[发明专利]从含重金属的油中制备冶金原料的方法

说明书

本发明涉及从含重金属的油中制备，除了合成气外，冶金原料的方法。

众所周知，油料可以是被重金属污染的。对于所有的石油来说，随着储量下降，其质量变得较差，就越会含有较多的重金属，尤其是产自委内瑞拉和俄罗斯的石油，但是精炼厂的残渣、沥青、废油和热解油也会如此。重金属钒和镍经常以杂质的形式存在。在这些油的能量和物质转化过程中，所含的重金属会带来如下的问题：一方面，在燃烧或部分氧化时会形成重金属化合物，它们具有极大的腐蚀作用，并且在主要的工作温度下，它们会变成熔流或粘稠的，因此易于聚结，这将会导致工作故障。另一方面，这种重金属化合物仅以极低的量以气态或液态形式排放。以固态形式存放代价较昂贵，并要严格地遵守法律规定。由于这个原因，最好使用重金属含量低的油来运行设备，这就降低了含重金属油的使用价值。

本发明通过如下方式解决了上述问题，使含重金属的油进行部分氧化，以制备金属原料，其中将在油的部分氧化时形成的含重金属的碳黑与产生的其它物质相分离并进行燃烧，由此使重金属作为灰渣沉积下来。

在一种进行部分氧化的装置中进行含重金属油的转化，下面称为油的气化。通常在液态或固态的含碳燃料的气化装置中，碳化合物只发生不完全的转变。这主要与发生主要反应的火焰内部的氧缺乏有关。这种氧缺乏有两个原因：一方面是因为部分氧化所需的氧要比用于燃烧的少很多，因此提供的氧相对不足。另一方面是因为氧与油雾近乎理想的混合从技术上来说很难实现，使得反应区的内部除了很好地提供了氧外还共存着较大的氧缺乏。混合越差，形成的碳黑就越多。在本发明的一个实施方式中，三-或多流路燃烧器解决了这个问题，确保了燃料和氧化剂之间极好的混合和分布。

一个除去碳黑的常规技术的要点是将碳黑返回气化反应器中。在这种返回过程中，大部分经返回的碳黑转变成合成气。一种由气化反应器中油气化产生的、含重金属的碳黑直接返回是在气化反应器中和随后的重金属富集装置中进行的，并且将会带来已经提到的操作方面的问题。因此，在使碳黑返回气化反应器中变得技术上有意义之前，必须要用昂贵的方法从碳黑中分离出重金属。这通常在提取装置中进行，其中石脑油起提取剂的作用。因为这种以合理的价格进行分离的技术决不是极好的，所以总是要考虑到在气化反应器和随后设置的装置中进行重金属的富集。

DE-4309825的公开说明书中公开了另一种方法，其中用酸处理滤饼。在这种情况下，酸溶解了碳黑中的重金属。

在本发明的一个实施方式中，用一种水性洗液洗涤产生的碳黑，使之从部分氧化时产生的合成气中洗出，所述碳黑含有累积的化合物形式的重金属。

在这种情况下，在本发明特别优选的实施方式中，在室式压滤机中，按如下方式过滤水洗液，即收集首先得到的滤液，并再次进行过滤。

因此，在本发明中，取消了花费昂贵的重金属与碳黑的分离，所体现出来的优点是，明显节省了设备方面的费用并且提高了操作的可靠性。在这方面，重金属含量尽可能高的碳黑受到人们的欢迎，因为重金属促进了燃烧过程，在碳黑燃烧后，在过滤器上进行分离。只使用在操作方面预期不出问题的设备。因此，可取消碳黑和重金属的分离过程，而是用单独的燃烧来代替所述的分离过程。

首先，存在的问题是，碳黑中含有的能量不是以合成气的形式得到的。人们还得将碳黑加入到气化器中，使碳转变成合成气。令人惊奇的方法是，在三-或多流路燃烧器中，可成功地使油如此好地转变成合成气，以致只产生极少量的碳黑。这些碳黑含有相当多的重金属，这迎合了随后通过燃烧回收金属的要求，并具有其它的一些优点。由于三-或多流路燃烧器的产率极高，因此与完全的碳黑返回的常规技术相比，该技术使合成气的产率损失达到极低，使得从能量学的角度来看，不再值得返回碳黑。

因此，本发明具体的实施方式是这样实现的，使含重金属的油进行部分氧化，优选地是设置有三-或多流路燃烧器，它使碳转变成合成气体的转化率高，而产生相应少量的碳黑。

与此相对，可从合成气体中取走更多的有效热量，因为通过返回碳黑不再导致重金属的富集，并且由此可在较高的温度下使热交换用于余热利用，而不会有发生聚结和腐蚀作用的危险。带有整合的气化过程以从合成气中获取电能的气体-蒸汽透平发电厂的总效率由此提高了例如至多5个百分点，这正是本发明的另一个优点。