CN108264946A - 一种废矿物油的无害化处置利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种废矿物油的无害化处置利用方法，所述方法包括以下步骤：将废矿物油与助剂混合制得制浆液；将制浆液与碳源物质混合，制备水煤浆；将水煤浆在含氧气氛中于1100℃～1700℃和0.5MPa～4MPa进行气化反应，得到气态产物和液态熔渣；将气态产物和液态熔渣进行激冷分离，得到混合气体和玻璃态渣。本发明针对废矿物油的特点，采用水煤浆气化及高温熔融协同处置废物技术，使废矿物油在短时间内高温分解，其所含的C、H、O、N和Cl全部转化为气态产物，经净化处理后得到以CO和H2为主要成分的合成气，可用作生产多种高附加值产品的基础化工原料或燃气，实现了废矿物油的无害化处置及资源化利用。
Description
技术领域
本发明属于工业废液和/或废渣的无害化处置及资源化利用领域，具体涉及一种废矿物油或含矿物油废物的无害化处置利用方法。
背景技术
废汽油、柴油、润滑油、液压油、煤油、油泥等通称为废矿物油。《国家危险废物名录》(2016版)明确规定，不适合原来用途的废矿物油、来自石油开采和炼制过程中产生的油泥、油脚、矿物油类仓贮过程中产生的沉积物、机械动力运输等设备的更换油及清洗油(泥)、金属轧制和机械加工过程中产生的废油(渣)、含油废水处理过程中产生的废油及油泥、油料加工和再生过程中产生的油渣及过滤介质均需按照危险废物(废物类别：HW08)进行管理。
废矿物油除了失去原来优良的工作性能外，通常长期处于高温环境或受杂质催化氧化作用，会产生大量对生态环境和人体健康有严重危害作用的有毒有害物质。譬如，3,4-苯并芘(PAH)等多环芳烃具有强烈的致癌作用；多氯联苯(PCB)等含氯的多环芳烃对人体也有强烈的毒害作用，其对肝功能损害尤甚。废矿物油中还含有为改善油料性能而添加的许多重金属添加剂和含氯、硫及磷的有机物，这些有毒有害物质均对生态环境和人体健康构成潜在威胁。因此，2016年6月14日，环境保护部等三部委联合发布的《国家危险废物名录》(2016版)将废矿物油列入危险废物(HW08)。通常，废矿物油的含水率较低(≤5％)，杂质较低(≤0.8％)，密度范围为970kg/m3～990kg/m3，是一种膏状的粘稠物。废矿物油中除含有小分子易挥发的烷烃外，还含有大量馏分较高的大分子物质。
最早废矿物油的回收采用硫酸-白土工艺，利用硫酸与废矿物油中的饱和烃不起化学反应，而与胶质、沥青质和氧化产物等非理想组分反应，用适量硫酸脱除废矿物油中的杂质，再利用白土补充精制获得再生矿物油。该工艺是再生矿物油较为简单和成本较低的方法，其缺点是硫酸消耗量大，SO2等酸性气体产生量大，还会产生难以处理的酸渣、酸水和白土渣等，并且设备容易被浓硫酸腐蚀，存在二次污染风险，且酸洗工艺所回收的矿物油质量不高。因此，国外已逐渐淘汰硫酸工艺，我国也于2001年颁布的《危险废物污染防治技术政策》中明确要求禁止使用该方法处理废矿物油。
目前，废矿物油的处置工艺主要有催化加氢法、蒸馏法、挤压法、加热法和高温裂解法等。
催化加氢法是一种高效且低污染的废矿物油回收工艺，其利用高温、高压和催化剂，促使废润滑油中的氧化物和添加剂等与氢气反应，生成相应的饱和烃，从而除去废油中的杂质。与硫酸精制工艺相比，加氢精制组合工艺不产生污染环境的酸渣和酸水，具有环保、回收率高和产品质量好等优点。然而，催化加氢技术要求高、设备投资大，需要合适的氢气来源，只适用于大规模生产。
蒸馏法是将装有废矿物油的容器加热，将其中的水分蒸发，然后经简单过滤的方法，主要包括常压蒸馏和减压精馏。常压蒸馏是将废矿物油加热至230℃左右，其中有机组分受热形成有机蒸汽，有机蒸汽离开蒸发器后进入冷凝器，在冷凝器中形成再生基础油或综合油。精馏工艺不仅能得到2种以上的馏分，而且所获得的组分纯度较高。利用精馏法处理废矿物油通常可回收50％～60％的产品。常压蒸馏和减压精馏亦可结合起来使用，如公开号为CN 106350106A的中国发明专利公开了一种废矿物油再生处理系统及其处理方法，即先经初馏再经精馏进行处理。因此，蒸馏法主要用于回收部分有机物，且是低沸点的有机物。但是大量难以挥发的大分子物质却无法得以回收。
挤压法是将废矿物油中的油泥装入过滤袋中经加压过滤，装桶作为燃料油等出售。
加热法是将废矿物油中的油泥等装入容器中，加热将油蒸出，杂质作为燃料，油品作为燃料油或经过其他方法处理后，以不同成分油品出售。实际上，这种方法与蒸馏法类似，依然无法彻底解决废矿物油对生态环境及人体健康的潜在污染问题。
高温裂解法是将废矿物油在高温下进行裂解，使其转化为还原性气体的一种方法。如公开号为CN 107099328A的中国发明专利公开了废矿物油无危险物排放的回收处理工艺，该工艺将废矿物油加入反应釜，用燃气加热反应釜，促使废矿物油裂解，得到气态轻质柴油馏分及其他可燃气体；将产生的气态轻质柴油馏分引入换热设备，进行冷凝，形成液态轻质柴油，将未冷凝成液体的其他可燃馏分回收收集，通过管路引入到燃气炉中作为燃料燃烧；将反应釜中裂解后的固体残留物(焦渣)清理出来，破碎成颗粒后投入到焦渣气化炉中，然后通过气化炉气化成可燃性气体，然后将该可燃性气体用来加热反应釜。然而，由于废矿物油中含有S、N和Cl等元素，而这些元素的气态产物不可燃烧，故燃烧后的尾气仍需进一步处理。此外，燃烧会产生水和二氧化碳，且其浓度随着循环次数而增高，需要进行处理后方可进入燃烧室，否则将导致气化产物的燃烧效果显著降低。
综上所述，现有技术大都通过蒸馏裂解法处理废矿物油，且很少涉及蒸馏后产生固体废物的处置及利用。鉴于目前尚无科学、完整的废矿物油无害化处置利用方法，亟需研究一种完整的废矿物油回收利用方案来解决这一难题。
发明内容
针对现有废矿物油处置工艺存在的技术要求高、成本高、对产生的废物无法处置、易造成二次污染等缺点，本发明提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法。本发明所述方法针对废矿物油的特点，采用水煤浆气化及高温熔融协同处置废物，使废矿物油在高温下短时间内分解，其所含的C、H、O、N和Cl元素全部转化为气态产物，再经现有成熟的净化技术处理，获得以CO和H2为主要成分的合成气，其可作为生产多种高附加值化工产品的基础化工原料或燃气，实现了废矿物油的高效无害化处置及资源化利用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将废矿物油与助剂混合制备制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与碳源物质混合，制备水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆在含氧气氛中，于1100℃～1700℃、0.5MPa～4MPa进行气化反应，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣进行激冷分离，得到混合气体和玻璃态渣。
其中，步骤(3)所述气化反应温度可为1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃或1700℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述反应压力可为0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa或4MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所提供的废矿物油的无害化处置利用方法明显不同于现有的物理或化学处理技术，本发明采用水煤浆气化结合高温熔融技术能够将废矿物油中的有机物彻底分解，不会产生二次污染，且得到含CO、CO2、H2、N2、Cl2和CH4等的混合气体，该混合气体经净化处理后，可得到CO和H2的体积含量超过70％的合成气，其可作为生产多种高附加值化工产品的基础化工原料。
同时，对得到的气态产物和液态熔渣进行激冷分离可得到玻璃态渣，其性质稳定、对环境无二次污染风险，可作为生产建筑材料的辅料。
本发明中，由于气化反应过程极易产生二噁英等剧毒物质，因而需要控制气化反应的温度、压力及时间。因此，所述气化反应条件不在上述温度、压力范围以及含氧气氛中，则得不到所述的目标气态产物和液态溶渣。
本发明中，所述激冷主要是对气态产物和液态熔渣进行快速冷却处理，得到混合气体和玻璃态渣。在激冷室内液态熔渣与激冷水接触后被快速冷却固化，得到性质稳定的玻璃态渣，有害金属元素被封存于该玻璃态渣中，对环境无二次污染风险，可用作生产建筑材料的辅料，实现了废矿物油的无害化处置和资源化利用。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述废矿物油为《国家危险废物名录》(2016版)中规定的废矿物油和/或含矿物油废物(废物类别：HW08)。
优选地，步骤(1)所述废矿物油包括废汽油、柴油、润滑油、液压油、煤油或油泥中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：废汽油和柴油的组合，润滑油和液压油的组合，煤油和油泥的组合，废汽油、柴油和润滑油的组合，润滑油、液压油、煤油和油泥的组合等，但并不仅限于所列举的种类，本发明所述方法对于废矿物油具有普适性。
作为本发明优选的技术方案，当步骤(1)所述废矿物油为液态时，将液态废矿物油与助剂混合制备制浆液。
优选地，当步骤(1)所述废矿物油为固态和/或半固态时，将固态和/或半固态废矿物油加热熔化后，再与助剂和水混合制备制浆液。
此处，所述加热熔化可采用任何加热方式，只要将固态和/或半固态废矿物油熔化即可。
本发明中，所述“半固态”是指既非完全液态又非完全固态的一种形态，主要指废矿物油泥类物质。
优选地，所述水为步骤(4)激冷分离过程中产生的冷却水和/或冲渣水。
本发明将步骤(4)激冷分离过程中产生的冷却水和/或冲渣水循环利用，可使整个工艺过程中无废水排放，同时可节约废矿物油的处理成本。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述助剂为两亲性表面活性剂。
本发明中，所述“两亲性”是指亲油性和亲水性。本发明中采用具有两亲性的表面活性剂，其能够有效吸附在煤表面，提高煤的亲水性，并能在煤表面形成双电层和立体障碍，进而有助于改善成浆性，防止固液分离。
优选地，步骤(1)所述助剂为萘磺酸盐、木质素磺酸盐、磺化腐殖酸盐、聚烯烃磺酸盐、聚丙烯酸酯、羧酸盐或磷酸盐中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：萘磺酸盐与木质素磺酸盐的组合，磺化腐殖酸盐与聚烯烃磺酸盐的组合，聚丙烯酸酯、羧酸盐与磷酸盐的组合等，优选为萘磺酸钠、木质素磺酸钾、磺化腐殖酸钠、聚烯烃磺酸钾或磷酸钠中任意一种或至少两种的组合。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述废矿物油与助剂的质量比为100:(0.3～5.0)，例如100:0.3、100:0.5、100:1、100:1.5、100:2、100:2.5、100:3、100:3.5、100:4、100:4.5或100:5等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为100:(0.5～3.5)，进一步优选为100:(0.5～3.0)。
本发明中，通过调控废矿物油与助剂的用量配比，有利于后续水煤浆制备过程中形成均匀稳定、不分层的水煤浆，保证其具有很好的流动性，便于通过喷嘴进入气化工序。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述碳源物质为木炭、煤、焦粉、炭黑或生物质中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：木炭和煤的组合，焦粉和生物质的组合，木炭、煤和焦粉的组合，煤、炭黑和生物质的组合等，所述碳源物质只要能够得到水煤浆即可。
优选地，所述生物质的主要成分为C、H和O。
优选地，步骤(2)所述制浆液与碳源物质的质量比为100:(35～250)，例如100:30、100:40、100:50、100:70、100:100、100:130、100:150、100:170、100:200、100:230或100:250等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为100:(50～200)。
本发明中，由于碳源物质中含有能够形成玻璃态渣的必要组分，因而通过调控制浆液与碳源物质的用量配比，使其能够形成良好的玻璃态渣，将废矿物油中的微量金属元素固定于玻璃态渣中。此外，可以使废矿物油中的有机组分与碳源物质中的C充分反应，进而转化为气态产物。
优选地，步骤(2)所述水煤浆的固体质量含量为30％～70％，例如30％、33％、35％、37％、40％、42％、45％、48％、50％、52％、58％、60％、62％、65％、68％或70％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；粘度为300mPa·s～2000mPa·s，例如300mPa·s、500mPa·s、700mPa·s、1000mPa·s、1300mPa·s、1500mPa·s、1700mPa·s或2000mPa·s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；优选固体质量含量为40％～60％、粘度为500mPa·s～1500mPa·s。
优选地，步骤(2)所述混合为磨浆处理，但并不仅限于磨浆处理，其通过本领域常规技术手段制备得到水煤浆即可，故此处不再赘述。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)中所述含氧气氛中氧气的体积含量≥99.5％，例如99.5％、99.6％、99.7％、99.8％或99.9％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述气化反应温度为1300℃～1500℃、压力为1MPa～3MPa，此为进一步优选的气化反应条件，其效果较1100℃～1700℃和0.5MPa～4MPa的反应条件更优。
优选地，步骤(3)所述气化反应的反应时间为2s～20s，例如2s、4s、6s、8s、10s、12s、14s、16s、18s或20s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为5s～10s。
优选地，步骤(3)所述气化反应在气化炉中进行。
优选地，步骤(3)所述气化反应中所述水煤浆通过喷嘴均匀喷入气化炉中进行反应。
作为本发明优选的技术方案，步骤(4)所述激冷分离为在0.5s～5s内冷却至50℃～250℃，其冷却时间可为0.5s、1s、1.5s、2s、2.5s、3s、3.5s、4s、4.5s或5s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；其冷却所达到的温度可为50℃、70℃、100℃、130℃、150℃、170℃、200℃、230℃或250℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为在1s～3s内冷却至100℃～200℃。
优选地，步骤(4)所述激冷分离过程中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后可循环利用，例如可循环用作激冷处理的用水，根据需要亦可作为其他用途。
作为本发明优选的技术方案，步骤(4)产生的混合气体经脱硫和脱氯处理，得到CO和H2体积含量≥70％的合成气，例如70％、72％、74％、76％、77％、78％、79％、80％、85％、86％、87％、88％、90％或92％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。其中，所述脱硫和脱氯处理为现有技术中常规处理方法，故不再赘述。
优选地，步骤(4)得到的以CO和H2为主要成分的合成气作为基础化工原料，可用于生产多种高附加值的化工产品。
优选地，步骤(4)得到的玻璃态渣可作为生产建筑材料的辅料。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)将废矿物油与两亲性表面活性剂按质量比100:(0.5～3.0)混合制备得到制浆液，当废矿物油为液态时，将液态废矿物油与助剂混合制备制浆液；当废矿物油为固态和/或半固态时，将固态和/或半固态废矿物油加热熔化后，再与助剂及冷却水和/或冲渣水混合制备制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与碳源物质按质量比100:(50～200)混合，制备固体质量含量为40％～60％、粘度为500mPa·s～1500mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆在氧气体积含量≥99.5％的含氧气氛中，于1300℃～1500℃和1MPa～3MPa进行气化反应5s～10s，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣进行激冷分离，在1s～3s内冷却至100℃～200℃，得到混合气体和玻璃态渣；其中，激冷分离过程中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后可循环利用；所述混合气体经脱硫和脱氯处理，得到CO和H2体积含量≥70％的合成气，可用于生产多种高附加值的化工产品；所述玻璃态渣可作为生产建筑材料的辅料。
本发明中以上述条件进行废矿物油的无害化处置利用效果最优。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述废矿物油的无害化处置利用方法能够将废矿物油中的有毒有害物质彻底分解，不会产生二次污染，既实现了危险废物的无害化处置，又将其转化为可资源化利用的合成气；
(2)本发明所述废矿物油的无害化处置利用方法得到的合成气主要成分为CO和H2，且二者含量高达70％以上，可作为制备高附加值化工产品的基础化工原料；得到的玻璃态渣性质稳定、对环境无二次污染风险，可作为生产建筑材料的辅料，实现了废矿物油的资源化利用；
(3)本发明所述废矿物油的无害化处置利用方法可利用废水、激冷处理后的水分制备水煤浆，激冷处理产生的冷却水和冲渣水经过滤后可循环利用，使得整个工艺过程无废水排放，可降低废矿物油的处置成本。
附图说明
图1是本发明所述废矿物油的无害化处置利用方法的流程示意图。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
(1)将废矿物油与助剂混合制备得到制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与碳源物质混合，制备水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆在含氧气氛中，于1100℃～1700℃和0.5MPa～4MPa进行气化反应，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣进行激冷分离，得到混合气体和玻璃态渣。
其中，当步骤(1)所述废矿物油为液态时，将液态废矿物油与助剂混合制备制浆液；当步骤(1)所述废矿物油为固态和/或半固态时，将固态和/或半固态废矿物油加热熔化后，再与助剂和水混合制备制浆液。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将废汽油与木质素磺酸钾按质量比100:1.0混合均匀，制备制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与焦炭按质量比100:100混合均匀，制备固体质量含量为48％、粘度为1250mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆采用特制喷嘴均匀喷入气化炉，在氧气体积含量为99.8％的含氧气氛中，在温度为1700℃、压力为0.5MPa下进行气化反应20s，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣在5s内激冷至250℃，分别得到混合气体和玻璃态渣；分离得到性质稳定且对环境无污染风险的玻璃态渣、冷却水和冲渣水；所述玻璃态渣可作为生产建筑材料的辅料；所述冷却水和冲渣水经过滤后可循环利用；
(5)将步骤(4)得到的混合气体进行脱硫、脱氯处理，得到CO和H2体积含量为82％的合成气，其作为基础化工原料可用于生产多种高附加值化工产品。
实施例2：
本实施例提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将废柴油与木质素磺酸钾按质量比100:0.5混合均匀，制备制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与木炭按质量比100:50混合均匀，制备固体质量含量为32％、粘度为300mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆采用特制喷嘴均匀喷入气化炉，在氧气体积含量为99.5％的含氧气氛中，在温度为1400℃、压力为1.0MPa下进行气化反应10s，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣在2s内激冷至150℃，分别得到混合气体和玻璃态渣；分离得到性质稳定且对环境无污染风险的玻璃态渣、冷却水和冲渣水；所述玻璃态渣可作为生产建筑材料的辅料；所述冷却水和冲渣水经过滤后可循环利用；
(5)将步骤(4)得到的混合气体进行脱硫、脱氯处理，得到CO和H2体积含量为70％的合成气，其作为基础化工原料可用于生产多种高附加值化工产品。
实施例3：
本实施例提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将废油泥加热使其熔融，再与磺化腐殖酸钠和水按质量比100:4.0:10混合均匀，制备制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与木炭按质量比100:200混合均匀，制备固体质量含量为65％、粘度为1500mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆采用特制喷嘴均匀喷入气化炉，在氧气体积含量为99.6％的含氧气氛中，在温度为1500℃、压力为4.0MPa下进行气化反应15s，得到气态产物和液态熔渣；分离得到性质稳定且对环境无污染风险的玻璃态渣、冷却水和冲渣水；所述玻璃态渣可作为生产建筑材料的辅料；所述冷却水和冲渣水经过滤后可循环利用；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣在5s内激冷至50℃，分别得到混合气体和玻璃态渣；
(5)将步骤(4)得到的混合气体进行脱硫、脱氯处理，得到CO和H2体积含量为93％的合成气，其作为基础化工原料可用于生产多种高附加值化工产品。
实施例4：
本实施例提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将废煤油与聚烯烃磺酸钾按质量比100:0.3混合均匀，制备制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与炭黑按质量比100:35混合均匀，制备固体质量含量为35％、粘度为480mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆采用特制喷嘴均匀喷入气化炉，在氧气体积含量为99.5％的含氧气氛中，在温度为1100℃、压力为4.0MPa下进行气化反应20s，得到气态产物和液态熔渣。
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣在4s内激冷至120℃，分别得到混合气体和玻璃态渣；分离得到性质稳定且对环境无污染风险的玻璃态渣、冷却水和冲渣水；所述玻璃态渣可作为生产建筑材料的辅料；所述冷却水和冲渣水经过滤后可循环利用；
(5)将步骤(4)得到的混合气体进行脱硫、脱氯处理，得到CO和H2体积含量为74.5％的合成气，其作为基础化工原料可用于生产多种高附加值化工产品。
实施例5：
本实施例提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将废液压油与聚烯烃磺酸钾按质量比100:2.5混合均匀，制备制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与煤粉按质量比100:75混合均匀，制备固体质量含量为42％、粘度为1240mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆采用特制喷嘴均匀喷入气化炉，在氧气体积含量为99.7％的含氧气氛中，在温度为1350℃、压力为3.0MPa下进行气化反应13s，得到气态产物和液态熔渣；分离得到性质稳定且对环境无污染风险的玻璃态渣、冷却水和冲渣水；所述玻璃态渣可作为生产建筑材料的辅料；所述冷却水和冲渣水经过滤后可循环利用；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣在4.5s内激冷至110℃，分别得到混合气体和玻璃态渣；
(5)将步骤(4)得到的混合气体进行脱硫、脱氯处理，得到CO和H2体积含量为82.5％的合成气，其作为基础化工原料可用于生产多种高附加值化工产品。
实施例6：
本实施例提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将废汽油与聚烯烃磺酸钾按质量比100:3.0混合均匀，制备制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与炭黑按质量比100:250混合均匀，制备固体质量含量为70％、粘度为2000mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆采用特制喷嘴均匀喷入气化炉，在氧气体积含量为99.6％的含氧气氛中，在温度为1450℃、压力为3.5MPa下进行气化反应10s，得到气态产物和液态熔渣。
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣在5.0s内激冷至150℃，分别得到混合气体和玻璃态渣；分离得到性质稳定且对环境无污染风险的玻璃态渣、冷却水和冲渣水；所述玻璃态渣可作为生产建筑材料的辅料；所述冷却水和冲渣水经过滤后可循环利用；
(5)将步骤(4)得到的混合气体进行脱硫、脱氯处理，得到CO和H2体积含量为93.5％的合成气，其作为基础化工原料可用于生产多种高附加值化工产品。
实施例7：
本实施例提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将废柴油与磷酸钠按质量比100:5.0混合均匀，制备制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与炭黑按质量比100:120混合均匀，制备固体质量含量为53％、粘度为1670mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆采用特制喷嘴均匀喷入气化炉，在氧气体积含量为99.7％的含氧气氛中，在温度为1550℃、压力为3.2MPa下进行气化反应14s，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣在4.5s内激冷至220℃，分别得到混合气体和玻璃态渣；分离得到性质稳定且对环境无污染风险的玻璃态渣、冷却水和冲渣水；所述玻璃态渣可作为生产建筑材料的辅料；所述冷却水和冲渣水经过滤后可循环利用；
(5)将步骤(4)得到的混合气体进行脱硫、脱氯处理，得到CO和H2体积含量为84％的合成气，其作为基础化工原料可用于生产多种高附加值化工产品。
对比例1：
本对比例提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法，所述方法参照实施例1中所述方法，区别在于：步骤(3)中气化反应温度为1000℃(＜1100℃，即气化反应温度过低)。
本对比例所述方法由于反应温度过低，废汽油在所述的反应时间内无法完全反应，导致气态产物中CO和H2体积含量很低。此外，所添加碳源物质中的硅、铝及其他元素的氧化物难以在短时间内形成玻璃态物质。尽管通过延长时间可以使其反应完全，但又容易产生二噁英类对环境危害性更高的有毒有害物质。因此，反应温度过低，无法得到目标气态产物和液态熔渣，进而无法实现废矿物油的无害化处置利用。
对比例2：
本对比例提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法，所述方法参照实施例1中所述方法，区别在于：步骤(3)中气化反应温度为1800℃(＞1700℃，即气化反应温度过高)。
本对比例所述方法由于反应温度过高，无法在极短时间内将其冷却至无二噁英生成的温度，导致无法得到目标气态产物和液态熔渣，进而无法实现废矿物油的无害化处置利用。
对比例3：
本对比例提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法，所述方法参照实施例1中所述方法，区别在于：步骤(3)中气化反应压力为0.3MPa(＜0.5MPa，即气化反应压力过低)。
本对比例所述方法由于气化反应压力过低，废汽油在所述的反应时间内无法完全反应，导致气态产物中CO和H2含量很低，无法得到目标气态产物和液态熔渣，进而无法实现废矿物油的无害化处置利用。
对比例4：
本对比例提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法，所述方法参照实施例1中所述方法，区别在于：步骤(3)中气化反应压力为5MPa(＞4MPa，即气化反应压力过高)。
本对比例所述方法由于气化反应压力过高，气化反应产物无法得到目标气态产物和液态熔渣，进而无法实现废矿物油的无害化处置利用。
对比例5：
本对比例提供了一种废矿物油的无害化处置利用方法，所述方法参照实施例1中所述方法，区别在于：步骤(3)中气化反应在无氧或氧气含量较低(体积含量＜99.5％)的气氛中进行。
本对比例所述方法由于气化反应在无氧或氧含量较低(体积含量＜99.5％)的气氛中进行，气化反应产物无法得到目标气态产物和液态熔渣，进而无法实现废矿物油的无害化处置利用。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述方法能够将废矿物油中的有毒有害物质彻底分解，不会产生二次污染，既实现了危险废物的无害化处置，又将其转化为可资源化利用的合成气，实现了废矿物油的资源化利用。
同时，本发明所述方法得到以CO和H2为主要成分的合成气，且二者体积含量达到70％以上，可作为制备多种高附加值化工产品的基础化工原料；得到的玻璃态渣性质稳定、对环境无污染风险，可作为生产建筑材料的辅料。
并且，本发明所述方法可利用废水、激冷处理后的水分制备水煤浆，激冷处理产生的冷却水和冲渣水经过滤后可循环利用，实现了废矿物油处理过程中废水的循环利用，避免排放带来的二次污染，且降低了处理成本。
申请人申明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细应用方法，但本发明并不局限于上述详细应用方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品原料的等效替换及辅助成分的添加、具体操作条件和方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种废矿物油的无害化处置利用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将废矿物油与助剂混合制备制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与碳源物质混合，制备水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆在含氧气氛中，于1100℃～1700℃、0.5MPa～4MPa进行气化反应，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣进行激冷分离，得到混合气体和玻璃态渣。
2.根据权利要求1所述的一种废矿物油的无害化处置利用方法，其特征在于，步骤(1)所述废矿物油为国家危险废物名录中规定的废矿物油和/或含矿物油废物；
优选地，步骤(1)所述废矿物油包括废汽油、柴油、润滑油、液压油、煤油或油泥中任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的一种废矿物油的无害化处置利用方法，其特征在于，当步骤(1)所述废矿物油为液态时，将液态废矿物油与助剂混合制备制浆液；
优选地，当步骤(1)所述废矿物油为固态和/或半固态时，将固态和/或半固态废矿物油加热熔化后，再与助剂和水混合制备制浆液；
优选地，所述水为步骤(4)激冷分离过程中产生的冷却水和/或冲渣水。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种废矿物油的无害化处置利用方法，其特征在于，步骤(1)所述助剂为两亲性表面活性剂；
优选地，步骤(1)所述助剂为萘磺酸盐、木质素磺酸盐、磺化腐殖酸盐、聚烯烃磺酸盐、聚丙烯酸酯、羧酸盐或磷酸盐中任意一种或至少两种的组合，优选为萘磺酸钠、木质素磺酸钾、磺化腐殖酸钠、聚烯烃磺酸钾或磷酸钠中任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种废矿物油的无害化处置利用方法，其特征在于，步骤(1)所述废矿物油与助剂的质量比为100:(0.3～5.0)，优选为100:(0.5～3.5)，进一步优选为100:(0.5～3.0)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种废矿物油的无害化处置利用方法，其特征在于，步骤(2)所述碳源物质为木炭、煤、焦粉、炭黑或生物质中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述生物质的主要成分为C、H和O；
优选地，步骤(2)所述制浆液与碳源物质的质量比为100:(35～250)，优选为100:(50～200)；
优选地，步骤(2)所述水煤浆的固体质量含量为30％～70％，粘度为300mPa·s～2000mPa·s，优选固体质量含量为40％～60％，粘度为500mPa·s～1500mPa·s；
优选地，步骤(2)所述混合为磨浆处理。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种废矿物油的无害化处置利用方法，其特征在于，步骤(3)中所述含氧气氛中氧气的体积含量≥99.5％；
优选地，步骤(3)所述气化反应温度为1300℃～1500℃、压力为1MPa～3MPa；
优选地，步骤(3)所述气化反应的反应时间为2s～20s，优选为5s～10s；
优选地，步骤(3)所述气化反应在气化炉中进行；
优选地，步骤(3)所述气化反应中所述水煤浆通过喷嘴均匀喷入气化炉中进行反应。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种废矿物油的无害化处置利用方法，其特征在于，步骤(4)所述激冷分离为在0.5s～5s内冷却至50℃～250℃，优选为在1s～3s内冷却至100℃～200℃；
优选地，步骤(4)所述激冷分离过程中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后循环利用。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种废矿物油的无害化处置利用方法，其特征在于，步骤(4)产生的混合气体经脱硫和脱氯处理，得到CO和H2体积含量≥70％的合成气；
优选地，步骤(4)得到的以CO和H2为主要成分的合成气作为基础化工原料，用于生产化工产品；
优选地，步骤(4)得到的玻璃态渣作为生产建筑材料的辅料。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种废矿物油的无害化处置利用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将废矿物油与两亲性表面活性剂按质量比100:(0.5～3.0)混合制备得到制浆液，其中当废矿物油为液态时，将液态废矿物油与助剂混合制备制浆液，当废矿物油为固态和/或半固态时，将固态和/或半固态废矿物油加热熔化后，再与助剂和冷却水和/或冲渣水混合制备制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与碳源物质按质量比100:(50～200)混合，制备固体质量含量为40％～60％、粘度为500mPa·s～1500mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆在氧气体积含量≥99.5％的含氧气氛中，于1300℃～1500℃、1MPa～3MPa进行气化反应5s～10s，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣进行激冷分离，在1s～3s内冷却至100℃～200℃，得到混合气体和玻璃态渣；其中，激冷分离过程中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后循环利用；所述混合气体经脱硫和脱氯处理，得到CO和H2体积含量≥70％的合成气，用于生产化工产品；所述玻璃态渣作为生产建筑材料的辅料。
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Denomination of invention: A harmless disposal and utilization method for waste mineral oil Granted publication date: 20201030 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Lanxi sub branch Pledgor: Zhejiang Fengdeng green energy environmental protection Co.,Ltd. Registration number: Y2024980016739 |