CN1177624A - 从废油再生燃料油的装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种从废油再生燃料油的装置和方法。该装置包括热裂化装置,用来裂化高沸点的烃物料成为较轻的低沸点的物质以便从粘性物质分离烃蒸汽产物;冷凝器/换热器,用来冷凝烃蒸汽产物成为液态烃;燃料稳定设备,用来化学处理冷凝物,以便得到油产物和固体沉淀物;和精处理设备,用来通过物理方法除去固体污染物形成高质量的燃料油。根据本发明,通过简单和有效的方法可以得到高质量的燃料油和对环境无害的固体灰饼。

Description

从废油再生燃料油 的装置和方法

本发明涉及从废油再生燃料油的装置和方法，更具体地讲，本发明涉及将对环境有害的润滑油转化为高质量的柴油发动机燃料油和相对少量的对环境无害的固体石油焦炭的装置和方法。

在本发明中所定义的废润滑油为任何润滑油，例如机油、金属切削油和液压油。

通常，润滑油是从常规原油的一定沸点范围的馏分(一般300-500℃的馏分)中生产的。这种物质通常叫做“重质高粘度润滑油料”，其约占一般润滑油的70-80％。其余的由各种添加剂组成，就性能上来说它们往往会聚合。

当润滑油进行应用时，最终它们满意使用的能力受到破坏，必须周期性地更换。当润滑油进行它们的工作时，它们就会粘有油泥和重金属，油泥和重金属都是从发动机的金属部件和在发动机中所用的燃料中产生的，一般所用的油可能含有显著量的铬、镉、锌和铅。组成润滑油的烃类的分解也可以导致存在较低沸点的物质。所用的油从发动机中取出后进行处理可以导致加入在其中的轻溶剂和显著量的水。

因此，用过的润滑油对环境有害，必须进行相应地处理。

在例如U.S专利5,286,349和U.S专利5,271,808中介绍了从废油再生有用油产品的装置。在上述专利所介绍的装置中，为了回收在锅炉中沸腾的某些物质，使用常规釜型锅炉的类似装置。

图1是表示从废油再生有用油的部分常规装置的局部示意图。

参考图1，从废油再生有用油产品的常规装置70包括蒸发器80和冷凝器或者换热器90。蒸发器80有一个蒸发室82，蒸发室82包括一个废油的入口和一个已汽化的油出口。

在上述的专利中，蒸馏出较低沸点的组分并且冷凝。在该过程中，在U.S专利5,271,808中所保护的装置中，会带出显著量的重物质，因此需要第二次单独蒸馏。所有的这些专利对于机械特殊部件的设计细节都是相当特殊的。它们包括设备结构和控制策略的详细情况。裂化锅所用的容器是长方形的，在没有永久形变的条件下没有膨胀和收缩的能力，且不能生产高质量的产品，其也没有控制产品沸点范围的能力。因为所生产的燃料不适于一般的柴油机，其在可以使用之前需要有效地进行精制。

为了解决上述问题，本发明的第一个目的是提供一种从废油再生燃料油的装置，通过简单和有效的方法，其可以从废润滑油产生高质量的柴油类型的燃料油。

本发明的第二个目的是提供一种通过使用上述的由废油再生燃料油的装置从废油再生对环境无害的燃料油的方法。

为了达到第一个目的，提供一种从废油再生燃料油的装置，该装置包括：热裂化装置，用于热裂化高沸点的烃物料成为较轻的较低沸点的物质以便由粘性物质中分离出烃蒸汽产物；冷凝烃蒸汽产物成为液态产物的冷凝器/换热器；化学处理该冷凝物以便得到油产物和固体沉积物的燃料稳定装置；和通过物理方法除去固体沉积物而得到高质量的燃料油的精加工装置。

在本发明中优选热裂化装置包括具有“U”形垂直断面的裂化器。

在本发明中优选热裂化装置包括控制裂化物质的沸点的分馏塔。

在本发明中优选本发明的从废油再生燃料油的装置还包括燃烧从所说的冷凝器/换热器分离出的气体和未冷凝蒸汽的尾气处理***。

在本发明中优选燃料稳定装置有分离所说的固体沉积物的沉降罐。

在本发明中优选精加工装置有除去留在油中的固体污染物和水的离心装置，以及过滤该离心的油以得到高质量燃料的过滤装置。

在本发明中优选该过滤装置装填有绿坡缕石粘土。

在本发明中优选本发明的从废油再生燃料油的装置还包括控制所说的高质量燃料的沸点范围的蒸馏装置。

在本发明中优选本发明的从废油再生燃料油的装置还包括焦化装置，用于通过热处理从所说的热裂化装置得到的粘性物质来得到灰饼。

为了达到第二个目的，还提供一种从废油再生燃料油的方法，该方法包括如下步骤：在380-420℃的范围内热裂化废油来把烃蒸汽产物与粘性物质分离；通过冷凝该烃蒸汽产物形成液体冷凝物；化学处理该液体冷凝物得到油产物和固体沉积物；和通过物理的方法从油产物中除去固体污染物而形成燃料油。

优选热裂化废油的步骤包括通过使用分馏塔控制热裂化得到的烃蒸汽产物的沸点范围的步骤。

优选控制烃蒸汽产物的沸点范围的步骤包括把分馏塔的出口温度控制在250-280℃范围的步骤。

优选形成液体冷凝物的步骤包括通过使用气冷式冷凝换热器来冷凝烃蒸汽产物的步骤。

优选形成液体冷凝物的步骤包括控制换热器中的闪点温度的步骤，以便根据它们的沸点回收分离的液体冷凝物。

优选化学处理液体冷凝物的步骤包括用抗氧剂稀释该液体冷凝物以便形成具有预定浓度的抗氧剂的混合物的步骤，和通过停留该混合物一预定时间来沉降在该混合物中所含的固体物质的步骤。

优选该抗氧化剂是二甲基甲酰胺，按体积计，该抗氧化剂的浓度是0.025-0.035％。

优选通过物理的方法从油产物中除去固体污染物形成燃料油的步骤包括通过离心分离油而除去留在油中的固体污染物和水的步骤，以及通过使用过滤介质过滤被离心的油的步骤。

优选该过滤介质是粒度50-60目的绿坡缕石粘土。

优选本发明的方法还包括在形成燃料油的步骤之后，通过蒸馏该燃料油来控制该燃料油的沸点范围的步骤。

优选热裂化废油的步骤包括通过热处理该粘性物质形成灰饼的步骤。

通过参考附图对其优选的实施方案的详细描述，本发明的上述目的和优点将变得更明显。

图1是表示从废油再生有用油的部分常规装置的局部示意图。

图2是根据本发明的优选实施方案生产高质量的柴油机燃料的方法的简化流程图。

图3是本发明的热裂化装置的结构示意图。

图4A和4B是可以用于本发明的裂化器的剖面图。

图5A和5B是可以用于本发明的另一裂化器的剖面图。

图6A和6B是分馏塔的简化图。

图7是本发明的气冷式冷凝器/换热器的简化图，包括分离柴油和轻燃料的设备。

图8是可以用于本发明的封闭的尾气处理***的流程图。

图9是本发明的燃料稳定***的简化流程图，其包括两个短期储存的稳定罐。

图10是本发明的燃料稳定***的简化流程图，其包括两个长期储存的稳定罐。

图11是本发明的最终过滤装置的示意图。

图12是可以用于本发明的可选择的最终蒸馏***的示意图。

图13是常规焦化***的示意图。

图14是一个生产周期的典型时间对温度的曲线。

把本发明的由废油再生燃料油的装置设计成处理任何用过的润滑油原料(例如车用机油、切削油或者液压油)成为车用燃料如汽油和柴油。初产物是可以直接用于在路上使用的或者工业柴油机用的高质量柴油。使用本装置的方法主要由下面三部分组成：(a)半连续热裂化过程；(b)包括短期储存稳定和长期储存稳定的产品油的稳定过程；(c)和最终的精加工过程。作为附加的过程，可包括(d)最终的蒸馏过程和(e)外部焦化过程。

根据本发明的半连续热裂化过程，用过的润滑油在高温下连续地热裂化成为较轻的物质，直到在裂化塔中所生成的固体状的物质达到临界点。冷凝已汽化的较轻的馏分，并且在所选择的对于该方法的第二部分是最佳的条件下储存。在连续加工的过程中没有裂化和汽化的其余的重物质用间歇方法进行处理，在该间歇方法中将其加热到更高的温度，将其转化为焦炭状的物质，该焦炭状的物质含有过量的碳、固体残余物和存在初始废油中的重金属。从裂化塔中除去焦炭，该焦炭可以安全地堆在地上。该焦炭对环境是无害的，因为从这种结构中浸提重金属的趋势很低。在该热裂化器中也添加设备，以提取这种沸点很高的物质，这样其可以在外部装置中焦化，以此使得热裂化过程的操作更接近于连续操作。定义该外部焦化装置为本发明的第五部分。在裂化过程中产生的废气在包括在该设计中的尾气处理***中燃烧。燃烧过的废气是可以达到一般的环境标准要求的。

根据本发明的第二个特征，该方法的第二部分是通过化学处理从该方法的第一部分得到的裂化产物使得烯烃物质聚合，或者另外处理它们使得聚合反应暂时延迟，来稳定从该方法的第一部分得到的裂化产物。选择这些方法的一种还是另一种，随燃料在处理之后是否要很快的使用而变化。某些这样物质实质上是固体，在该方法的这部分就分离出来。该方法的第二部分实质上是间歇操作。

该方法的第三部分包括利用活性绿坡缕石粘土的表面活性性能优点的过滤技术。使用活性绿坡缕石粘土除去很少量的焦油状的物质，该焦油状的物质是在该油的第二步处理过程中的化学处理过程中，与任意剩余的固体物质一起从热裂化塔器中带出来的。在燃料油中使用绿坡缕石粘土已经很多年，其改善了柴油的颜色，并且具有从通过它的液体中除去较大分子的性能。因此，除去了焦油和已反应的烯烃物质。

该方法的第四部分是标准的蒸馏，其分离前面处理的产物成为用作车用汽油和柴油所要求的合适沸点范围。柴油最高沸点范围之外的较重物质回到初始的裂化塔，在那里再进行处理。但是，如果需要非常严格控制产品的沸点范围时才需要该方法的这一部分。初期的热裂化过程对产物燃料的质量能够有一些明显程度的控制，不需要单独的蒸馏步骤。通过限制裂化塔中产生的流体的最高温度或者通过在产物冷凝器中分离轻和重的燃料来进行这样的控制。

然后从该过程得到的产物是其可以直接用作柴油机燃料的柴油，其量约为起始原料的90％，约10％为在汽油沸点范围内的物质，该汽油沸点范围内的物质可以加到一般的炼厂的汽油池中，或者用于裂化塔燃烧炉的燃料；少量的汽化物质，其在尾气处理***燃烧，和焦状的固体物质，其可以很容易地堆放。因为该方法是以重烃热裂化成为较轻的烃为基础，所以，与原料比较，液体产物的体积实际上有所增加，当然，产物馏分的重量等于原料的重量。

下面参照附图详细介绍根据本发明优选实施方案的由废油再生燃料油的装置的结构。

图2是由废润滑油生产高质量柴油的构成本发明所需要方法的装置的流程图。在图2中，参考数字“1”是热裂化装置，参考数字“2”是直接放在热裂化塔101顶部的分馏塔。从分馏塔2出来的蒸汽通过冷凝器/换热器3。未冷凝的气体和蒸汽流到封闭的尾气处理***4。从换热器3出来的产物燃料流到稳定***5。通过离心机6和过滤装置7完成最后的精处理操作。任选的最终蒸馏***8和任选的外部焦化***9可以包括在本发明的装置中。

图3是本发明的由废油再生燃料的装置中的热裂化装置1的示意图。参考图3，裂化塔101是由316L或者321L不锈钢或者等同规格的钢制造的。这些材料都可以选用，因为它们有最好的可焊性，并且它们产生的膨胀最小。塔101的底部102和侧壁105都是对焊的，其有最大的强度和挠性。塔底部102可以是16mm厚或者18mm厚，并且有很薄的碟形环绕部分103和中心平面104。于是，裂化塔101有一般的“U”形垂直截面。

图4A和4B表示可以用于本发明装置的裂化塔的例子。图4A是纵剖面图，图4B是横剖面图。

如图4A和4B所示，在每一年5000吨装置的情况下，裂化塔101A的底部102是一般的椭圆形，其长5000mm，宽2600mm，高2250mm。裂化塔101的垂直侧壁105用对焊的方法焊到底部102上，这样就形成了一个深的浴缸形或“U”形。侧壁105厚度为12-14mm。盖106放在裂化塔101A的顶上，并且通过熔角焊焊接固定。

图5A和5B表示可以用于本发明装置的裂化塔的另一个例子。图5A是纵剖面图，图5B是横剖面图。

如图5A和5B所示，在例如每一年小于2500吨装置的特殊情况下，裂化塔器101B的底部102是圆环形，其由单一浅碟端作成，厚度也是16或是18mm，直径2800mm。

在每一种情况下，每种裂化塔器101、101A、101B都装配在高1000mm装有许多燃烧器的燃烧室108内。例如在图4A和4B的情况下，装有6个燃烧器109(仅示出2个燃烧器)，在图5A和5B的情况下，装有3个燃烧器110(仅示出2个燃烧器)。每一个燃烧器109或者110都具有产生350,000KJ/小时热量的能力，并且可以用天然气或者燃料油作燃料。也有相当量的热电偶T1恒定地安装在燃烧室108中，用其来帮助控制燃烧器的点火顺序。

在图3、4A、4B、5A和5B中，从燃烧室108出来的废气沿着串联的不锈钢管112从燃烧室引到废气烟囱113，不锈钢管112是裂化塔的一个主要部分，废气烟囱113装配在装有裂化塔101的外壳114的顶部。外壳114由两部分构成，使得顶部可以很容易除去，以便在其中装配有不锈钢裂化塔101上进行维修。裂化塔器101、101A或者101B可以从外壳114的底部取出进行维修，外壳114中装配有燃烧室108。

裂化塔101有原料油115的进口管(未示出)、液面变送器116的入口、回收粘性渣油117的入口和多个热电偶TIC的入口(在图3中仅示出3个热电偶TIC)。一个热电偶TIC放在液体中，两个热电偶TIC放在接近裂化塔101的底部102处。

蒸发的物质离开裂化塔通过顶部出口120排出，进入蒸馏塔2。出口120有一般的矩形截面。

图6A和6B是分馏塔的简化图。图6A是截面图，图6B是图6A的左侧截面图。

参考图6A和6B，裂化塔101的出口120和进到分馏塔2的入口201，对于大塔是800mm×320mm的矩形，对于小塔是600mm×260mm。分馏塔2的中心部分是由许多长度为1500-2000mm的外径为48.3mm的管构成的，其取决于建造容积中的空间利用率。优选的长度是2000mm。分馏塔2的顶部203有与入口201一样的截面，其长度是600mm。顶部203装有维修门204，以便进入清洗管子。到冷凝器/换热器3的过渡管205联接到顶部203，其外径大约是457.2mm。

分馏塔2中的设备由下部的热电偶TI和压力传送器PI及上部的热电偶TI组成。安装可变速的风扇209，来精细调节分馏塔2的出口220的温度。

图7表示本发明的气冷式冷凝器/换热器的简化图，包括分离柴油和轻燃料油的设备。

参考图7，气冷式冷凝器3由顶部的一排2根管301组成(仅示出一根管)，顶辈管301是500mm×250mm水平穿过顶部，并且分别连接到6500mm×250mm管302的每一根上，在第二排它们也水平排列。裂化塔101的入口管300进到第二排，其直径是457.2mm。第三排管303彼此串联，并且与上排管302并联，其截面是250mm×250mm。第四排管304都串联，并且每一个都有一个***端盘的热电偶套309。第四排管304的截面是250mm×250mm。选择第四排管中的一条管作为分离轻油和柴油的位点，并且在这点安装分离装置308。第五排管305和第六排管306截面都是500mm×250mm，并且都是串联。底排管306实际上是燃料收集罐。对于每年加工能力5000吨的装置，301-306所有的管都是5000mm长。对于每年加工能力2500吨的装置，301-306所有的管都是2500mm长。顶部的两排管可以用不锈钢或者碳钢制造。其余的管303-306用碳钢制造。

设计冷却扇309，使得空气从冷凝器/换热器3的底部通到顶部，即与油逆流。冷凝器/换热器3的外边罩起来，使得冷却空气在冷凝器/换热器3的底部进入。提供两组泵310、311，以便从冷凝器/换热器3底部的储罐除去产物燃料，一组泵310用于轻燃料，一组泵311用于柴油。由产物罐中的液面开关312、313操作泵310、311。第五排管305中的三条管305通过使用装在其中的U型管314来预热通到裂化装置1的原料。使用2个2英寸的放空管315将未冷凝的蒸汽从产品罐中引导到封闭的尾气处理装置4中。在换热器的入口和在每一个储罐中安装热电偶T1。

图8是可以用于本发明的封闭的尾气处理***的流程图。

参考图8，封闭的尾气处理***4是常规的封闭尾气处理***，因此仅作简单的说明。2英寸管401从冷凝器/换热器3进到分离器402。液体用泵403泵出，以便回收轻燃料。用排气风扇405从分离器排出废气，然后进到一对阻火器406和火矩头410。火矩头410在掩蔽物407中封闭，由丙烷点火嘴***408操作。使用点火嘴点着火的一个火花点火***和一个热电偶TI来操作该***。

图9是本发明装置的燃料稳定***的简化流程图，其包括用于短期储存的两个稳定罐。

参考图9，设计燃料稳定***5，以便以预定的浓度混合稳定化学品，并且让该混合物静置约4小时，使发生化学反应。因此，沉降罐504的尺寸和有关泵505和506的尺寸将取决于供给它们的热裂化装置有多大。例如单一套5000吨/年的装置，几个沉降罐504的直径都是约1800mm，其总的高度约3200mm，其中1000mm是底部锥形径段。对于单一套2500吨/年的装置，这些沉降罐的直径都是约1400mm，其总的高度约3000mm，其中1000mm是底部锥形径段。计量泵502和水泵505及燃料油泵506的大小要作适当变化。

图10是本发明装置的燃料稳定***的简化流程图，其包括用于长期储存的两个稳定罐。

参考图10，其容器的大小与图9所示那些相同。仅有的不同是在每一个罐504中有加热线圈521和内部搅拌器520。泵502、505和506的尺寸也是相同的。在图10中，相应于图9中所示的那些设备由图9中同样的参考数字表示。

图11是本发明装置的最终过滤装置的示意图。

参考图11，过滤装置7包括压力容器701，其设计为最大操作压力是3.0巴(表压)。它们的直径约750mm，直筒截面，长约1200mm。在每一端都有可移动的碟形头702。通过侧面法兰703除去过滤介质来进行替换。每个过滤器设备有不同的压力传感器704穿过，其压力范围是0-2.0巴。

图12是可以用于本发明装置的任选最终蒸馏***的示意图。蒸馏***是在大多数炼油厂中所用的常规蒸馏***，只有当最终的燃料需要非常准确的沸点范围时其才包括在该方法中。设备的尺寸必须根据每一套装置的特殊情况来确定，因此，对于该方法的这一部分没有优选的安排。

一般的安排是原料流800和产物流交替通过换热器801，以便节省热量，然后原料流通到火焰加热器802，在此，温度升到约320℃。然后，热原料进到装有约20-25块分离塔盘的蒸馏塔803的中部。产生三种物流，第一塔底物流804含有沸点高于预定温度的物质，对于柴油蒸馏一般是350℃。第二中部物流805是产物柴油，其沸点范围是150-350℃，第三顶部物流806是汽油，其沸点低于150℃。第二和第三物流在冷凝设备807中冷却，在容器808和809中分离可能存在的水，并用泵810和811泵送到储罐中。

图13是常规的焦化***的示意图。参考图13，焦化***9是任选的外部***。该焦化***9也是炼油厂的常规***，只是小型化了。类似的，对于每一套装置其设备都有特定的大小，对于该方法没有优选的安排。一般的，原料900，即裂化塔的渣油进到一个火焰加热器901中，在此，将其加热到550℃左右，将其喷射到2个焦化塔902的一个中。热裂化的蒸汽903从塔中排出，在裂化塔所用的相同换热器中冷凝。把焦炭冷却，并且机械切割。该***最后是氮气吹扫气流904和尾气处理***的出口905。

下面详细地描述本发明的5种特征方法中的每一种。

热裂化方法

在不锈钢塔中进行本发明的热裂化方法，设计该不锈钢塔成为能够经受住裂化方法中所遇到的高温和腐蚀性条件。该塔是用316L型或者321L不锈钢制成，或者该设备是按世界其它地方的规格制成。从机械的观点考虑，也设计该塔使得在该方法中所需要的很高温度的不利影响减少到最少。因此，该塔要这样设计，即允许在该方法中所遇到的热膨胀发生而不导致该塔的永久变形。

按照本发明，可以如图3所示安装裂化塔。如上面提到的，在火焰加热器的燃烧室中的所有裂化塔101的表面都弯曲，以容许这种热膨胀。本发明的裂化塔101宽约2.6米，长约5米，形状稍微象浴缸。其有许多入口管和抽出管，以便让在裂化方法中形成的重渣油按照要求进行抽取。有许多热电偶连接到裂化塔101底部弯曲的表面上，用于该方法的控制，并且在裂化的过程中一个热电偶***在塔中所含的液体中。一般的在该热裂化过程中，裂化塔101中的液体温度约380-420℃。使用容积式泵把所用的原料油从原料储罐泵送出去。加到该塔中的物料初始体积是该塔体积的约50％，用高体积速度的泵在比较短的时间内泵送。这种泵专用于这个目的，即作为加料泵。当该塔装料到半满时，给该塔加热。使用油或者天然气的火焰加热器从下面加热该塔。当由于该塔中出现蒸发，塔中的液位开始下降时，通过变速泵自动补充液位，通过由过程控制计算机对液面测量和控制电路来控制该变速泵。在该方法中，监测裂化塔101底盘的温度，因为当原料油中的半固体物质自身沉积在塔器的底部时，温度作为时间的函数随时间而升高。当该底盘的温度达到约520-560℃时，就表示要停止进油。在该方法中达到这一点的时间是初始原料中沉积物量的函数。以初始原料的重量为基准，规定该方法的最多沉积物的量是4％(重量)，在该值下，达到连续过程周期结束的时间约50小时。如果原料中沉积物的量少，那么运转时间就会延长。在这一点，在该塔中剩余的挥发物就沸腾跑出。该方法的这一部分需要大约10小时。当该塔中绝大部分液体沸腾跑出后，底盘的温度升到640-710℃。这就使得在裂化过程中沉积在塔底的半固体残余物逐渐燃烧成为灰饼，其不会被洗出。该灰饼类似于石油焦炭。该灰饼在5-8小时就形成了。当离开裂化塔中的烃蒸汽减少到很小的流速时，就认为该焦化过程完成。然后，让该塔和其内含物冷却，开始是通过自然的热损失冷却，便一旦塔底部的温度达到400℃的温度时，就开冷却风扇帮助该冷却过程。当塔的温度已经达到50℃时，打开容器至常压，人进到该塔器中除去灰饼。表1是固体灰饼残余物的浸出液试验的结果。结果表明由本发明得到的灰饼残余物可以接受作为填土。

              表1

   固体焦炭残余物的浸出液试验

             分析      浸出液标准

   pH       4.0-4.1        -

砷，mg/l    ＜0.005        5.0

铅，mg/l    ＜0.3          5.0

镉，m/gl    ＜0.1          5.0

铬，mg/l    ＜0.1          0.5

锌，mg/l    1.8-2.0         -

表2是固体灰饼分析的结果。

            表2

        固体灰饼分析

砷，ppm重量           0.2-2.5

铅，ppm重量           750-1200

镉，ppm重量           25-35

铬，ppm重量           85-120

锌，ppm重量           35,000-65,000

对于裂化塔和其中所含的灰饼的上述冷却过程一般要用另外10小时。

图14表示对于上述生产周期，一般的时间对温度曲线。

正如前已提到的，也可以除去在裂化过程中沉降到底部的残余物，使得可以在外部装置焦化该残余物。这是通过把液封管放到裂化塔盘端的底部来进行的。使用容计式泵通过气冷式热交换器把粘性物质排出，并通到外部延迟焦化装置9(参考图2)中。

如图14所示，大范围的温度变化需要这样一种塔，即在该过程中该塔的形状要容许显著的金属膨胀和收缩。因此，该塔要这样制造，即大多数的表面是圆形的，因此更能够膨胀和收缩，而金属变形很小。

对于该方法设计的塔实际上有两种不同的尺寸。如图4A和4B所示的裂化塔101A，是为对于年处理量为5百万升，即每小时处理量为900-1200升设计的大装置。如图4B所示，该裂化塔器101A是椭圆形的。

并且，如图5A和5B所示的裂化塔器101B，是为对于年处理量为2.5百万升设计的小装置。如图5B所示，该裂化塔101B是圆环形的，直径2.8米。

优选，本发明的裂化塔器是这样设计的，即它们可以通过集装箱来运输，并且该塔要设计得使得它们能够很容易从支撑结构和燃烧室中移出以便容易维修。

本发明最重要的部分之一是所生产的产品油的沸点范围能变化，以便满足绝大多数的要求而不需要第二次蒸馏过程。实际上，如果需要非常密集的沸点范围的产品，那么就需要最终的精密蒸馏，在本发明中我们是容许这种情况的。但是，使用我们叫做“分馏塔”的设备，就可以控制最重的物质的沸点范围，让其从裂化塔通到冷凝器，从而到产品罐。该设备也防止需要第二次蒸馏的焦油状的物质带出来。因此，本发明容许作这样的选择，即在油产物中产生最重的分子。比较简单的控制机理是允许按需要生产类似于柴油的燃料和取暖用燃料。通过限制分馏塔的塔顶温度约为250-280℃，就可以限制产品柴油燃料的终馏点约为360℃，其一般是常规柴油。

使用空气风扇209和利用通过裂化塔燃烧炉加入的热量来控制图6A和6B所示的分馏塔2的出口220的温度。因此，可以用本发明选择所需要的柴油产品的类型。

图7所示的产物冷凝器/换热器是由立管组成的常规气冷式换热器，其中立管的排列要使得空气流和油流的方向相反。因为烃蒸汽冷凝成为液体，所以优点是利用重力来收集串联管中的液体，串联管从顶部到换热器组的底部的储罐。另外的优点是利用产物油的热量来预热要到该裂化塔的未处理原料油。因为产物油是各种沸点组分的混合物，且最高沸点的物质开始在换热器顶部这些组份冷凝出来，所以也可以控制最轻烃的切割点，使其形成部分产物油。通过选择换热器的合适温度点，即150℃，并且在该点之后分离轻和重物质的物流，就可以某种程度控制初级产物中轻物质的量。该过程结果制得两种类型的燃料产品，一种产品类似于控制其闪点在某种程度的常规柴油，另一种是类似于汽油的少量燃料。气体和未冷凝的蒸汽从换热器储罐的蒸汽空间出来，直接到如图8所示的封闭尾气处理***4，在那里它们与过量的空气一起燃烧，绝大多数产生二氧化碳和少量的如表3表示的污染物。

                表3

      从火矩烟囱出来的空气排放物

一氧化碳     9-14摩尔ppm  0.01-0.015g/m³

二氧化硫     45-85摩尔ppm 0.12-0.22g/m³

如NO的NO_x   30-40摩尔ppm 0.05-0.08g/m³

烃           7-10摩尔ppm  0.005-0.007g/m³

微粒                      0.06-0.15g/m³

如表3所示，这些污染物的量一般都满足政府环保局对空气排放条例的要求。

如上所述，该热裂化方法对非常类似于常规柴油的燃料油进行了改善。可用一步操作生产这些燃料，并且能够控制该燃料的沸点范围，使得某种程度上可控制燃料的高温终馏点和低温终馏点。

表4列出了一般废油原料和一般的燃料油产品的分析结果。

                          表4

                        分析数据

                        废油原料         产品油

密度15℃g/cm³            0.90            0.86

粘度40℃厘沲             60-70            4-6

水％重量                最高到4.0

硫％重量                 0.6-0.9        0.2-0.7

碳％重量                                85-85.5

氢％重量                              13.25-13.6

氮％重量                                400-450

铜％重量                                 ＜0.1

铬ppm                      1.5           ＜1.5

镉ppm                      0.5           ＜0.5

镍ppm                                    ＜0.1

钒ppm                                    ＜0.1

铅ppm                       21            ＜3

有机氯化物ppm              400             90

兰氏残碳％重量                           0.2-0.4

闪点℃               ＞100               ＜25

十六烷指数                                 55

沉积物％重量           2-4               0.05

氧化势                  30

产物油的稳定

热裂化所产生的烃燃料导致在产物中含有明显量的化学不稳定物质。这些组分实质上是烯烃，其随着储存时间而变质，形成胶状的物质，当其用作燃料时其会导致发动机部件的堵塞。在该废油加工装置中所产生的热裂化燃料是不稳定的，其在用于发动机之前需要化学处理。因此，设计该废油加工装置的第二部分来处理该不稳定燃料。有两种方法稳定该燃料，一种方法是暂时减慢所发生的并且导致形成胶的化学反应，第二种方法是使所遇到的这些化学反应很快地发生，并且把所产生的半固体物质过滤出去或者蒸馏除去。在该过程中这两种方法都是可行的。

(i)短期储存的稳定

当产物燃料留在冷凝换热器底部的储罐时，把一种抗氧剂化学品加到产物燃料中。优选使用二甲基甲酰胺作为抗氧剂。加到产物油中的抗氧剂要使得该化学品在油产物中的浓度约为0.025-0.035％(体积)。该抗氧剂可以以其水溶液或者油溶液的形式加入。

然后把处理过的油通到储罐中，在那里储存4小时，使得产生化学反应。设计储罐要使得其有一个锥形的底，该锥形底让所形成的固体和任何水分离出去并且沉到底部。从罐的侧面取出该产物油，如果需要的话，泵送到最终的精处理操作或者最终的蒸馏操作中。

图9是包含至少2个罐504的处理设备。每个罐504有4小时的储存能力。水和固体残余物泵由水液面测定设备自动操作，从该塔的侧面排出产物燃料油。

(ii)长期储存的稳定

如果需要储存该产物燃料油超过几天，那么就需要防止随着时间烯烃进一步发生反应。因此就需要促进该化学反应很快发生，并且过滤出这些反应的固体产物，而油仍在生产的过程中。因此，在这种情况下，把在冷凝换热器底部储罐中的燃料泵送到两个罐中，在那里控制温度在90℃，并让油在该温度下停留4小时。

图10所示的每个罐504装有搅拌设备520，使得能促使化学品和油完全混合。这些罐504有锥形底，让固体带有物排出，经过最终精处理***把改善的产品油泵送到长期储罐中。

最终的精处理操作

(i)离心分离

在短期储存和长期储存的两种化学稳定情况下，甚至在沉淀4小时之后，会有一定量的水和固体留在燃料中。因此就需要使用高速离心设备除去这些最后的少量水，特别是当没有另外的机会来除去其后者时。

(ii)过滤设备

为了防止固体或者胶在产品油中形成，不论使用什么稳定技术，都需要最终的精处理操作，来使得产品油可以直接在柴油机中使用，而不管它们是静止型的一般用于发电的还是它们用作在马路上运输的汽车的柴油机。因此，该方法的第五部分是燃料的最终过滤。

通过过滤介质绿坡缕石粘土来进行该最终的过滤过程，绿坡缕石粘土以50-60目微粒的形式使用。该绿坡缕石粘土床保留在产品油中的任何少量的焦油状的物质或者胶状物质。以进行油渣处理完全同样的方式，通过把该污染的物质放在裂化塔里面，该粘土物质可再生或制成可接受的土地填充物，并使其通过焦化操作来形成灰饼。只有当约有4吨污染的粘土可以利用时才需要进行该操作。

如图11所示，该粘土过滤设备7在直径0.75米和1.2米长的容器中装有约0.5立方米的过滤介质。设计一个过滤设备在操作，而另外的过滤设备当其被污染和需要更换时可以进行检修并以准备运行。离开过滤设备中的燃料油可以用于任何柴油机***，或者可以用在任何常规的燃烧器型加热***，而不用担心堵塞燃料过滤器或者燃料注入器或者燃烧器喷嘴。产品燃料的具体分析结果列于表4。

最终的蒸馏

最终的蒸馏如果需要的话，应该是常规蒸馏塔技术。如果对燃料的要求是必须满足常规炼油厂生产柴油的非常苛刻要求的话，这一步骤才需要。如果需要闪点必须高于约25℃，那么需要该步骤，即如果需要类似于寒冷国家冬季柴油非常低的温度，即终馏点低于340℃的柴油时。

如图12所示的一般蒸馏***包括原料加热炉800，在该加热炉中原料加热到约320℃，接着进入蒸馏塔803。蒸馏塔803包括许多塔盘，其分离原料成为三种物流。塔底第一物流804是沸点高于预定最高温度的物质，即对于柴油蒸馏***一般是350℃的物质。塔顶第二物质流805是沸点低于150℃的汽油馏分，中间的第三物流806是沸点为150-350℃的所需要的柴油产品物流。这些温度可以非常精确地控制在这些范围内，来生产三种类型的燃料。把每一物流冷却，泵送到合适的储罐中，其优点是可以回收在产物物流中的热量以预热进来的物流。

外部焦化操作

如前所述，在生产周期中可以从裂化塔除去粘性物质，因此延长了生产周期。

在如图13所示的焦化***9中，在一个特殊设计、停留时间短的加热炉901中，将从裂化塔除去的粘性物质900进一步加热到525℃以上，并且喷入到不锈钢焦化塔902中，在那里使该残渣物在高温停留一个长的时间。使较轻的热裂化产物通到同裂化塔所用的相同换热器中，在那里大多数冷凝为液体。该残渣物转化成灰饼，该灰饼具有同在该塔中自身形成的灰饼类似的性质。让以间歇的方式形成灰饼，当一个塔满了时，就机械地取出灰饼，同时另外一个塔充填。

接着，下面将参考附图来描述根据本发明的优选实施方案的再生燃料油的实例操作。

将具有表4中所示的分析数据的周过的车用机油加到热裂化塔101中，加热到大约390℃。达到这一温度所需要的时间是大约10小时。当温度达到390℃时，把该用过的油以每小时约1000升的速度注入到该塔中。通过分馏塔2中的管把热裂化的蒸汽排出裂化塔，并且使用冷却风扇209和控制加到燃烧室中的燃烧器的热量，把分馏塔2的出口温度控制在约280℃。这些条件使得带出很少量的重的焦油状物质。因此，就不需要第二次蒸馏来得到清净的产品，这是竞争性技术的特征。在气冷式换热器3中冷凝该产物蒸汽，并且收集在换热器3底部的粗产品储罐中。然后，把该粗产物油泵送到调理器504中，在那里二甲基甲酰胺的稀释混合物与产物油混合，使得该化学品的浓度为0.03％(体)，并且让其静置约4小时。然后，该产物油通过一个高速离心机6，在其中除去产物燃料油中所含的微粒和水。

最终的产品油不带有任何的焦油或者胶状的物质，其可直接用在柴油机中，燃烧性能或者燃料过滤器的堵塞方面没有问题。在表4中列出了在柴油机中所用的成品燃料的分析数据。应该注意到，在分馏塔2中的出口温度降低到约250℃时就可把产品油的终馏点降低到约350℃。

还应该注意到，在该特殊的情况下，即使还没有安装过滤介质，产品油也有足够高的质量可直接用于柴油机中。过滤设备将会使其质量更好。

虽然已参考优选的实施方案对本发明进行了具体的表征和描述，但是应该了解到，本领域的熟练技术人员可以在没有离开本发明的精神和范围的情况下进行各种不同形式和细节方面的改变。

Claims (20)

1.一种从废油再生燃料油的装置，包括：

热裂化装置，用来裂化高沸点烃物料成为较轻的低沸点物质，以便从粘性物质中分离烃蒸汽产物；

冷凝器/换热器，用来冷凝烃蒸汽产物为液态烃；

燃料稳定设备，用来化学处理该冷凝物，以便得到油产物和固体沉淀物；和

精处理设备，用来通过物理除去固体污染物来形成高质量的燃料油。

2.根据权利要求1的从废油再生燃料油的装置，其中所说的热裂化装置包括具有“U”形垂直截面的裂化塔。

3.根据权利要求1的从废油再生燃料油的装置，其中所说的热裂化装置包括用于控制该裂化物质的沸点范围的分馏塔。

4.根据权利要求1的从废油再生燃料油的装置，还包括用于燃烧从所说的冷凝器/换热器排出的气体和未冷凝的蒸汽的尾气处理***。

5.根据权利要求1的从废油再生燃料油的装置，其中所说的燃料稳定设备具有分离所说的固体沉淀物的沉降罐。

6.根据权利要求1的从废油再生燃料油的装置，其中所说的精处理设备具有除去留在油中的固体污染物和水的离心分离设备和过滤该离心分离过的油形成高质量的燃料的过滤设备。

7.根据权利要求6的从废油再生燃料油的装置，其中所说的过滤设备中充填有绿坡缕石粘土。

8.根据权利要求1的从废油再生燃料油的装置，还包括用于控制所说的高质量燃料的沸点范围的蒸馏设备。

9.根据权利要求1的从废油再生燃料油的装置，还包括通过热处理从所说的热裂化装置得到的粘性物质来形成灰饼的焦化设备。

10.一种从废油再生燃料油的方法，包括以下步骤：

热裂化沸点范围为380-420℃的废油，以从粘性物质中分离烃蒸汽产物；

通过冷凝该烃蒸汽产物形成液体冷凝物；

化学处理该冷凝物得到油产物和固体沉淀物；和

通过物理的方法从该油产物中除去固体污染物来形成燃料油。

11.根据权利要求10的方法，其中热裂化废油的步骤包括通过使用分馏塔控制热裂化所得到的烃蒸汽产物的沸点范围的步骤。

12.根据权利要求11的方法，其中控制烃蒸汽产物的沸点范围的步骤包括控制分馏塔的出口温度在250-280℃的步骤。

13.根据权利要求10的方法，其中形成液体冷凝物的步骤包括通过使用气冷式冷却换热器来冷凝该烃蒸汽产物的步骤。

14.根据权利要求13的方法，其中形成液体冷凝物的步骤包括控制该换热器中的闪点温度来根据它们的沸点回收分离的液体冷凝物的步骤。

15.根据权利要求10的方法，其中化学处理该液体冷凝物的步骤包括如下步骤：

用抗氧剂稀释该液体冷凝物来形成有预定浓度抗氧剂的混合物；和

通过保持该混合物一预定时间来沉降在该混合物中所含的固体。

16.根据权利要求15的方法，其中该抗氧剂是二甲基甲酰胺，且该抗氧剂的浓度是0.025-0.035％(体积)。

17.根据权利要求10的方法，其中通过物理方法从该油产物中除去固体污染物形成燃料油的步骤包括如下步骤：

通过离心分离该油来除去留在该油中的固体污染物和水；和

使用过滤介质过滤该离心分离过的油。

18.根据权利要求17的方法，其中过滤介质是粒度为50-60目的绿坡缕石粘土。

19.根据权利要求10的方法，其还包括在形成该燃料油的步骤之后通过蒸馏该燃料油来控制该燃料油的沸点范围的步骤。

20.根据权利要求10的方法，其中热裂化废油的步骤包括通过热处理该粘性物质形成灰饼的步骤。

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