。
在分離容器76和88中產生的熱解油主要是由價值的芳香族碳氫化合物組成的。其中約70%(重量)是苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、二氫化茚和茚。例如，排入熱解氣管線90的熱解氣的組成見表2(見附錄)。
本方法的突出優點是即能獲得高產量熱解產物，同時只產生少量的熱解殘渣。來自失效油或廢油并聚集在蒸餾殘物中的硫，在熱解過程中通過加入一些諸如石灰、氧化鈣和白云石一類的堿性添加劑而被固定，這樣就使得上述優點更加突出。因而熱解產物中幾乎沒有硫化氫。
如果蒸餾殘物只被加熱到遠低于限定值的某一溫度(最好至少低50℃)，那未就可以按照圖2所示的方法防止進料管20受到外部熱輻射的影響。然而，如果為了產生可流動性和盡可能地預熱而必須把蒸餾殘物加熱到接近或達到限定溫度的溫度，那么為了防止可流動蒸餾殘物(特別是在它進入熱解反應器的區域)受到進一步的加熱，必須采取一些附加的措施以防止發生碳化。在這種情況下，可以選擇圖3所示的進料方式。從圖可見，在熱解器區域內的進料管320被冷卻水進一步冷卻，該冷卻水來自管路322并從管道324排出。
按照圖3，進料管320的外圍是第一環形通路326。在防護套管314上端的區域中，第一環形通路326與在它外面并與之共軸的第二環形通路328連通。這里第二環形通路328與防護套管314間有一定距離，這樣就形成了與外界110相通的第三環形通路330，因此外界的空氣就可以進入該環形通路來進行冷卻。用于輸送冷卻水的管路322在延伸到熱解反應器外的底部與第二環形通路328連通。于是冷卻水在第二環形通路328中向噴嘴122的方向流動并在第二環形通路的頂部溢流進第一環形通路326。冷卻水從這里流向進料管320的下端并從管道324排出。通過防護套管340和液體冷卻的綜合作用，就完全避免了由于外部熱源的影響而引起可流動蒸餾殘物的額外溫升。因此，蒸餾殘物就可以在容器32中加熱到限定溫度，而不會產生由于外部熱源的影響而使溫度達到碳化溫度的危險。按圖3所示，噴嘴122的隔熱措施與圖2相同。從圖3中還可以看到，進料管320的冷卻是在流化氣空間24的區域內實現的。
圖4是圖1的熱解反應器10的一個具體化變型，其中凡與熱解反應器相連接而又與圖1情況相同的設備組件沒有在圖中畫出。按照圖4，豎直的熱解反應器410有一個圓筒狀部分412，它的底部與一個圓錐部分414相連。一個通入排放裝置417的豎直排放管415與圓錐部分414的底端相連。該排放裝置包含一個用電動機423驅動的螺旋輸送機421。
在圓錐狀部分414的周圍，均勻分布著一系列的管子424，管子的數目最好是8至16根，它們從熱解反應器的外部110近似直角地通過熱解反應器壁進入熱解反應器410并終止在靠近內器壁的地方。管子424在熱解反應器內的那部分，有一些朝下指向排放管415接點的噴孔426。管子424的另一端則在反應器外與一個環繞熱解反應器的環形總管路428相連。環形總管428本身又與流化氣管線94連接(對比圖1)。
在熱解反應器410圓筒狀部分的內部，裝有一系列水平延伸的保護套輻射加熱管，圖4只畫出了其中的一個。用于保護套輻射加熱管供氣和排氣的燃氣管線46、空氣管線50和排氣管線142的配置與圖1完全相同。
用于供給可流動蒸餾殘物的進料管420，安裝在連接于熱解反應器圓錐部分414上的管子424的下面。如果需要，可以配置多根進料管420并使它們均勻分布在反應器周圍。進料管420近似垂直地穿過熱解反應器器壁，在它的上端安有一個噴嘴422，噴嘴垂直指向上方，因此噴射方向向上指向流化床416。如果只有一個噴嘴，則將它裝置在中央。如果有多個噴嘴，它們可均勻分布在熱解反應器的整個橫截面上。
由于進料管420直接暴露在熱解反應器內熱的流化床416中，因此，在該部位的進料管420必須用冷卻水冷卻。圖5表示了進料管420區域的詳細放大圖。在這里進料管420的冷卻方式與圖3中進料管320的相同，因此在構造上可以參考圖3的說明。唯一的差別是在進料管420的頂端有一個彎頭430，它用于連接垂直裝置的噴嘴422和傾斜的進料管420。同樣，噴嘴422也用一層隔熱層124保護，在這里隔熱部分還要包括連接噴嘴422與傾斜進料管的彎頭430。從圖5還可以看到，熱解反應器的器壁432的設計與圖6所示的完全一致。隔熱層所用的材料和尺寸也與圖1或圖3的實例中的一樣。
在設備的運行過程中，作為流化氣體的熱解氣從流化氣管線94進入環形總管428。流化氣體從該環形總管428流過管道424進入熱解反應器410并在反應器中從噴射孔426斜著向下噴出。因而，熱解反應器中的流化物料(最好是沙子)發生流化并形成流化床層416。這里流化床的加熱采用保護套輻射加熱管，其操作方法與前面所述相同。與此同時，可流動的蒸餾殘物從容器32通過隔熱管26進入進料管420并從噴嘴422噴入流化床416(也對比圖1)。這里進料管420用冷卻水來冷卻。在流化床中，已噴入的蒸餾殘物在隔絕空氣的條件下進行熱分解，并如圖1所述，熱解氣通過氣體管線66流入冷凝器。為了固定污染物，從貯罐64取出添加劑并且也在這里加入，其方法與圖1的說明完全一樣。
熱解殘渣通過排放管415從熱解反應器排出，再通過螺旋輸送機421輸送到設備外部110。然后這些熱解殘渣可完全按圖1所說明的那樣，被送到一個拉圾站。螺旋輸送機的輸送速度通過改變電動機423的轉速進行控制，用此方法以使流化床層416具有所需要的高度或厚度。
本發明中的術語“失效油”和“廢油”，除了實際使用的這類油之外，還包括一些其他的油，特別是本說明書第4頁下部所提到的那些油。
圖7表示了噴嘴122，422頂部區域的細節，并與圖2、4和5相比進行了放大。可以看到，金屬噴嘴122或422呈圓錐狀并有一出口孔156，噴嘴周圍有一層隔熱層124，但不包住出口孔156。隔熱層124最好用上面提到的材料。出口孔156最好配置一個旋轉機構，它可以改善噴嘴的噴霧作用。這一類用于噴嘴的旋轉機構是已知的，因此在這里沒有畫出。噴射孔156的直徑應小于進料管20、320、420的直徑。
附錄表1廢油蒸餾殘物熱解時的溫度和產率熱解溫度650℃750℃氣體產物(重量%)26.847.8油類產物60.740.4殘渣12.511.8表2熱解廢油蒸餾殘物所得的熱解氣體的組成熱解溫度650℃750℃甲烷(重量%)29.542.3氫氣1.11.4氮氣3.20.5一氧化碳2.91.2乙烯21.131.0乙烷12.87.1丙烯14.66.7丙烷1.70.4丁烯8.42.0丁二烯0.32.1戊二烯2.11.1其它烴類2.34.權利要求
1.在失效油和/或廢油的加熱處理中獲得的蒸餾殘物的熱解利用方法，其特征在于，將處于可流動狀態的但至多在低于其碳化溫度并距碳化溫度有一定全區間的限定溫度下的蒸餾殘物，在防止額外受熱以致溫度超過限定溫度的條件下，送入熱解反應器(10；410)并在間接加熱到400至900℃的流化床(16；416)中進行熱解。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于采用至少一根輻射加熱管(44)來加熱流化床(16;416)。
3.根據權利要求1或2的方法，其特征在于蒸餾殘物通過至少一個噴嘴(122;422)噴入流化床(16;416)，該噴嘴用一隔熱層(124)來防止受熱。
4.根據權利要求1至3之一的方法，其特征在于將蒸餾殘物引入流化床(16，416)的底部。
5.根據權利要求1至4之一的方法，其特征在于將蒸餾殘物引入流化床(16;416)的區域，在該區域中將形成流化床所需的流化氣體引入熱解反應器(10;410)。
6.根據權利要求1至5之一的方法，其特征在于，在熱解反應器的區域中，將蒸餾殘物通過一個可防止外界熱影響的進料管(20，320;420)引入熱解反應器(10;410)。
7.根據權利要求1至6之一的方法，其特征在于流化床(16;416)是借助于去除了液體組分后的熱解氣形成的。
8.根據權利要求1至7之一的方法，其特征在于將熱解殘渣通過一個溢流管(54)或一個螺旋輸送機(421)從熱解反應器排放出來。
9.根據權利要求1至8之一的方法，其特征在于把細顆粒的石灰、氧化鈣或白云石加到流化床(16;416)中以固定其中的硫。
10.根據權利要求1至9之一的方法，其特征在于蒸餾殘物在送入熱解反應器之前被加熱到限定溫度。
11.根據權利要求1至10之一的方法的用途，該方法可對在含有氯化物的失效油和/或廢油的精餾中所得的蒸餾殘物加以利用，在此用途中所說的氯化物已在失效油或廢油精餾前用金屬鈉轉變成氯化鈉。
全文摘要
將在失效油、廢油等的精餾過程中得到的蒸餾殘余物加熱到可流動狀態，在防止受到額外加熱的條件下將它送入熱解反應器10。在反應器中，蒸餾殘物借助于間接加熱到400至900℃的流化床進行熱解。結果約90％的蒸餾殘物轉換成可利用的熱解油和熱解氣。
文檔編號C10G7/00GK1031710SQ8810623
公開日1989年3月15日 申請日期1988年8月26日 優先權日1987年8月29日
發明者沃爾特·卡明斯基, 烏韋·斯特芬遜 申請人:布朗波維里公司