RU2562252C1 - Method of processing of hydrocarbons containing raw material - Google Patents
Method of processing of hydrocarbons containing raw material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2562252C1 RU2562252C1 RU2014118509/04A RU2014118509A RU2562252C1 RU 2562252 C1 RU2562252 C1 RU 2562252C1 RU 2014118509/04 A RU2014118509/04 A RU 2014118509/04A RU 2014118509 A RU2014118509 A RU 2014118509A RU 2562252 C1 RU2562252 C1 RU 2562252C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- gas
- raw materials
- raw material
- stage
- Prior art date
Links
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 13
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 17
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 16
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 13
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 10
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 abstract 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 5
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 description 4
- 238000012932 thermodynamic analysis Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- GBMDVOWEEQVZKZ-UHFFFAOYSA-N methanol;hydrate Chemical compound O.OC GBMDVOWEEQVZKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 2
- 102200118166 rs16951438 Human genes 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области переработки отходов, в частности - к переработке жидких техногенных отходов, и может быть использовано для переработки отработанных автотранспортных жидкостей, главным образом состоящих из отработанных смазочных материалов.The invention relates to the field of waste processing, in particular to the processing of liquid industrial waste, and can be used for the processing of waste motor fluids, mainly consisting of waste lubricants.
Известен способ, изложенный в патенте РФ №2333238, C10J 3/16, 2006 г. В данном способе предложены варианты переработки органических отходов, включающие стадию газификации с получением синтез-газа и твердых неорганических продуктов и каталитическую переработку синтез-газа без или вместе с жидкими органическими отходами с получением газообразных и жидких углеводородов. В качестве газифицирующего агента используют водяной пар, или кислород, или водяной пар и кислород.The known method described in the patent of the Russian Federation No. 2333238, C10J 3/16, 2006. In this method, options for processing organic waste are proposed, including the stage of gasification to produce synthesis gas and solid inorganic products and the catalytic processing of synthesis gas without or together with liquid organic waste to produce gaseous and liquid hydrocarbons. Water vapor, or oxygen, or water vapor and oxygen are used as the gasification agent.
Наиболее близким по своей сущности является изобретение, изложенное в патенте РФ №2458966, C10G 2/00, C10G 50/00, 2011 г., которое может быть принято за прототип. Изобретение касается способа плазменной переработки сырья в электродуговом плазмотроне, основанной на взаимодействии сырья с кислородом или кислородом и водяным паром с получением синтез-газа, стадией конверсии синтез-газа и использованием вспомогательных стадий - рекуперации тепла, производства электроэнергии, очистки и компрессии синтез-газа, разделения газов и воздуха. Поток газообразного углеводородного сырья вместе с водородом, выделенным из сдувочного газа со стадии конверсии синтез-газа, нагревают и направляют на стадию гидрирования и очистки, при этом одну часть очищенного углеводородного сырья вместе с выделенным из воздуха кислородом или кислородом и водяным паром подают в, по крайней мере, один электродуговой плазмотрон плазмохимического реактора, а другую часть очищенного углеводородного сырья с температурой 200-400°C подают на стадию сатурации и очистки от метанола, где газовый поток контактируют с метанольной водой, которую подают со стадии конверсии синтез-газа, нагревают на стадии рекуперации тепла и вместе с подогретыми кислородом или кислородом и водяным паром направляют в камеру смешения плазмохимического реактора, куда поступают продукты превращения первой части очищенного углеводородного сырья. Полученную газовую смесь с температурой 800-1500°C подают на катализатор конверсии углеводородов, расположенный в плазмохимическом реакторе или в реакторе риформинга, с получением синтез-газа, который охлаждают на стадии рекуперации тепла и после прохождения стадии компрессии направляют в каталитический реактор стадии конверсии синтез-газа. Процесс конверсии синтез-газа проводят под давлением 4-12 МПа на бифункциональном катализаторе при средней температуре в реакторе 360-420°C и рециркуляции газообразных продуктов реакции и непрореагировавших компонентов синтез-газа при многостадийном охлаждении выходящего из реактора газа до 10-30°C и конденсации целевого органического продукта, например, бензиновой фракции и побочных продуктов - метанольной воды и углеводородных газов, которые подают в плазмохимический реактор или на стадию производства электроэнергии.The closest in essence is the invention set forth in the patent of the Russian Federation No. 2458966, C10G 2/00, C10G 50/00, 2011, which can be taken as a prototype. The invention relates to a method for plasma processing of raw materials in an electric arc plasma torch, based on the interaction of the raw materials with oxygen or oxygen and steam to produce synthesis gas, the stage of conversion of synthesis gas and the use of auxiliary stages - heat recovery, electricity production, purification and compression of synthesis gas, separation of gases and air. The flow of gaseous hydrocarbon feedstocks together with the hydrogen extracted from the stripping gas from the synthesis gas conversion stage is heated and sent to the hydrogenation and purification step, while one part of the purified hydrocarbon feedstocks, together with the oxygen or oxygen extracted from the air and steam, are fed into at least one electric arc plasmatron of a plasma chemical reactor, and the other part of the purified hydrocarbon feed with a temperature of 200-400 ° C is fed to the stage of saturation and purification from methanol, where the gas stream is in contact comfort with methanol water, which is fed from step conversion of synthesis gas, heated in the heat recovery stage, and with pre-heated oxygen or oxygen and steam fed to the mixing chamber plasma chemical reactor, which receives the first part of the conversion of the purified hydrocarbon feedstock product. The resulting gas mixture with a temperature of 800-1500 ° C is fed to a hydrocarbon conversion catalyst located in a plasma-chemical reactor or in a reforming reactor to produce synthesis gas, which is cooled in the heat recovery stage and, after passing through the compression stage, is sent to the catalytic reactor in the synthesis conversion stage gas. The synthesis gas conversion process is carried out under a pressure of 4-12 MPa on a bifunctional catalyst at an average temperature in the reactor of 360-420 ° C and recycle of the gaseous reaction products and unreacted components of the synthesis gas during multi-stage cooling of the gas leaving the reactor to 10-30 ° C and condensation of the target organic product, for example, the gasoline fraction and by-products of methanol water and hydrocarbon gases, which are fed to a plasma chemical reactor or to the stage of electricity production.
Основными недостатками этого прототипа является невозможность переработки загрязненных механическими примесями жидкостей, отсутствие возможности получения ценных металлов из шлаковых остатков плазмохимической конверсии.The main disadvantages of this prototype is the inability to process liquids contaminated with mechanical impurities, the inability to obtain valuable metals from slag residues of plasma-chemical conversion.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является утилизация (переработка) в плазме водяного пара экологически опасных техногенных отходов по замкнутому циклу с получением целевых продуктов и снижением энергозатрат на процесс.The technical result of the invention is the disposal (processing) in a plasma of water vapor of environmentally hazardous industrial waste in a closed cycle to obtain the target products and reduce energy costs for the process.
Этот технический результат достигается способом плазменной конверсии сырья в плазмохимическом модуле с дуговым плазмотроном, снабженным полым катодом, данный процесс основан на взаимодействии потока сырья с пароводяной плазмой с получением синтез-газа, и осуществлением вспомогательных стадий - рекуперации тепла, производства электроэнергии, очистки и компрессии синтез-газа, отличающимся тем, что в качестве углеводородсодержащего сырья используются отработанные смазочные материалы (ОСМ), предварительно нагреваемые до температуры 100-150°C, поток которых затем подают в верхнюю часть реактора с массовым соотношением потоков сырья и плазмообразующего газа от 1:1 до 1:2, температурой в реакторе 827-1027°C и при давлении 0,1-0,13 МПа, затем поток разделяют на газовую и твердую фазы, при этом газовую фазу направляют в котел-утилизатор, в котором ее охлаждают водой с получением перегретого водяного пара, служащего рабочим телом в процессе производства электроэнергии, с дальнейшей очисткой газовой фазы от CO2 и H2S и многократной рециркуляцией твердой фазы через полый катод плазмотрона в зоне сверхвысоких температур, что обеспечивает концентрирование редких и ценных металлов и их оксидов в блоке извлечения металлов.This technical result is achieved by the method of plasma conversion of raw materials in a plasma chemical module with an arc plasma torch equipped with a hollow cathode. This process is based on the interaction of the feed stream with a steam-water plasma to produce synthesis gas, and the implementation of auxiliary stages - heat recovery, electricity production, purification and compression synthesis -gas, characterized in that used hydrocarbon-containing raw materials use spent lubricants (OSM), preheated to a temperature of 100- 150 ° C, the flow of which is then fed to the upper part of the reactor with a mass ratio of the flows of raw materials and plasma forming gas from 1: 1 to 1: 2, the temperature in the reactor is 827-1027 ° C and at a pressure of 0.1-0.13 MPa, then the stream is separated into gas and solid phases, while the gas phase is sent to a waste heat boiler, in which it is cooled with water to produce superheated water vapor, which serves as a working fluid in the process of electricity production, with further purification of the gas phase from CO 2 and H 2 S and multiple recirculation of the solid phase through the hollow cathode of the plasma torch in not very high temperatures, which ensures concentration of rare and precious metals and their oxides in a metal recovery unit.
Технологическая схема включает в себя основные стадии:The technological scheme includes the main stages:
1) подготовка сырья и плазмообразующего газа (поз. 1 на фиг. 1);1) preparation of raw materials and plasma-forming gas (pos. 1 in Fig. 1);
2) плазмохимическая паровая конверсия ОСМ (поз. 2 на фиг. 1);2) plasma-chemical vapor conversion of OSM (pos. 2 in Fig. 1);
3) рекуперация тепла продуктов конверсии (поз. 3 на фиг. 1);3) heat recovery of conversion products (item 3 in FIG. 1);
4) выработка тепловой и электрической энергии (поз. 4 на фиг. 1);4) generation of thermal and electric energy (item 4 in Fig. 1);
5) осушка и очистка от CO2 (поз. 5 на фиг. 1);5) drying and cleaning of CO 2 (item 5 in FIG. 1);
6) извлечение редких и ценных металлов (поз. 1 на фиг. 1).6) the extraction of rare and valuable metals (pos. 1 in Fig. 1).
Принципиальная технологическая схема представлена на фиг. 1.A schematic flow chart is shown in FIG. one.
Фиг. 1. Принципиальная технологическая схема плазмохимической паровой конверсии отработанных смазочных материалов (ОСМ).FIG. 1. Schematic diagram of the plasma-chemical steam conversion of waste lubricants (OSM).
Фиг. 2. Стадия плазмохимической конверсии.FIG. 2. Stage plasmachemical conversion.
Фиг. 3. Стадия подготовки сырья.FIG. 3. The stage of preparation of raw materials.
Фиг. 4. Стадия рекуперации тепла.FIG. 4. The stage of heat recovery.
Фиг. 5. Стадия осушки и очистки от CO2.FIG. 5. The stage of drying and purification of CO 2 .
Отработанные смазочные материалы (ОСМ) поступают на стадию конверсии (плазмохимическая конверсия - стадия 2 (поз. 3 на фиг. 1), представлена на фиг. 2, через фильтрацию (поз. 7 на фиг. 3) и теплообменник (подготовка сырья и плазмообразующего газа - стадия 1 (поз.1 на фиг. 1), представлен на фиг. 3, обогреваемый насыщенным паром (поз. 9 на фиг. 3). Для снижения высокой вязкости ОСМ при нормальных условиях, затрудняющей их распыление в плазменной струе, первоначально они подогреваются в теплообменнике до температуры 100-150°C, что существенно снижает их вязкость и при этом предотвращает образование высококонденсированных соединений и закоксованность. Данный теплообменник подогревается паром, выходящим из паровой турбины - стадия 3 (представлена на фиг. 3).Spent lubricants (OSM) enter the conversion stage (plasma-chemical conversion — stage 2 (pos. 3 in Fig. 1), shown in Fig. 2, through filtration (pos. 7 in Fig. 3) and a heat exchanger (preparation of raw materials and plasma-forming gas - stage 1 (pos. 1 in Fig. 1), presented in Fig. 3, heated by saturated steam (pos. 9 in Fig. 3). To reduce the high viscosity of the OSM under normal conditions, which makes it difficult to spray them in a plasma jet, initially they are heated in a heat exchanger to a temperature of 100-150 ° C, which significantly reduces their viscosity and thus prevents the formation of highly condensed compounds and zakoksovannost This heat exchanger is heated with steam exiting from the steam turbine -. Step 3 (represented in Figure 3.).
Пар, подаваемый в блок конверсии, должен быть перегретым и иметь температуру порядка 450°C, так как технологический пар является насыщенным, то он нагревается до данной температуры в пароперегревателе за счет тепла, выделяющегося при горении части продуктов конверсии, при этом изначально вода проходит через водоподготовку (поз. 9 на фиг. 3).The steam supplied to the conversion unit must be superheated and have a temperature of about 450 ° C, since the process steam is saturated, it is heated to a given temperature in the superheater due to the heat generated during the combustion of some of the conversion products, while initially the water passes through water treatment (
Конденсат пара, получаемый на выходе из данного теплообменника, подается на охлаждение блока конверсии.The steam condensate obtained at the outlet of this heat exchanger is supplied to cool the conversion unit.
Низкотемпературная плазма образуется с помощью электрической дуги в специальном устройстве - генераторе низкотемпературной плазмы (или электродуговом подогревателе), которое называется плазмотроном (поз. 10 на фиг. 2), который включает в себя основной и резервный блоки (поз. 11, 12 на фиг. 2). Электрическая дуга образуется между полым катодом, выполненным из тугоплавкого материала (например, вольфрама), и медным водоохлаждаемым анодом, выполненным в форме сопла. Постоянный ток поступает от выпрямителя. Анод, как и вся установка, заземлен. Между электродами расположен изолятор. Плазмообразующий газ подается внутрь плазмотрона в виде тангенциально закрученного потока, что заставляет дугу перемещаться по поверхности анода и стабилизирует ее. В качестве плазмообразующего газа используется водяной пар. После смешения потоков плазмообразующего газа и ОСМ в верхней части реактора, под действием высоких температур в реакционной зоне осуществляется конверсия ОСМ. Состав продуктов конверсии представлен газовой и конденсированной фазами. Основные целевые продукты в газовой фазе - оксид углерода и водород, концентрация которых и соотношение между собой колеблются в зависимости от среднемассовой температуры в реакционной зоне и соотношения плазмообразующий газ: сырье.A low-temperature plasma is formed using an electric arc in a special device - a low-temperature plasma generator (or electric arc heater), which is called a plasmatron (pos. 10 in Fig. 2), which includes the main and backup units (pos. 11, 12 in Fig. 2). An electric arc is formed between a hollow cathode made of a refractory material (for example, tungsten) and a water-cooled copper anode made in the form of a nozzle. Direct current comes from the rectifier. The anode, like the entire installation, is grounded. An insulator is located between the electrodes. The plasma-forming gas is fed into the plasma torch in the form of a tangentially swirling flow, which causes the arc to move along the surface of the anode and stabilizes it. As the plasma-forming gas, water vapor is used. After mixing the flows of the plasma-forming gas and the OSM in the upper part of the reactor, the OSM is converted under the influence of high temperatures in the reaction zone. The composition of the conversion products is represented by the gas and condensed phases. The main target products in the gas phase are carbon monoxide and hydrogen, the concentration of which and the ratio between them fluctuate depending on the average mass temperature in the reaction zone and the ratio of plasma-forming gas: raw materials.
Отходящие продукты конверсии охлаждаются от 950°C до 100°C, проходя через котел-утилизатор (поз. 3 на фиг. 1)(поз. 16 на фиг. 4) (стадия 4, представлена на фиг. 4), где отдают большую часть энергии. Пар высокого давления (3.0 МПа) подается на паровую турбину (поз. 14 на фиг. 4) для выработки электрической энергии (поз. 4 на фиг. 1), количество которой покрывает потребность в питании плазмотронов на 41-47%. После чего «мятый» пар, проходя через конденсатор (поз. 15 на фиг. 4), возвращается в котел-утилизатор. При этом получаемая электрическая энергия поступает в систему электроснабжения плазмотрона (поз. 13 на фиг. 4).Conversion waste products are cooled from 950 ° C to 100 ° C, passing through a waste heat boiler (pos. 3 in Fig. 1) (pos. 16 in Fig. 4) (stage 4, presented in Fig. 4), where a large part of the energy. High-pressure steam (3.0 MPa) is supplied to a steam turbine (pos. 14 in Fig. 4) to generate electric energy (pos. 4 in Fig. 1), the amount of which covers the need for power supply of plasmatrons by 41-47%. After that, the “crushed” steam, passing through the condenser (pos. 15 in Fig. 4), returns to the waste heat boiler. In this case, the received electric energy enters the power supply system of the plasma torch (
После котла-утилизатора технологический газ, с температурой 100°C и давлением 0,1 МПа, поступает в экономайзер (поз. 17 на фиг. 4), где охлаждается до 30°C, и далее - на стадию очистки и осушки газа (поз. 5 на фиг. 1) (блок очистки технологического газа - стадия 5, представлен на фиг. 5).After the recovery boiler, the process gas, with a temperature of 100 ° C and a pressure of 0.1 MPa, enters the economizer (pos. 17 in Fig. 4), where it is cooled to 30 ° C, and then to the gas purification and drying stage (pos. 5 in Fig. 1) (process gas purification unit - stage 5, shown in Fig. 5).
Конденсируемая фаза, образующаяся в реакторе, рециркулирует через отверстие полого катода, далее смешиваясь с потоком реакционной смеси, что дает возможность концентрирования металлов и их оксидов благодаря многократной высокотемпературной обработке. На стадии извлечения металлов традиционными способами извлекаются ценные цветные и редкие металлы из шлаковых остатков (поз.6 на фиг. 1).The condensed phase formed in the reactor is recirculated through the hole of the hollow cathode, then mixed with the flow of the reaction mixture, which makes it possible to concentrate metals and their oxides due to multiple high-temperature processing. At the stage of metal extraction by traditional methods, valuable non-ferrous and rare metals are extracted from slag residues (item 6 in Fig. 1).
Далее следует стадия осушки и очистки от CO2 и H2S газообразных продуктов конверсии (представлена на фиг. 5) (поз. 5 на фиг. 1). Для удаления остатков пыли технологический газ, нагнетаемый газодувными машинами (поз. 19 на фиг. 5), поступает в насадочную промывочную колонну (поз. 20 на фиг. 5), после чего отправляется на абсорбцию CO2 (поз. 21 на фиг. 5). Абсорбцию осуществляют водой при температуре 30°C. Абсорбированный СО2, поступает на десорбцию (поз. 22 на фиг. 5), после чего направляется в плазмохимический блок.The next step is the drying and purification of CO 2 and H 2 S gaseous conversion products (presented in Fig. 5) (item 5 in Fig. 1). To remove dust residues, the process gas injected by gas-blowing machines (pos. 19 in Fig. 5) enters the packed wash column (pos. 20 in Fig. 5), after which it is sent for CO 2 absorption (pos. 21 in Fig. 5) ) The absorption is carried out with water at a temperature of 30 ° C. Absorbed CO 2 is supplied to desorption (pos. 22 in Fig. 5), after which it is sent to the plasma chemical unit.
После абсорбции диоксида углерода газовый поток поступает на сероочистку (поз. 23 на фиг. 5). Очистка осуществляется МЭА. После очистки содержание серосодержащих соединений колеблется в районе 0,0008%, что соответствует норме. Очистка газа от примесей вредных компонентов. Такая очистка осуществляется с целью удаления примесей, не допустимых в дальнейшей переработке синтез-газа.After the absorption of carbon dioxide, the gas stream enters the desulfurization (item 23 in Fig. 5). Cleaning is carried out by the IEA. After cleaning, the content of sulfur-containing compounds varies in the region of 0.0008%, which corresponds to the norm. Gas purification from impurities of harmful components. Such purification is carried out in order to remove impurities that are not permissible in the further processing of synthesis gas.
Далее технологический газ, очищенный от посторонних газов, направляется на осушку (поз. 25 на фиг. 5). Осушка ведется в вертикальных колоннах, заполненных ДЕГ (диэтиленгликоль) (поз. 24 на фиг. 5). Эффективность осушки составляет порядка 99,9%. В зависимости от способа регенерации концентрация гликоля может составлять 97,50-99,95%, температура газа, поступающего на осушку, - от 20 до 30°C.Next, the process gas, purified from extraneous gases, is sent for drying (pos. 25 in Fig. 5). Drying is carried out in vertical columns filled with DEG (diethylene glycol) (
Таким образом, разработанная схема представляет собой комплексную переработку, внутри которой происходит максимальное использование вторичных сырьевых и энергетических потоков, что позволяет снизить энергетические и сырьевые затраты. В данной работе предложен комплексный подход к решению проблем переработки промышленных отходов, а именно отработанных смазочных масел, позволяющий максимально использовать сырье и энергию и соответственно сберечь как энергетические, так и материальные ресурсы, что в настоящее время очень важно согласно тенденциям развития химических процессов.Thus, the developed scheme is a complex processing, inside of which the maximum use of secondary raw materials and energy flows occurs, which allows to reduce energy and raw materials costs. This paper proposes a comprehensive approach to solving the problems of processing industrial waste, namely waste lubricating oils, which makes it possible to maximize the use of raw materials and energy and accordingly save both energy and material resources, which is currently very important according to the trends in the development of chemical processes.
ПримерыExamples
Пример 1Example 1
Из результатов термодинамического анализа при соотношении потоков сырья и плазмообразующего газа, равном 1:1, и температуре равновесной смеси - 927°C получены следующие технологические показатели (таблица 1).From the results of thermodynamic analysis, when the ratio of the flows of raw materials and plasma-forming gas is 1: 1 and the temperature of the equilibrium mixture is 927 ° C, the following process indicators are obtained (table 1).
Таблица 1Table 1
Технологические показатели процесса плазменной паровой конверсии при соотношении сырье : плазмообразующий газ, равном 1:1, давлении 0,1 МПа, начальной температуре сырья 150°С и температуре равновесной смеси - 927°СTechnological parameters of the plasma steam conversion process with the ratio of raw materials: plasma forming gas equal to 1: 1, pressure 0.1 MPa, initial feed temperature 150 ° C and the temperature of the equilibrium mixture - 927 ° C
Пример 2Example 2
Из результатов термодинамического анализа при соотношении потоков сырья и плазмообразующего газа, равном 1:2, и температуре равновесной смеси - 927°C получены следующие технологические показатели (таблица 2).From the results of thermodynamic analysis with the ratio of the flows of raw materials and plasma-forming gas equal to 1: 2, and the temperature of the equilibrium mixture - 927 ° C, the following process indicators were obtained (table 2).
Таблица 2table 2
Технологические показатели процесса плазменной паровой конверсии при соотношении сырье : плазмообразующий газ, равном 1:2, давлении 0,1 МПа, начальной температуре сырья 150°C и температуре равновесной смеси - 927°CTechnological parameters of the plasma steam conversion process with the ratio of raw materials: plasma forming gas equal to 1: 2, pressure 0.1 MPa, initial feed temperature 150 ° C and the temperature of the equilibrium mixture - 927 ° C
Пример 3Example 3
Из результатов термодинамического анализа при соотношении потоков сырья и плазмообразующего газа, равном 1:2, и температуре равновесной смеси - 827°C получены следующие технологические показатели (таблица 3).From the results of thermodynamic analysis, with the ratio of the flows of raw materials and plasma-forming gas equal to 1: 2, and the temperature of the equilibrium mixture - 827 ° C, the following process indicators were obtained (table 3).
Пример 4Example 4
Из результатов термодинамического анализа при соотношении потоков сырья и плазмообразующего газа, равном 1:2, и температуре равновесной смеси - 1027°C получены следующие технологические показатели (таблица 4).From the results of thermodynamic analysis with the ratio of the flows of raw materials and plasma-forming gas equal to 1: 2, and the temperature of the equilibrium mixture - 1027 ° C, the following process indicators were obtained (table 4).
Пример 5Example 5
Фиксируя соотношение сырье : плазмообразующий газ на уровне значения 1:2 и температуру равновесной смеси на уровне 1027°C, но изменяя начальную температуру ОСМ, получим следующие технологические показатели при начальной температуре сырья, равной 100°C (таблица 5).Fixing the ratio of raw materials: plasma-forming gas at the level of 1: 2 and the temperature of the equilibrium mixture at 1027 ° C, but changing the initial temperature of the OSM, we obtain the following technological parameters at the initial temperature of the raw material equal to 100 ° C (table 5).
Пример 6Example 6
Фиксируя соотношение сырье : плазмообразующий газ на уровне значения 1:2, начальную температуру сырья на уровне 150°C, температуру равновесной смеси на уровне 1027°C, но изменяя давление в системе, получим следующие технологические показатели при давлении 0,13 МПа (таблица 6).Fixing the ratio of raw materials: plasma-forming gas at a level of 1: 2, the initial temperature of the raw material at 150 ° C, the temperature of the equilibrium mixture at 1027 ° C, but changing the pressure in the system, we obtain the following process parameters at a pressure of 0.13 MPa (table 6 )
Предлагаемый способ позволяет перерабатывать жидкие техногенные углеводородсодержащие отходы в ценные целевые продукты с высокой степенью конверсии сырья, минимальным вредом для окружающей среды, а также вырабатывать тепловую и электрическую энергию, идущую на внутренние технологические нужды.The proposed method allows to process liquid technogenic hydrocarbon-containing wastes into valuable target products with a high degree of conversion of raw materials, minimal harm to the environment, and also generate thermal and electric energy that is used for internal technological needs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014118509/04A RU2562252C1 (en) | 2014-05-07 | 2014-05-07 | Method of processing of hydrocarbons containing raw material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014118509/04A RU2562252C1 (en) | 2014-05-07 | 2014-05-07 | Method of processing of hydrocarbons containing raw material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2562252C1 true RU2562252C1 (en) | 2015-09-10 |
Family
ID=54073582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014118509/04A RU2562252C1 (en) | 2014-05-07 | 2014-05-07 | Method of processing of hydrocarbons containing raw material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2562252C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2213766C1 (en) * | 2002-06-17 | 2003-10-10 | Институт теоретической и прикладной механики СО РАН | Method of generating synthesis gas from plastic waste and installation |
| US20120031232A1 (en) * | 2010-08-03 | 2012-02-09 | Xiaodi Huang | Method and Apparatus For Coproduction of Pig Iron and High Quality Syngas |
| RU2458966C1 (en) * | 2011-04-27 | 2012-08-20 | Учреждение Российской академии наук Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН (ИТПМ СО РАН) | Method of processing organic material (versions) |
-
2014
- 2014-05-07 RU RU2014118509/04A patent/RU2562252C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2213766C1 (en) * | 2002-06-17 | 2003-10-10 | Институт теоретической и прикладной механики СО РАН | Method of generating synthesis gas from plastic waste and installation |
| US20120031232A1 (en) * | 2010-08-03 | 2012-02-09 | Xiaodi Huang | Method and Apparatus For Coproduction of Pig Iron and High Quality Syngas |
| RU2458966C1 (en) * | 2011-04-27 | 2012-08-20 | Учреждение Российской академии наук Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН (ИТПМ СО РАН) | Method of processing organic material (versions) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101599374B1 (en) | Process and system for conversion carbon dioxide to carbon monoxide | |
| JP6652694B2 (en) | Plasma arc furnace and applications | |
| KR101609809B1 (en) | Method and device for biomass gasification by cycling of carbon dioxide without oxygen | |
| CZ2004440A3 (en) | A method for controlling the temperature of an input fuel of a combustion turbine to achieve a maximum energy output | |
| RU2010111716A (en) | SYSTEMS AND METHODS FOR PRODUCING SYNTHETIC HYDROCARBON COMPOUNDS | |
| Tamošiūnas et al. | A cleaner production of synthesis gas from glycerol using thermal water steam plasma | |
| RU2225452C2 (en) | Combined system for direct reduction of iron | |
| Tamošiūnas et al. | Waste glycerol gasification to syngas in pure DC water vapor arc plasma | |
| CN101550055B (en) | A post treatment process containing a fast gas-solid separation structure after plasma coal cracking | |
| WO2013094382A1 (en) | Method and device for producing synthetic gas and method and device for synthesizing liquid fuel | |
| RU2004101734A (en) | MAGNETO-HYDRODYNAMIC METHOD FOR PRODUCING ELECTRIC ENERGY AND SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| Messerle et al. | Solid fuel plasma gasification | |
| RU2233312C1 (en) | Method of production of synthesis gas from water-and-carbon suspension | |
| EA008269B1 (en) | A method of converting coal into fuels | |
| RU2562252C1 (en) | Method of processing of hydrocarbons containing raw material | |
| CN105745402B (en) | Method for energy conversion by recovering energy carriers in a cycle process of a heat engine | |
| JP2005068435A (en) | Method and plant for producing decontaminated synthesis gas from feedstock rich in organic matter with high efficiency | |
| CN106829861A (en) | A kind of method that waste coke-stove gas self-heating partial oxidation produces synthesis gas | |
| EP2690162B1 (en) | Equipment for treating gases and use of said equipment for treating a synthesis gas contaminated with tars | |
| RU2699124C1 (en) | Plasma-chemical synthesis gas production method and installation for its implementation | |
| CN108485709B (en) | Gas making process of partial chilling gasification | |
| RU2504443C1 (en) | Method of plasma-catalytic processing of solid domestic wastes | |
| CN108504386A (en) | The heavy oil solid thermal carriers millisecond pyrolytic process strengthened based on small molecule hydrocarbon activation | |
| Artemov et al. | Catalytic transformations of gaseous products of plasma treatment of solid wastes and hydrocarbon raw materials | |
| EP2801757A1 (en) | Energy generating complex |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170508 |