一种回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置的制作方法

专利名称：一种回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及回收利用的环保设备技术领域，特别是涉及一种回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置。
背景技术：
由于油水混合物(如废机油)中存在含氧、氮、硫的有机化合物及化学添加剂，若将油水混合物丢弃或燃烧，或者炼制化工原料和提炼劣质矿物油，不仅造成能源的极大浪费，而且会造成严重的环境再污染(燃烧会产生大量S0X、NOx等硫化物及氮氧化物)。目前油水混合物(如废机油)再生处置的工艺基本包括净化、精制和再炼制；净化相当于简易再生，只是通过沉降、离心、过滤、絮凝等物理过程脱去废水中的水、机械杂质和胶状物等，净化后的产品只能用来做低档润滑用；精制是在净化的基础上加入适当添加剂进行化学精制或吸附精制，精制后的产品用做金属加工液、非苛刻条件下使用的润滑油、脱膜油、燃料或道路油等；再炼制是包括蒸馏、催化裂解、焦化等工艺的再生流程，利用废机油再生提炼汽油和柴油，或其它燃料油。从经济效益角度出发，目前大部分采用精制和再炼制工艺。但因为再生油的应用要求，大多数装置都需要进行严格吸附或过滤及加入添加剂反应等，以除去油水混合物(如废机油)中的各类杂质。而且润滑油本身就是常压塔出来的侧线产品，馏分比较重，如果用来做汽油柴油的话很容易造成发动机气缸及火花塞结碳堵塞，损坏发动机。目前油水混合物(如废机油)精制提炼采用的方法一酸-白土法。其添加原料为硫酸、碳酸钠和白土，然而废机油再生过程经过酸洗的磺化反应和碱洗的中和反应会增加废渣中硫的含量，生成相当数量的三废产物(酸渣、酸气和废水)，酸渣遇高温分解时产生的硫化物更加重了对环境的污染，硫酸同时会破坏废机油的有效成分，如果提取为柴油或汽油后再次应用会对机械和动力造成腐蚀，而且其性能指标尤其是燃烧值下降；而白土除杂时搅拌加热，会增加油损失和油氧化，残渣中吸附的各类金属及其氧化物和碳化物，以及酸渣、碱渣和白土渣，不经处理会使土壤污染加重。同时，此方法虽然使废机油再生利用，但同时对环境造成二次污染，这样产出的产品难以达到国家相关标准，长期存放会重新被氧化。目前废机油精制提炼采用的方法二溶剂处理法。采用活性炭、活性氧化铝、硅胶粉和过滤砂等强吸附剂，或由硫酸溶液、硫酸铝溶液、硅酸钠和氨水等混合后，经过老化、干燥、清洗再烘烤，制成成品吸附剂，对废油中的酸、微粒碳、金属、水分和胶质等物质进行吸附，去除油中的有害物质，过程为自然沉淀一吸附一过滤一调和一成品油。但此方法的各种吸附剂在废油再生中综合效果理想的并不多，而且价格很高，吸附剂和过滤剂最终变为各种形式的废渣，需要再次处置，其中吸附和过滤各种金属及氧化物和碳化物杂质对环境二次污染加重。目前废机油再炼制采用的方法一蒸馏再生工艺。蒸馏使根据废机油中各类烃分子沸点不同，利用加热炉、分馏塔等设备将废机油多次部分汽化和部分冷凝，以达到分离的目的，从而制得汽油、煤油和柴油，一般35-200°C的为直馏汽油馏分，175-300°C的为煤油馏分，200-350 V的为柴油馏分，最后残渣为浙青质、添加剂、金属等杂质的混合物。因为机油中含有各种添加剂，这些添加剂是含有硫、磷、氮、氯、氧及少量金属盐类的化合物，虽然通过蒸馏过程的加热处理，绝大部分添加剂可以被破坏，但是蒸馏过程的温度控制和汽化界面控制难度很大，其添加剂不可避免会产生小分子氧化物及其它杂质，混入再生的汽油和柴油，也可能在蒸馏装置管路结垢，此类添加剂与汽油和柴油中的添加剂差别很大，对再生油的利用非常不利；同时蒸馏后产生的残渣如果不进行再处理便进行燃烧，对环境还会产生严重的二次污染；而且蒸馏再生的生产工艺复杂，设备投资大，而且机油本身就是已经提炼过汽油、柴油后的重组分，用来再次提炼产生的汽油和柴油会很少，回收效率非常低。目前废机油再炼制采用的方法二通过热裂解、催化裂解、加氢裂解等工艺。但热裂解产品中含有很多不饱和烃，稳定性不好，而且热裂解中的缩合反应会使加热炉的管道中严重结焦，由于此技术落后，很少发展，正逐渐被淘汰；催化裂解的产品不饱和烃含量少， 化学稳定性好，是目前废机油再炼制普遍采用的方法。但是由于废机油中含有很多金属杂质，如果不经过有效的过滤和吸附处理，会使金属沉积在催化剂表面，污染催化剂，出现裂解不完全的现象；同时催化剂再生时会产生SOx和N0X，对环境造成二次污染，对于残渣和裂解气的应用，仅局限于简单填埋和燃烧，从经济角度考虑，缺少有效的无害化处置措施；力口氢裂解虽然技术上先进、产品回收率高，质量好，灵活性大，但设备复杂，需要在高压条件下裂解，生产条件苛刻，而且需要大量氢气，投资也大，技术经济上受很大限制。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，其能够环保低能耗、高效率地气化油水混合物。为实现本实用新型目的而提供的一种回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，包括进料单元，主反应釜单元，气体压缩单元，余热回收发电单元；所述进料单元通过管道连接主反应釜单元；进料单元将过滤后的油水混合物输入到主反应爸单元；所述气体压缩单元和余热回收发电单元分别通过管道连接到主反应釜单元；在主反应釜单元的高温电弧区域对油水混合物反应后产生的清洁可燃气体收集到气体压缩单元；在主反应釜单元的高温电弧区域反应后得到的高温混合液体输出到余热回收发电单元进行余热回收发电。较优地，所述的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，还包括通过管道连接到气体压缩单元的气体罐装单元，所述气体压缩单元通过管道连接到气体罐装单元，将收集到的清洁可燃气体经过过滤、干燥、压缩后输出到气体罐装单元进行罐装处理。较优地，所述进料单元包括依次以管道连接的过滤器和进料泵，管道上设有阀门；所述进料泵为高压高扬程多级离心泵。较优地，所述主反应釜单元，包括主反应釜，整流器，热交换器，循环泵及液位计；所述主反应釜包括电机、电极；所述循环泵为单级高温离心泵。较优地，所述气体压缩单元包括依次通过管道连接的汽液分离器、一级储气罐、高压过滤器、二级储气罐、干燥机、压缩机。较优地，所述余热回收发电单元包括以管道连接的余热锅炉、一级闪蒸器和二级闪蒸器、汽轮机、汽轮发电机和凝汽器。较优地，所述气体罐装单元，包括连接在管道上的安全阀组件及氢气瓶。本实用新型的有益效果是本实用新型的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处 理装置，其低能耗、高效率地气化任何油水混合物(如废机油)，通过气化产生以清洁燃料气体这种新能源为主要成分的混合气体,气体的应用与传统的燃料油有本质的区别，因此油水混合物(如废机油)在反应前和反应中无须任何预处理和添加剂，系统组成简单易操作，最大程度避免了反应时其它杂质的再污染。同时伴随产生一定数量的可利用热量；而剩余残渣以稳定的高碳化颗粒为主要成分，其中的重金属杂质被钝化，无污染，可直接利用。

图I是本实用新型的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置结构示意图；图2是图I中主反应爸结构示意图；图3是图I中背压阀结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图I所示，本实用新型实施例的一种回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，包括进料单元I，主反应釜单元2，气体压缩单元3，余热回收发电单元4。所述进料单元I通过管道连接主反应釜单元2，进料单元I将过滤后的油水混合物输入到主反应爸单元2 ；所述油水混合物包括但不限于发电厂、汽修厂、加油站、金属加工厂、码头等场所排放的油水混合废液。所述气体压缩单元3和余热回收发电单元4分别通过管道连接到主反应釜单元2 ；主反应釜单元2经高温电弧对油水混合物反应后产生的清洁可燃气体收集到气体压缩单元3 ;主反应爸单元2高温电弧反应后得到的高温混合液体输出到余热回收发电单元4进行余热回收发电。较佳地，本实用新型实施例的一种回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，还包括通过管道连接到气体压缩单元3的气体罐装单元5,所述气体压缩单元3通过管道连接到气体罐装单元5，将收集到的清洁可燃气体经过过滤、干燥、压缩后输出到气体罐装单元5进行罐装处理。本实用新型实施例的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置为全处理模式，即油水混合物(如废机油)通过装置后被完全转化为清洁燃料气体、热量和少部分高碳化颗粒，运行时油水混合物(如废机油)经进料单元循环不断地进入主反应釜单元，新燃料气体持续不断被收集，产生的热量通过热交换器回收用于发电。较佳地，作为一种可实施方式，所述进料单元I包括依次以管道连接的过滤器11和进料泵12，管道上设有多个阀门13。当油水混合物(如废机油)通过过滤器11后，大的固体杂质颗粒被阻挡在外，过滤后的油水混合物(如废机油)由过滤器11出口排出进入进料泵12。油水混合物(如废机油)经进料泵12从主反应釜单元2的底部进料口进入主反应釜单元2。较佳地，所述进料泵12为高压高扬程多级离心泵；所述离心泵配置变频器(未示出)，离心泵的叶轮材质为黄铜。较佳地，作为一种可实施方式，所述主反应釜单元2，包括主反应釜21，整流器22， 热交换器23，循环泵24及液位计25。如图2所示,所述主反应爸包括电机211、电极212。所述主反应釜21的电机211电连接电极212，用来调整电极212的位置，外部动力电通过整流器22使交流电转变为直流电并接通主反应釜内电极212，使反应釜内电极间产生高温、强电流、高磁场和强烈紫外线的高温电弧，当油水混合物(如废机油)完全通过高温电弧区域时，油水混合物(如废机油)中的悬浮杂质被碳化，同时产生了新的清洁燃料气体，气体经液体冷却逐渐转化为气泡脱离液体表面进入气体层，燃料气体被电弧持续不断地从电极顶端移走并收集进入气体压缩单元3，剩余的固体碳化颗粒沉淀后通过过滤网收集，再次利用生产电极。本发明实施例中，使用液位计25对主反应釜21内的液位进行自动和手动控制，以满足连续工作的进料要求。经过处理的高温油水混合物(如废机油)残留液体从主反应釜底部排放口排出进入热交换器23，经热交换器23进行余热交换给余热回收发电单元4回收余热后，经循环泵24输送至主反应釜21顶端进料口，进行再次循环处理，直至全部转化为燃料气体和碳化颗粒。较佳地，所述循环泵24为单级高温离心泵。较佳地，作为一种可实施方式，所述气体压缩单元3包括依次通过管道连接的汽液分离器31、一级储气罐32、高压过滤器33、二级储气罐34、干燥机35、压缩机36。较佳地，所述汽液分离器31为折流挡板汽液分离器。清洁燃料气体从主反应釜21内的气体层首先进入汽液分离器31，气体中夹带的水蒸汽在进入汽液分离器31时瞬间扩大管道半径，并经多级折流板降温，使气体中夹带的水蒸汽进一步凝结，液滴碰撞聚结于汽液分离器底部回流至反应釜，气体继续上升进入一级储气罐32。较佳地，一级储气罐32与二级储气罐34之间安装高压过滤器33 ；较佳地，所述高压过滤器33是材质为304L或316L不锈钢的高压过滤器，经高压过滤器33过滤后气体中的颗粒尺寸达到I μ m以下，以保护干燥机35、压缩机36的正常工作和运转，保证工艺过程的稳定和安全。较佳地，所述高压过滤器33和一级储气罐32之间还连接有背压阀37。如图3所示，作为一种可实施方式，为维持主反应釜压力运行平稳，主反应釜内的气体需要通过背压阀37控制来维持主反应釜37内压力稳定；较佳地，背压阀37通过背压阀的弹簧的弹力来工作，当一级储气罐32的压力小于设定压力时，背压阀的膜片在弹簧作用下堵塞背压阀的管路，此时一级储气罐32压力逐渐上升大于设定压力时，膜片压缩弹簧而管路接通，气体通过背压阀37进入二级储气罐34。气体进入压缩机36前需经过干燥机35进行处理，经过预冷和再热过程，使气体中水蒸汽气凝聚进一步减少气体中水蒸汽的含量，以提高压缩后气体的质量，同时降低压缩机能耗，避免压缩气体在突然膨胀时由于温降而析出水分会对压缩机产生冲击和锈蚀。达到装置设定压力的气体经干燥后进入压缩机36，所述压缩机36根据进气和出气的压力设定值运行，出气压力的设定取决于气瓶的最大存储压力值；进气压力的设定取决于压缩比和出气压力的要求，由干燥机35进气端的调节阀(未示出)来调节。所述气体压缩单元3的压缩机的出气压力设定要根据气体罐装单元5的氢气瓶的最大存储压力及时调整，气体罐装单元5的氢气瓶达到最大压力后压缩机自动关闭，并转向下一个气瓶进行灌装，氢气瓶压力低于最大值时，压缩机重新启动。·较佳地，所述压缩机36为氢气压缩机或天然气压缩机。所述余热回收发电单元4包括以管道连接的余热锅炉41、一级闪蒸器42和二级闪蒸器43、汽轮发电机44和凝汽器45。主反应釜21底部排出的经过电弧高温反应后得到的剩余高温油水混合液体进入热交换器23，将热量交换给进入余热锅炉41的水，同时经冷却的废油液体重新进入主反应釜21再次循环，从根本上利用了装置产生的热能。较佳地，所述余热锅炉41为卧式余热锅炉，燃料气体流动的方向为水平流动。汽轮发电机44是用具有预设温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机，具有一定温度和压力的蒸汽通入喷嘴膨胀加速，此时蒸汽压力、温度降低，速度增加，蒸汽热能转化为动能，具有较高速度的蒸汽由喷嘴流出，进入动叶片流道，在弯曲的动叶片流道内改变气流方向，给动叶片以冲击力，产生了使叶轮旋转的力矩带动主轴旋转输出机械功，热能—动能一机械能这样的能量转换过程，构成了汽轮发电机做功的基本单元称为级。较佳地，本装置采用的汽轮发电机为五级凝汽式汽轮发电机，即进入汽轮机做功的蒸汽除少量泄露夕卜，大部分排入凝汽器形成凝结水重新参与热力循环。凝汽器45热水井内的凝结水由水泵输入至二级闪蒸器43出水箱，与一级闪蒸器41出水汇合，通过热交换器23(水-水换热器)升温至30°C后经余热锅炉的给水泵升压进入余热锅炉41加热，经加热的饱和水(190°C)分二路分别送至锅炉汽包和一级闪蒸器41内，进入汽包内的水在余热锅炉41内循环受热，最终产生更高温度和一定压力的过热蒸汽作为主蒸汽进入汽轮发电机44内做功，进入闪蒸器内的高温水通过闪蒸器产生一定压力下的饱和蒸汽进入汽轮发电机44第三级后做功；而一级闪蒸器42的出水作为二级闪蒸器43内饱和蒸汽的热源，二级闪蒸器43内蒸出的饱和蒸汽送入汽轮发电机44第五级后做功，做过功后的乏汽经过凝汽器冷凝后形成凝结水重新参与热力循环，生产过程中消耗掉的水是由纯水装置(未示出)制取的纯水经换热器由补水泵打入热水井。较佳地，所述汽轮发电机44为汽轮机驱动的卧式无刷励磁全封闭式三相交流同步发电机。较佳地，作为一种可实施方式，所述气体罐装单元5，包括连接在管道上的安全阀组件51及氢气瓶52。较佳地，所述管道为采用氩弧焊做底焊的无缝高压钢管。较佳地，所述安全阀组件51为黄铜材质配置不锈钢弹簧开关。安全阀组件51在弹簧作用下处于常闭状态，安全阀组件51开启的压力设定值依据氢气瓶52最大压力设定，当管道内气体超过设定值时，安全阀组件51通过弹簧作用自动开启，通过向装置外排放气体防止管道内气体压力超过规定值，确保装置安全运行。本实用新型实施例的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，突破了传统油水混合物(如废机油)再生为燃料油的工艺理念，无需脱杂、过滤、吸附等预处理过程，无需任何添加剂，其主要生成物——清洁燃料气体，可以替代天然气，或者替代工厂用的乙炔用于金属切割和焊接，或者用于金属冶炼的还原气。本装置的生成物组成为清洁燃料气体；热量；无污染高碳化颗粒。 本实用新型实施例的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置的主要产物为气体，气体的应用与传统的燃料油有本质的区别，因此油水混合物(如废机油)在反应前和反应中无须任何预处理和添加剂，整个装置组成简单易操作，最大程度避免了反应时其它杂质的再污染。本实用新型实施例的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置产生新能源-清洁燃料气体比传统的燃料油环保、高效，并且应用广泛。经测试，本实用新型的装置产生的燃料气体具有如下环保特点I、清洁燃料气体中含60%的等离子态氢结构。2、清洁燃料气体中不含碳氢结构，燃烧时不会产生二垩英。3、清洁燃料气体中不含硫，燃烧时不会产生S0X。4、清洁燃料气体燃烧排放物中含有15%的氧气。5、清洁燃料气体燃烧排放物中CO2含量仅为汽油燃烧释放CO2的50%左右，仅为天然气燃烧释放CO2的35%左右。6、清洁燃料气体燃烧排放物中CO含量仅为汽油燃烧释放CO的13%左右，仅为天然气燃烧释放CO的5%左右。同时，本实用新型实施例的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置具有低能耗、高效率的特性低能耗本实用新型的反应釜单元中伴随新燃料气体产生时液体产生的热量经过换热器回收，用于系统中汽轮发电机发电，余热的发电效率如果按14%计算，整个装置耗电中30%来自系统内余热回收发电。高效率本实用新型的装置是利用油水混合物(如废机油)等低成本原料，以较低的能耗，再生具有较高能量和产量及环保价值的新能源和热量。从实验数据显示如果本装置每天处理的废机油为100吨(含水30% )，则每年产生的清洁燃料气体为3000万立方米，气体生成的耗电为3. 75Kwh/Nm3，其应用价值为I.每年的产气量可以替代同等体积的天然气，但是在燃烧产物中可以减少65%左右的CO2排放，增加15%左右的氧气排放。2.每年的产气量可以替代乙炔或丙烷2000万瓶。3.新燃料气体的闪点为_18°C，不易爆炸，无泄漏，存储安全，节省了安全成本。[0079]4.每年的产气量的动力可以替代同等体积的汽油动力。 最后应当说明的是，很显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。
权利要求1.一种回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，其特征在于，包括进料单元，主反应爸单元,气体压缩单元,余热回收发电单元； 所述进料单元通过管道连接主反应釜单元；进料单元将过滤后的油水混合物输入到主反应爸单元； 所述气体压缩单元和余热回收发电单元分别通过管道连接到主反应釜单元；在主反应釜单元的高温电弧区域对油水混合物反应后产生的清洁可燃气体收集到气体压缩单元；在主反应釜单元的高温电弧区域反应后得到的高温混合液体输出到余热回收发电单元进行余热回收发电。
2.根据权利要求I所述的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，其特征在于，还包括通过管道连接到气体压缩单元的气体罐装单元，所述气体压缩单元通过管道连接到气体罐装单元，将收集到的清洁可燃气体经过过滤、干燥、压缩后输出到气体罐装单元进行罐装处理。
3.根据权利要求I或2所述的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，其特征在于，所述进料单元包括依次以管道连接的过滤器和进料泵，管道上设有阀门； 所述进料泵为高压高扬程多级离心泵。
4.根据权利要求I或2所述的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，其特征在于，所述主反应釜单元，包括主反应釜，整流器，热交换器，循环泵及液位计； 所述主反应爸包括电机、电极； 所述循环泵为单级高温离心泵。
5.根据权利要求I或2所述的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，其特征在于，所述气体压缩单元包括依次通过管道连接的汽液分离器、一级储气罐、高压过滤器、二级储气罐、干燥机、压缩机。
6.根据权利要求5所述的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，其特征在于，所述汽液分离器为折流挡板汽液分离器； 所述高压过滤器是材质为304L或316L不锈钢的高压过滤器； 所述高压过滤器和一级储气罐之间还连接有背压阀。
7.根据权利要求I或2所述的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，其特征在于，所述余热回收发电单元包括以管道连接的余热锅炉、一级闪蒸器和二级闪蒸器、汽轮机、汽轮发电机和凝汽器。
8.根据权利要求7所述的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，其特征在于，所述余热锅炉为卧式余热锅炉； 所述汽轮发电机为汽轮机驱动的卧式无刷励磁全封闭式三相交流同步发电机。
9.根据权利要求2所述的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，其特征在于，所述气体罐装单元，包括连接在管道上的安全阀组件及氢气瓶。
10.根据权利要求9所述的回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，其特征在于，所述管道为采用氩弧焊做底焊的无缝高压钢管；所述安全阀组件为黄铜材质配置不锈钢弹簧开关。
专利摘要本实用新型公开一种回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，包括回收油水混合物制备清洁可燃气体的处理装置，包括进料单元，主反应釜单元，气体压缩单元，余热回收发电单元；所述进料单元通过管道连接主反应釜单元；进料单元将过滤后的油水混合物输入到主反应釜单元；所述气体压缩单元和余热回收发电单元分别通过管道连接到主反应釜单元；在主反应釜单元的高温电弧区域对油水混合物反应后产生的清洁可燃气体收集到气体压缩单元；在主反应釜单元的高温电弧区域反应后得到的高温混合液体输出到余热回收发电单元进行余热回收发电。其能够环保低能耗、高效率地气化油水混合物。
文档编号C10M175/00GK202786168SQ20122015210
公开日2013年3月13日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日
发明者冯晓红 申请人:派石新能源技术开发(北京)有限公司