[发明专利]利用超临界水对焦油渣改质制备燃料油的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机废物资源化利用领域，特别涉及一种利用超临界水对焦油渣改质制备燃料油的系统和方法。 

背景技术

焦油渣是焦化厂生产过程中产生的吸附有煤焦油的粘稠状固体废渣。其组成主要是多环芳烃碳氢化合物、酚和萘以及煤粉、焦粉等。常温下极其粘稠难于直接利用。由于其成分中的某些毒性物质，早在1976年，美国资源保护与回收管理条例就已确定焦油渣是工业有害废渣，并对这类废渣的储存和处理提出了严格的限制。 

多年来，由于缺乏相应的焦油渣加工利用技术，焦化厂通常采用以下两种途径将其处理掉：（1）直接混入炼焦配煤中炼焦；（2）无偿或极低的价格运往郊区农村，作为土窑燃料使用。第一种途径由于焦油渣粘稠，难以配料准确，使焦炭质量产生波动，而且也使焦炉的热负荷提高。因此大部分焦油渣通过第二种途径处理掉。而这种方法由于焦油渣露天堆放和燃烧不完全，对郊区周边环境又造成污染，既浪费了资源又污染了环境。因此，无论从企业的经济效益还是环境保护等社会效益方面考虑，开展焦油渣的加工利用，都是很有必要的。 

焦油渣中含有大量的固定碳和有机挥发物，发热值较高（低发热值>5000大卡/kg），是一种有用的二次能源。通过对焦油渣的改性制作燃料油已有相关研究。大部分技术主要通过焦油渣添加降粘剂、稳定-分散剂及机械改质等方法对焦油渣进行改质处理。改质处理后可以加工成为工业燃料油。所生产的焦油渣燃料油发热量达31.65MJ/kg以上，水分小于8%，灰分小于5%，粘度小于330mPa.s，闪点大于100℃。 

近年来，超临界水（SCW）工艺过程以其快速、高效、低能耗、污染少、不添加任何化学药剂等优点，在许多方面展现了广阔的应用前景，尤其是利用超临界水将重质燃料转化为液体或气体燃料。水在超临界条件下（T>374.15℃，P>22.12MPa）兼具气体和液体的性质，该状态下只有少量氢键存在，具有类似液体的密度、溶解能力和良好的流动性，是一种非极性有机溶剂，又具有类似气体的高的扩散系数和低的粘度。当焦油渣被加热到超临界水条件下的时候，热解过程产生大量的自由基。这些自由基，通过加氢很容易稳定，C-C，C-H键很容易断裂。重质油和沥青等都呈半固体状态，硫和氮含量较高，不适合二次加工，但在SCW中对这类油改质的效率高，改质后的油品可作为催化裂化原料。气化产物中主要为H₂、CO、CH₄可燃气。 

发明内容

本发明目的是：鉴于焦油渣常温下极其粘稠难于输运，本发明提供了一种利用超临界水对焦油渣改质制备燃料油的系统，同时还公开了运用该系统制备燃料油的方法。 

本发明的技术方案是：一种利用超临界水对焦油渣改质制备燃料油的系统，其特征在于该系统包括： 

混合器，

其内设有加热装置的超临界水反应器，

高压气液分离器，

用于将所述混合器中的物料输送至所述超临界水反应器中的高压泵，

用于将氧源输送至所述超临界水反应器中的高压压缩机，

以及连在所述超临界水反应器和所述高压气液分离器之间的换热器，

所述超临界水反应器的底部设有排渣口，排渣口下方设有储渣池。

一种运用上述系统来制备燃料油的方法，包括下述步骤： 

步骤一、将焦油渣和热水或蒸汽在混合器内混合均匀；

步骤二、将混合器内混合均匀的物料经高压泵输送至超临界水反应器中； 

步骤三、待焦油渣和热水或蒸汽的混合物及氧源进入超临界水反应器后，开启超临界水反应器内的加热装置，使焦油渣在超临界水中进行改质反应；

步骤四、反应后的固体残渣从超临界水反应器底部的排渣口进入储渣池；反应后的流体经换热器冷凝后进入高压气液分离器；

步骤五、对高压气液分离器底部分离出的燃料油，进行回收；对高压气液分离器上部分离出的以H₂、CO、CH₄为主的合成气，进行回收。

作为优选，在所述步骤二中，还将氧源经高压压缩机输运至超临界水反应器中。进一步优选为，在所述步骤二中，进入超临界水反应器内的氧源的含氧量，低于所述焦油渣中有机物完全氧化的理论需氧量。 

作为优选，在所述步骤一中，当采用的是热水时，所述热水的温度大于50℃。 

作为优选，在所述步骤一中，当采用的是蒸汽时，所述蒸汽的温度大于50℃。 

作为优选，在所述步骤一中，在所述混合器中混匀后的物料的温度大于40℃。