[发明专利]减缓以渣油为原料部分氧化制气装置气化炉结渣的方法

说明书

本发明涉及一种减缓气化炉结渣的方法，更具体地说，是一种减缓以渣油为原料部分氧化制气装置气化炉结渣炭黑灰水处理的方法。

以渣油为原料的部分氧化制气装置，由于原料渣油内所含的钙、镁、铁、镍、钒等微量金属及灰分在气化和炭黑回收系统中积累，引起气化炉结渣，堵塞急冷室和文丘里管，造成灰水泵断轴，均使工业装置难以实现稳定长周期运转，为此许多公司在炭黑回收上做了一系列工作，如炭黑不返炉，将其从炭黑水中分离出来(CN 1034940A)；采用泡沫浮选法回收炭黑，使金属落入底部灰水中，返炉炭黑较少夹带重金属(US 4708819)，但前者有运行费用较高，操作困难，并且开路取炭黑易造成环境污染等缺陷，而后者消泡困难，炭黑带水较多，影响气化炉操作。

本发明的目的是提供一种投资费用低，简单易行，能有效减缓气化炉结渣的方法。

为实现上述目的，本发明采用了一种过滤-离子交换树脂吸附的联合式处理炭黑灰水的方法，即先使灰水经过滤器，除去灰水中的悬浮物和浮油，然后灰水再经离子交换器进行处理，脱去灰水中的盐份，可使灰份去除率达92％以上，重金属的去除率达90％以上。

原料渣油带入系统中的微量重金属及灰分在系统中的积累，是引起气化炉结渣，炭黑回收系统结垢、堵塞的主要根源。原料渣油部分氧化制气，生成的合成气和少量炭黑，需要用水洗涤，洗涤后产生炭黑水，原料渣油带入系统中的灰分，被带到炭黑水中，炭黑水经轻油萃取后，产生油炭浆和炭黑灰水两部分，灰分也被分配到油炭浆和炭黑灰水中；油炭浆作为气化炉原料，炭黑灰水洗涤炭黑，都需返回气化炉循环使用，灰分也随同一起返回气化炉，造成灰分在整个装置系统中循环积累。实验中发明人通过对微量金属在系统中存在形态分析，微量金属及灰分在系统分配情况的标定，发现在炭黑回收中，优化传统的石脑油萃取炭黑的工艺操作条件可使萃取后油炭浆夹带灰分只占原炭黑总灰分的10～16％，原炭黑水中总灰分的85～90％分配在灰水(水相)中，因此除去灰水中的重金属及灰分即可解决气化炉结渣问题。

炭黑灰水中的灰分包括悬浮物(难溶盐、固体杂质)和溶解于灰水中的金属盐两部分。在本发明中过滤器主要是用来过滤悬浮物及灰水中的浮油，过滤介质包括有活性炭、未经磺化的煤渣等，最好选择未经磺化的煤渣作为过滤介质，它不仅能够过滤水中的悬浮物还具有吸附水中浮油作用，反清洗容易。过滤介质的粒径最好为10～60目，堆密度最好为200～600kg/m³，空隙率最好为10～50％，经过过滤器后，最好能去除灰水中90％以上的悬浮物和85％以上的浮油，对过滤介质、过滤方式并不特别限制。如可采用两种以上过滤介质石英砂和煤渣、石英砂和活性碳等组合式过滤介质均可。

目前脱盐的方法大致有三种膜分离、电渗析和离子交换法，实验证明，针对本发明的技术而言，最经济耐用的方法是采用离子交换法进行灰水脱盐处理，其优点是操作简便，脱盐效果好，树脂再生方便，再生后的树脂性能基本不变，离子交换树脂包括有凝胶型、大孔型、蟹合型、最好选用大孔型阳离子交换树脂，该树脂具有处理水量大、效果好、适用温度范围广，失活再生容易，使用寿命长的特点。

本发明的过滤-离子交换树脂吸附法处理炭黑灰水，效果显著，可使灰水中灰分总去除率达92％以上，重金属的去除率在90％以上，减少了系统中灰分积累，炭黑灰水实现了闭路循环，使返回气化回用洗涤水始终维持在新开车状态，由于洗涤炭黑的洗涤水洁净了，更有利于炭黑夹带的灰分向水相转移，气化炭黑油浆中夹带灰分减少，可缓解气化炉结渣状况，工业侧线研究表明：气化炉清渣周期由60～100天提高到200天以上，灰水净化后，易析出结垢的钙、镁类及其化合物已被去除，炭黑水系统也不再结垢堵塞，整个系统的灰分积累量减少61.7％；返炉油炭浆夹带灰分减少61.4％，洗涤水中灰分减少90.9％。应用本发明的处理灰水的方法，可使工业装置实现稳定长周期运转。

实施例1

过滤器选用规格为φ219×1200mm，材质1Cr18Ni9Ti，装填粒径为20～40目的固体颗粒作为过滤介质，层高1000mm，堆密度400kg/m³，空隙率40％离子交换器选用规格为φ219×1939mm，材质1Cr18Ni9Ti，离子交换树脂堆填在铺有40目不锈钢丝网的筛板上，筛板均布φ5mm孔，开孔率约为40％，离子交换树脂层高1500mm。