CN108559551A - 一种基于可燃有机废物的液体燃料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于可燃有机废物的液体燃料及该液体燃料的制备方法。包括聚合物废物馏分、油泥、煤以及添加剂，所述添加剂能实现稳定的粘度、高沉降稳定性的效果，所述添加剂包括碳酸盐矿物和增塑剂两者，所述碳酸盐矿物包括碳酸钠、碳酸钙、天然碱或方解石中的一种或几种，所述增塑剂包括木质素磺酸钠，该燃料可以在确保液态燃料的热值的显著提升的同时，仍保持高流变性，并且降低液体燃料的成本，改善环境安全性。该燃料为可用于生产管道运输和通过锅炉喷嘴直接燃烧的环境安全型液体燃料。
Description
技术领域
本发明涉及燃料工业，特别涉及一种基于可燃有机废物的液体燃料。
背景技术
当今，一个重要问题是环境有害废物的积聚，如磨损的轮胎和大量的油泥等的积聚；其中，废轮胎属于废旧橡胶、废旧聚合物，废橡胶的处理是当今人们面临的严重问题之一。为了满足不断提高的材料性能要求，橡胶朝着高强度、耐磨、稳定和耐老化的方向发展，但是同时造成了废弃后的橡胶长时期不能自然降解的问题，大量的废旧橡胶造成了比白色污染更难处理的黑色污染，另一方面浪费了宝贵的橡胶资源。油泥是所有炼油厂都会产生的炼油废料，也属于废弃后长期不能降解的有机废物。
全世界每年有数百万吨废聚合物和油泥产生，数量如此巨大，若不处理或处理不当会成为长期污染的来源，因此如何对其进行有效处理已成为全社会普遍关注的问题。基于此，本发明提供了一种基于可燃有机废物的液体燃料。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于可燃有机废物的液体燃料，该燃料可以在确保液态燃料的热值的显著提升的同时，仍保持高流变性，并且降低液体燃料的成本，改善环境安全性。该燃料为可用于生产管道运输和通过锅炉喷嘴直接燃烧的环境安全型液体燃料。
本发明的另一目的在于提供一种基于可燃有机废物的液体燃料的制备方法，该方法简单易行，可用于将有机废物处理为环境安全型的液体燃料。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种基于可燃有机废物的液体燃料，包括聚合物废物馏分、油泥、煤以及添加剂，所述添加剂能实现稳定的粘度、高沉降稳定性的效果。
所述聚合物废物是来自炼油工业和聚合材料的热解过程的废物，例如通过化学处理轮胎而产生的废物。优选的，所述聚合物废物馏分为聚合物废物的热解液体在50-180℃温度的蒸馏产物，所述馏分在所述液体燃料中的组分含量为36-40wt％，密度为0.85-0.90g/cm3、粘度为9.1Pa·s。更为优选的，所述馏分的成分包括非芳香族化合物14.6wt％、苯15.1wt％、噻吩0.4wt％、甲苯6.1wt％、二甲苯13.8wt％、邻二甲苯4.7wt％和萘0.5wt％。
所述油泥选自任何炼油厂废料，所述油泥在所述液体燃料中的组分含量为38-42wt％。所述煤炭在所述液体燃料中的组分含量为17-20wt％。
所述添加剂包括碳酸盐矿物和增塑剂两者，所述碳酸盐矿物包括碳酸钠、碳酸钙、天然碱、白云石或方解石中的一种或几种，所述增塑剂包括木质素磺酸钠，所述碳酸盐矿物在所述液体燃料中的组分含量为1-3wt％，所述增塑剂在所述液体燃料中的组分含量为1-1.5wt％。
本液体燃料的特点是热值为42000～45500kJ/kg，流变性能好，允许通过管道运输，并通过锅炉的喷嘴直接燃烧。
研究表明，油泥浆料的物理和化学性质使得其不允许被用作燃料。将可燃聚合物等燃料直接注入油泥中会使系统粘度显著增加，从而使其不能被用作液体燃料。此外，对于油泥和聚合物废物的混合物，它们将快速结块，即，这样的混合物系统具有非常低的沉降稳定性，上述组分的组合只有具有高流变和高热值的特性时才能作为高效液体燃料生产。发明人通过大量研究发现，通过在液体燃料中使用碳酸盐矿物和增塑剂木质素磺酸钠，可以实现稳定的粘度、高沉降稳定性以及降低酸性气体的特定排放。由于展开表面的结构特征，矿物颗粒可以与有机燃料化学结合产酸气体(主要是硫和氮氧化物)以稳定化合物。
因此，基于油泥和聚合物废物热解产物的液体燃料的组合物，在以所述比例含有煤、碳酸盐矿物和增塑剂(木质素磺酸钠)的情况下，其提供：①高热值；②液体燃料的高流变特性，允许其通过管道泵送并通过发电机单元的喷嘴喷射；③通过降低有害废物的量，以及通过碳酸盐矿物捕获成酸气体，来改善生态条件；④通过减少昂贵的燃料成分的含量，来降低液体燃料的成本。
一种基于可燃有机废物的液体燃料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)制备浆料，将所述聚合物废物馏分、煤炭、碳酸盐矿物质和增塑剂按规定的比例加载到球磨机中喷雾，以产生250μm尺寸的颗粒，即制得所述浆料；
(2)制备液体燃料，将所得浆料和油泥装入振荡器混合器中，所述油泥为深棕色浆料状，浆液密度0.912～0.937g/cm3、污泥粘度16.3Pa·s、湿度32％、矿物质含量11.15％，并1500～1800rpm的转速均化，即得所述液体燃料。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明首次提出了包含聚合物废物馏分、煤炭以及油泥可燃有机废物的液体燃料，上述聚合物废物馏分、油泥和煤以一定重量比存在，该液体燃料可以在确保液态燃料的热值将液体燃料的热值从21500kJ/kg增加到42000～45500kJ/kg，即约2倍，仍保持高流变性(粘度1.15～1.40Pa·s，沉降稳定性12～13.5天)的液体燃料，其允许通过管道有效地泵送液体燃料，并将其喷雾在锅炉的喷嘴中燃烧；此外，利用的是有机废物，降低液态燃料的成本，通过处置有害废物和捕获酸性气体改善环境安全性，改善环境安全性，通过降低煤的昂贵成分的含量，来降低液体燃料的成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
取100g聚合物废物馏分，密度为0.89g/cm3，加入50g煤、5g碳酸盐矿物-方解石、3g木质素磺酸钠，并加入1.3dm3的球磨机中，研磨混合物由滚筒式研磨机1～1.2s的转速以3.8kg的钢球进行，得到尺寸为250μm的颗粒。
将来自球磨机的浆料卸载至振荡混合器中，并加入最后一个原料，密度为0.919g/cm3的110g油泥，将混合物在振荡混合器中以1600rpm的速度匀浆。
实验结果详见表1(液体燃料的质量为268g)：作为表征燃料质量的主要指标，确定如下：按照装置的说明，在旋转粘度计“Rheotest-2”上分别以9s-1的滑动速率测定悬浮液在1天间隔的粘度；悬浮液的降解稳定性由在250mm的浆料样品的柱的高度处的出现沉淀物或排水时间为2mm的值确定。
表1实验所得液体然特性
其他实施例
本发明的其他实施例以类似实施例1的方式获得，包含以所述比例和数值的所有组分的液体燃料的指数如下表(详见表2，编号1-11)。
表2
上述实验表明，含有油泥、聚合物废物馏分、煤、木质素磺酸钠、碳酸盐矿物(白云石或碳酸钠或方解石)的液体燃料具有高的流变特性：粘度为1.20～1.42Pa·s、沉降稳定性12～13.5天、热值42600～45500kJ/kg(详见表2，编号1-6)。
含有异常值成分的液体燃料的特性(详见表2，编号7-10)。
随着液体燃料中油泥含量的过度增加，液体燃料的粘度显著增加，尽管沉降稳定性为13天，但是后者阻碍了粘度。同时，应注意液体燃料的净热值下降(详见表2，编号7)。
随着液体燃料中油泥含量的过度下降，后者的热值高达48000kJ/kg。同时，液体燃料的流变特性(0.5天的沉降稳定性、粘度为1.2Pa·s)导致液体燃料的分层，这使得不可能利用管道输送液体燃料(详见表2，编号8)。
液体推进剂聚合物废物馏分的降低导致热值略有降低，液体燃料增稠和沉淀稳定性和粘度增加，从而阻止其用作液体燃料(详见表2，编号9)。
液体燃料中液体推进剂聚合物废物馏分的替代增加，不会导致净热值和流变性能的显著增加，并且在经济上是不切实际的(详见表2，编号10)。
从上述研究中可看出，对于液体燃料的稳定性，必要的组分是碎煤，其起到系统中结构形成组分的作用——油泥聚合物废物。
液体燃料的重要组成部分是碳酸盐矿物和木质素磺酸钠，其在燃料中的申报量也有助于增加流变性能(稳定的粘度和沉降稳定性)，并显著降低酸性气体的特定排放量，极大地改善了环境安全性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于可燃有机废物的液体燃料，其特征在于：所述液体燃料包括聚合物废物馏分、油泥、煤以及添加剂，所述添加剂能实现稳定的粘度、高沉降稳定性的效果。
2.根据权利要求1所述的液体燃料，其特征在于：所述聚合物废物馏分为聚合物废物的热解液体在50-180℃温度的蒸馏产物。
3.根据权利要求1-2任一项所述的液体燃料，其特征在于：所述馏分在所述液体燃料中的组分含量为36-40wt％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的液体燃料，其特征在于：所述馏分的成分包括非芳香族化合物14.6wt％、苯15.1wt％、噻吩0.4wt％、甲苯6.1wt％、二甲苯13.8wt％、邻二甲苯4.7wt％和萘0.5wt％。
5.根据权利要求1-3任一项所述的液体燃料，其特征在于：所述油泥选自任何炼油厂废料，所述油泥在所述液体燃料中的组分含量为38-42wt％，所述煤炭在所述液体燃料中的组分含量为17-20wt％。
6.根据权利要求1所述的液体燃料，其特征在于：所述添加剂包括碳酸盐矿物和增塑剂两者，所述碳酸盐矿物包括碳酸钠、碳酸钙、天然碱、白云石或方解石中的一种或几种，所述增塑剂包括木质素磺酸钠。
7.根据权利要求6所述的液体燃料，其特征在于：所述碳酸盐矿物在所述液体燃料中的组分含量为1-3wt％，所述增塑剂在所述液体燃料中的组分含量为1-1.5wt％。
8.根据权利要求1-7任一项所述的液体燃料，其特征在于：所述液体燃料的热值为42000～45500kJ/kg，流变性能好，允许通过管道运输，并通过锅炉的喷嘴直接燃烧。
9.一种制备权利要求1-8任一项所述的液体燃料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)制备浆料，所述的聚合物废物馏分、煤炭、碳酸盐矿物质和增塑剂按规定的比例加载到球磨机中喷雾，以产生250μm尺寸的颗粒，即制得所述浆料；
(2)制备液体燃料，将所得浆料和油泥装入振荡器混合器中，并1500～1800rpm的转速均化，即得所述液体燃料。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述油泥为深棕色浆料状，浆液密度0.912～0.937g/cm3、污泥粘度16.3Pa·s、湿度32％、矿物质含量11.15％。
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