[发明专利]利用POX设备中的炭黑的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及经济地利用来自第一气化装置(重油POX)的废水的炭黑的方法，在该第一气化装置中由更高沸点的烃类通过部分氧化产生包含氢气和一氧化碳的气体(粗制合成气)，其中将装载炭黑的废水与石脑油混合，随后引入分离装置(倾析器)中，由该分离装置分别排出基本不含炭黑的水馏份和基本不含水的石脑油/炭黑混合物。

此外，本发明还涉及用于实施该方法的设备。

背景技术

含有一氧化碳和/或氢气的气体混合物，即所谓的合成气，是用于生产许多诸如氨、甲醇或合成燃料的产品的重要原料。在工业上广泛采用的用于在合成气设备中由烃类，尤其是由更高沸点的烃类(重油)，生产合成气的方法是部分氧化。在此情况下，将通常经预热的含烃进料与水蒸汽和氧化剂在反应室(POX的反应器)内于1300至1500℃的温度及最大150巴的压力下反应生成主要由氢气(H₂)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)和水组成的粗制合成气。该反应所需的热量是通过进料中的烃类的不完全(部分)氧化而产生的。为此，将氧气送入POX的反应器中的量不足以使烃类完全转化。

在部分氧化中，除了气态成分以外，还形成固体，例如炭黑和灰分，必须将它们从粗制合成气除去，然后才可以进一步处理粗制合成气。首先将温度超过1300℃的离开POX的反应器的粗制合成气冷却，随后进行水洗。若粗制合成气的冷却是在直接与水接触(急冷)的情况下进行的，则在该方法步骤中已经将大部分固体从粗制合成气洗去，并进入用于极冷的水中(急冷水)。在水洗中进行精提纯，其中粗制合成气的固体含量通常被降低至约1mg/m³。

从粗制合成气除去的炭黑是很有价值的原料，为此将其从通过急冷和/或水洗产生的废水中分离出来，并送入物质利用和/或能源利用场合中。有意义地将炭黑作为进料循环至POX的反应器中，并在此转化为一氧化碳。炭黑利用的经济性决定性地取决于从废水分离出炭黑以及将其任选加工成进料物质的费用有多高。

为了以物质方式利用重油POX的炭黑，根据现有技术将装载炭黑的废水与石脑油混合成分散体。当大部分包含于废水中的灰分保留在水相中时，被石脑油润湿明显优于被水润湿的炭黑几乎完全转移至石脑油相中。随后将该分散体引入倾析器中，在该倾析器中分离成含有炭黑的石脑油馏份和基本上不含炭黑的水馏份。将含有炭黑的石脑油馏份从倾析器取出，并与重油混合。因为石脑油几乎是重油的两倍贵，所以为了节约进料成本，根据现有技术在重油POX中将石脑油从分散体再次分离出。将如此回收的石脑油再循环，并重新用于炭黑分离。为了分离出石脑油，将分散体送入蒸馏塔，在此蒸馏出绝大部分石脑油，并经塔顶取出。在蒸馏塔的底部空间内收集未蒸馏出的石脑油和重油连同炭黑和灰分作为塔底产物。在提取出石脑油之后，将用新鲜重油稀释的塔底产物作为进料循环至重油POX的反应器中。使来自倾析器的不含炭黑的水馏份减压，其中溶于水中的轻质烃类进入气相。将该轻质烃类以及蒸馏出的和提取出的石脑油通过冷却而液化，临时储存，然后重新与装载炭黑的废水混合。该方法在装置和能源方面的高费用显著提高了该设备的投资和运行成本。

如同在重油POX中，在石脑油POX中，其中由石脑油通过部分氧化产生粗制合成气的气化装置产生装载炭黑的废水，根据现有技术从废水分离出炭黑，并作为进料循环至POX的反应器中。在此，也由装载炭黑的废水和石脑油产生分散体，将该分散体引入倾析器中，并在此分离成含有炭黑的石脑油馏份和基本上不含炭黑的水馏份。随后将从倾析器取出的含有炭黑的石脑油馏份作为进料循环至石脑油POX的反应器中，同时将不含炭黑的水馏份输送至废水处理设备。将炭黑循环至石脑油POX中的费用显著低于重油POX，因为由倾析器取出的石脑油/炭黑混合物可以引入石脑油POX的反应器中而无需进一步处理。

若需要提高现有的合成气设备的生产能力，为了使其适应对于可原位生产的合成气的量的增涨的需求，通常安装一个或更多个与现有的合成气设备的气化装置相同类型的附加气化装置。若现有的合成气设备具有例如石脑油POX作为气化装置，则明显要新安装另一个石脑油POX并使其与现有的石脑油POX平行运行，因为可以大部分不变地利用该用于运行两个气化装置的现有的基础设施。近来，石脑油和重油的价格彼此明显不同地提高，从而若至少与现有技术相比能够降低重油POX的投资和运行成本，则现有的用石脑油运行的合成气设备扩大为可用明显更廉价的重油运行的重油POX是有意义的。

发明内容