专利名称：利用pox设备中的炭黑的方法和设备的制作方法
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150(TC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(C02) 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130(TC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1 mg/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。发明内容因此，本发明的目的是提供开始所述类型的方法以及用于实施该方法的设备，该设备能够以与现有技术相比更经济的方式利用在重油POX中产生的炭黑。该目的在方法方面是根据本发明以如下方式实现的，将石脑油/炭黑混合物作为进料送入另一个气化装置(石脑油POX)的反应器，在该气化装置中使大部分石脑油通过部分氧化而转化为粗制合成气。尤其是当新安装了重油POX以及石脑油POX时，有意义的是将来自 这两个设备的装载炭黑的废水汇合，并以与在石脑油POX中的装载炭黑的 废水相同的方式加以处理。根据本发明的方法将来自石脑油POX的装载炭 黑的废水连同来自重油POX的装载炭黑的废水一起与石脑油混合，并引入倾析器中。若与已存在的石脑油POX平行地新安装并运行重油POX，则以有意义 的方式继续使用用于石脑油POX的炭黑循环的现有装置。因此，在此情况下针对性地将来自重油pox的装载炭黑的废水与石脑油混合，并与来自石 脑油pox的装载炭黑的废水相独立地引入第二倾析器中，从该倾析器分别取出基本上不含炭黑的水馏份和基本上不含水的石脑油/炭黑混合物，其中将石脑油/炭黑混合物作为进料送入石脑油pox的反应器中。在生产合成气期间，在石脑油pox中的故障会导致在处理来自重油 pox的装载炭黑的废水时产生的石脑油/炭黑混合物的至少一部分或者甚 至全部不能作为进料送入石脑油pox的反应器。为了加以避免，在此类运 行条件下，必须降低重油pox的产量，从而使所产生的石脑油/炭黑混合物 的量与可用于石脑油pox中的石脑油/炭黑混合物的量相匹配，在根据本发明的方法的一个针对性的实施方案中，通过废水处理产生的一部分的石脑油/炭黑混合物由于石脑油pox的暂时产量降低而无法作为进料引入石脑 油pox的反应器中，临时储存该部分石脑油/炭黑混合物直至运行条件允许 其用于石脑油pox中。此外，本发明还涉及用于以物质方式利用来自气化装置(重油pox)的废水的炭黑的设备，在该设备中由更高沸点的烃类通过部分氧化产生含 有氢气和一氧化碳的气体(粗制合成气)，该设备包括混合装置以及分离装置(倾析器)，在该混合装置中可由来自重油pox的装载炭黑的废水与石脑油产生分散体，可以将在该混合装置中产生的分散体引入该分离装置中， 并可由该倾析器分别取出基本上不含炭黑的水馏份和基本上不含水的石脑 油/炭黑混合物。在装置方面通过使其包括第二气化装置(石脑油pox)而实现本发明的目的，在该第二气化装置中将大部分石脑油通过部分氧化而转化为粗制 合成气，可以将基本上不含水的石脑油/炭黑混合物作为进料从倾析器引入 该第二气化装置的反应器中。若石脑油pox和重油pox均为新装置，则在根据本发明的装置的一 个优选的实施方案中，在一个混合装置中可由来自石脑油pox和重油pox的装载炭黑的废水与石脑油产生分散体，可将该分散体引入倾析器中。若与已有的石脑油POX平行地新安装和运行重油POX，则有意义的是 继续利用现有的装置以循环炭黑至石脑油POX。在此情况下，在根据本发明的装置的一个针对性的实施方案中，其包括第二混合装置以及第二倾析器，在该第二混合装置中可由来自重油POX的装载炭黑的废水与石脑油产生分散体，可以将在该第二混合装置中产生的分散体引入该第二倾析器中， 可由该第二倾析器取出基本上不含水的石脑油/炭黑混合物，并且可作为进料引入石脑油POX中。在根据本发明的装置的一个改变的方案中，建议其包括用于临时储存由于石脑油POX的暂时产量降低而无法作为进料引入石脑油POX的反应器中的一部分石脑油/炭黑混合物的储存装置。该储存装置的尺寸优选使其可以容纳在一至两天的时间段内在以名义产量运行的重油POX中产生的全部量的石脑油/炭黑混合物。
图1和图2所示为根据本发明的设备的示意图。
具体实施方式
下面依据两个在图1和图2中所图示的实施例更详细地阐述本发明。 在这两个图中，相同的设备部件和过程流均用相同的附图标记加以标明。在这两个实施例中均描述了用于产生粗制合成气的设备，其由重油 POX (S)和与之平行运行的石脑油POX (N)组成。经过管线l将由更高沸点的烃类组成的进料(重油)送入重油POX S 的反应器SR，将该进料与氧气和水蒸汽通过部分氧化转化成主要包含氢气 和一氧化碳以及炭黑的第一粗制合成气2。在洗涤装置SW中借助水将炭黑 基本上从该第一粗制合成气2洗脱，其中产生第一装载炭黑的废水流3以 及第一基本上不含炭黑的粗制合成气流4。随后将该装载炭黑的废水流3 送入混合装置M。从石脑油流5分出一部分6作为进料送入石脑油POXN的反应器NR， 其在此与氧气和水蒸汽通过部分氧化转化成主要包含氢气和一氧化碳以及 炭黑的第二粗制合成气7。在洗涤装置NW中借助水将炭黑基本上从第二 粗制合成气7洗脱，其中产生第二装载炭黑的废水流8以及第二基本上不 含炭黑的粗制合成气流9。随后将该第二装载炭黑的废水流8连同从石脑油 流5分出的石脑油流10 —起同样送入混合装置M。在混合装置M中，由这两股装载炭黑的废水流3和8以及石脑油流10 产生分散体ll，并经过混合阀a引入倾析器D中。在通常2至5分钟的停 留时间之后，从倾析器D的顶部取出基本上不含水的石脑油/炭黑混合物 12，并经其底部取出基本上不含炭黑的水馏份13。将石脑油/炭黑混合物12 循环至石脑油POXN的上游，并同样作为进料送入反应器NR。第二实施例是本发明的一个改变的方案，当平行于已有的石脑油POX N新安装了重油POXS时则是优选的。出于经济原因，保留并继续运行用 于处理来自石脑油POXN的装载炭黑的废水的现有系统。经过管线l将由更高沸点的烃类组成的进料(重油)送入重油POX S 的反应器SR，将该进料与氧气和水蒸汽通过部分氧化转化成主要包含氢气 和一氧化碳以及炭黑的第一粗制合成气2。在洗涤装置SW中借助水将炭黑 基本上从该第一粗制合成气2洗脱，其中产生第一装载炭黑的废水流3以 及第一基本上不含炭黑的粗制合成气流4。随后将该装载炭黑的废水流3 送入混合装置Ml ，在其中与从石脑油流5分出的石脑油流10混合形成第 一分散体15，随后将该第一分散体经过混合阀b引入倾析器Dl中。将从石脑油流5分出的支流6作为进料送入石脑油POX N的反应器 NR，其在此与氧气和水蒸汽通过部分氧化转化成主要包含氢气和一氧化碳 以及炭黑的第二粗制合成气7。在洗漆装置NW中借助水将炭黑基本上从 第二粗制合成气7洗脱，其中产生第二装载炭黑的废水流8以及第二基本 上不含炭黑的粗制合成气流9。随后将该第二装载炭黑的废水流8连同从石脑油流5分出的石脑油流14 一起送入混合装置M2，并在此转化为第二分 散体16，随后将该第二分散体经过混合阀c引入倾析器D2中。在通常2至5分钟的停留时间之后，从倾析器Dl的顶部以及从倾析器 D2的顶部取出基本上不含水的石脑油/炭黑混合物17和18，引入管线19 中， 一起循环至石脑油POXN的上游，并同样作为进料送至反应器NR。 经过倾析器D1的底部以及倾析器D2的底部取出基本上不含炭黑的水馏份 20和21，并经过管线22排出。
权利要求
1、用于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含有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，由该分离装置分别取出基本上不含炭黑的水馏份和基本上不含水的石脑油/炭黑混合物，其特征在于，将该石脑油/炭黑混合物作为进料送入第二气化装置(石脑油POX)的反应器，在该第二气化装置中将大部分石脑油通过部分氧化转化为粗制合成气。
2、 根据权利要求1的方法，其特征在于，将来自所述石脑油POX 的装载炭黑的废水连同来自所述重油POX的装载炭黑的废水一起与石 脑油混合，并引入所述倾析器中。
3、 根据权利要求1的方法，其特征在于，将来自所述石脑油POX 的装载炭黑的废水与石脑油混合，并与来自所述重油POX的装载炭黑的 废水相独立地引入第二倾析器中，从该第二倾析器分别取出基本上不含 炭黑的水馏份和基本上不含水的石脑油/炭黑混合物，其中将该石脑油/ 炭黑混合物作为进料送入所述石脑油POX的反应器。
4、 根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，临时储存由于所 述石脑油POX的暂时产量降低而无法作为进料引入所述石脑油POX的反 应器中的一部分石脑油/炭黑混合物，直至运行条件允许其用于所述石脑 油POX中。
5、 用于以物质方式利用来自气化装置(重油POX)的废水的炭黑的设备，在该气化装置中由更高沸点的烃类通过部分氧化产生含有氢气和一氧化碳的气体(粗制合成气)，该设备包括混合装置以及分离装置(倾析器)，在该混合装置中由来自该重油POX的装载炭黑的废水与石脑油产生分散体，将在该混合装置中产生的分散体引入该分离装置中，并由该分离装置分别取出基本上不含炭黑的水馏份和基本上不含水的石脑油/炭黑混合物，其特征在于，所述设备包括第二气化装置(石脑油POX)，在该第二气化装置中将大部分石脑油通过部分氧化转化为粗制合成气，将该 基本上不含水的石脑油/炭黑混合物作为进料由该倾析器引入该第二气化装置的反应器中。
6、 根据权利要求5的设备，其特征在于，将来自所述石脑油POX 的装载炭黑的废水引入所述混合装置中，并在此连同来自所述重油POX 的装载炭黑的废水一起与石脑油混合。
7、 根据权利要求5或6的设备，其特征在于包括用于临时储存由于 所述石脑油POX的暂时产量降低而无法作为进料引入所述石脑油POX 的反应器中的一部分石脑油/炭黑混合物的储存装置。
全文摘要
本发明涉及用于以物质方式利用来自气化装置(重油POX)(S)的废水(3)的炭黑的方法以及用于实施该方法的设备，在该气化装置中由更高沸点的烃类通过部分氧化产生含有氢气和一氧化碳的气体(粗制合成气)(4)。将来自该重油POX的装载炭黑的废水(3)与石脑油(10)混合，随后引入分离装置(倾析器)(D，D1)中，从该分离装置分别取出基本上不含炭黑的水馏份(13，20)和基本上不含水的石脑油/炭黑混合物(12，17)，其中将该石脑油/炭黑混合物(12，17)作为进料送入另一个气化装置(石脑油POX)(N)，在该另一个气化装置中将大部分石脑油通过部分氧化转化为粗制合成气(9)。
文档编号C01B3/32GK101332975SQ200810129308
公开日2008年12月31日 申请日期2008年6月26日 优先权日2007年6月26日
发明者J·格拉泽 申请人:林德股份公司