DE68913272T2

DE68913272T2 - Teiloxydation von schädlichen Petroleumabfallprodukten mit kleinen Heizwerten.

Info

Publication number: DE68913272T2
Application number: DE68913272T
Authority: DE
Inventors: Howard Leon Apel
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1988-11-10
Filing date: 1989-10-10
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2009-10-11
Also published as: EP0368476B1; DK561189D0; CA2001544C; DE68913272D1; CA2001544A1; JP2571133B2; DK173867B1; EP0368476A3; DK561189A; US4875906A; JPH0328294A; EP0368476A2

Description

FELD DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft die Teiloxidation von schädlichen Abfallprodukten mit geringen Heizwerten aus der Erzeugung, Raffination und der Vermarktung von Petroleumprodukten.
Die Entsorgung von flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen und/oder festen kohlenstoffhaltigen, schädlichen Abfallprodukten mit niedrigem Heizwert, z. B. weniger als ungefähr 11,6 MJ/kg (5.000 btu/lb), aus der Produktion, Raffination und Vermarktung von Petroleumprodukten, ohne die Umwelt zu verschmutzen, wirft ein ernstes Problem auf. Verbrennen und Veraschen verursacht Luftverschmutzung mit schädlichen Gasen und Ruß, während das Deponieren die Verunreinigung von Grundwasserströmen verursacht.
Durch das wohlbekannte Teiloxidationsverfahren können die normalen flüssigen und festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffe mit einem hohen Heizwert auf einfache Weise in gasförmige Mischungen umgewandelt werden, die Wasserstoff und Kohlenstoffoxide aufweisen. Materialien mit einem geringen Heizwert jedoch können nicht direkt als Brennstoff für einen Teiloxidationsreaktor verwendet werden.
Bemerkenswert unterschiedliche Ausgangsmaterialien, so wie Abwässer und Müll, sind durch Teiloxidation verbrannt worden, in den zusammen übertragenen US-Patenten Nrs. 3,661,209 und 3,687,646, die hierin durch Bezugnahme aufgenornen sind. Während oberflächenaktive Mittel mit sub-bituminöser Kohle und Lignit in dem zusammen übertragenen US-Patent Nr. 4,304,572, das hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, verwendet wurden, konnten stabile pumpbare Schlämme der schädlichen Abfallmaterialien aus der Erzeugung, Raffination und Vermarktung von Petroleumprodukten in Beimengung mit hochkalorischen festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen nicht mit einem hohen Feststoffanteil, d. h. höher als 50 Gewichtsprozent, erzeugt werden, bevor das Verfahren des Anmelders entwickelt worden ist. Das Verfahren des Anmelders stellt ein Verfahren zum Entsorgen dieser schädlichen Materialien ohne Verschmutzung der Umwelt zur Verfügung, und dies ist eine wesentliche Verbesserung für die Technik. Weiterhin stelle es ein Verfahren zum Verwenden dieser kostengünstigen Abfallmaterialien mit geringen Heizwerten als Ausgangsmaterial für den Teiloxidationsreaktor zum Erzeugen von Synthesegas, reduzierendem Gas oder Brenngas zur Verfügung.
Ein bevorzugter Weg, um ein Brennstoff-Ausgangsmaterial in einen Teiloxidationsgenerator einzuführen, geschieht mittels eines pumpbaren wässrigen Schlammes und einem Brennstoff- Brenner vom ringförmigen Typ. Die Leistung des Teiloxidationsprozesses wird durch Erhöhen des Feststoffanteils des Brennstoffschlammes stark erhöht, wobei die Viskosität gering genug gehalten wird, daß er pumpbar ist. Durch den vorliegenden Prozeß können größere Mengen flüssiger kohlenwasserstoffhaltiger und/oder fester, kohlenstoffhaltiger schädlicher Petroleum-Abfallmaterialien mit geringem Heizwert mit Schlämmen aus Kohle und/oder Petrolkoks gemischt werden. Pumpbare Schlämme mit einem Feststoffgehalt in dem Bereich von ungefähr 50 bis 70 Gewichtsprozent werden somit erzeugt die günstig dafür sind, diese Abfälle in einen Teiloxidationsvergaser zu transportieren, mit einem verbesserten Heizwert, der für den autogenen Teiloxidationsprozeß notwendig ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dies ist ein Teiloxidationsprozeß zum Entsorgen flüssiger kohlenwasserstoffhaltiger und/oder fester kohlenstoffhaltiger schädlicher Abfallsmaterialien aus der Erzeugung, Raffination und Vermarktung von Petroleumprodukten und die Erzeugung gasförmiger Mischungen, die H&sub2; + CO aufweisen, mit den Schritten:
(1) Zusammenmischen flüssiger kohlenwasserstoffhaltiger und/oder wässriger Mischungen von festen kohlenstoffhaltigen schädlichen Abtallmaterialien aus der Erzeugung, Raffination und Vermarktung von Petroleumprodukten und 0,3 bis 2,0 Gewichtsprozent eines anionischen oberflächenaktiven Mittels zum Erzeugen einer stabilen, pumpbaren wässrigen Mischung mit einem Feststoffanteil bis zu etwa 70 Gewichtsprozent und mit einem Wärmegehalt bis zu etwa 11,6 MJ/kg (5.000 btu/lb);
(2) Zusammenmischen eines festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffes, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohle, Petrolkoks, Asphalt, Ölsand und Mischungen davon, mit Wasser und von etwa 0,02 bis 1,00 Gewichtsprozent eines anionischen oberflächenaktiven Mittels zum Erzeugen eines stabilen, pumpbaren, wässrigen Schlammes mit einem Feststoffgehalt in dem Bereich von etwa 50 bis 70 Gewichtsprozent und mit einem Wärmegehalt von etwa 11,6 MJ/kg (5.000 btu/lb) und darüber;
(3) Zusammenmischen von etwa 4 bis 19 Gewichtsteilen der Mischung aus (2) pro Gewichtsteil der Mischung aus (1) um einen stabilen, pumpbaren, endgültigen, gemischren, wässrigen Schlamm mit einem Feststoffgehalt in dem Bereich von etwa 50 bis 70 Gewichtsprozent und einem Wärmegehalt von mehr als etwa 11,6 MJ/kg (5.000 btu/lb) zu schaffen; und
(4) Reagieren des endgültigen gemischten wässrigen Schlammes aus (3) in einem freiströmenden, nicht behinderten, mit feuerfestem Material ausgekleideten Teiloxidations- Reaktionsbereich mit einem Gas, das freien Sauerstoff enthält und in einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur in dem Bereich von etwa 1.038ºC bis 1.649ºC (1.900 bis 3.000ºF) und einem Druck in dem Bereich von etwa 0,2 - 25 MPa (2 - 250 Atmosphären> , um einen heißen unverarbeitet ausströmenden Gasstrom zu erzeugen, der H&sub2; + CO aufweist.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten kontinuierlichen Prozeß zum Entsorgen gefährlicher flüssiger kohlenwasserstoffhaltiger und/oder fester kohlenstoffhaltiger Abfallmaterialien mit einem geringen Wärmegehalt aus der Erzeugung, Raffination und Vermarktung von Petroleumprodukten, ohne die Umwelt der Staaten zu verunreinigen. Gleichzeitig werden wertvolle Nebenprodukte in Form von Synthesegas, Brenngas oder reduzierendem Gas erzeugt.
Es besteht ein beträchtlicher finanzieller und die menschliche Gesundheit betreffender Anreiz, um vorteilhafte Wege zu entwickeln, schädliche Abfälle zu verwenden und/oder sich von ihnen zu befreien. Durch die vorliegende Erfindung werden Flüssigkeiten mit geringem Heizwert und feste kohlenstoffhaltige gefährliche Abfälle durch Teiloxidationsvergasung reduziert oder zerstört. Der Ausdruck schädliche flüssige kohlenwasserstoffhaltige und/oder schädliche feste kohlenstoffhaltige Abfallmaterialien mit niedrigem Heizwert aus der Erzeugung, Raffination und Vermarktung von Petroleumprodukten, wie er hierin verwendet wird, umfaßt solche auf Petroleum basierenden Materialien wie Tank- und Becken-Bodensätze, Abscheiderschlämme, Luft-Flotations-Festteilchen, Nebenproduktströme und außerhalb der Spezifikation liegende und verunreinigte Produkte. Der Ausdruck "und/oder" soll entweder flüssige kohlenwasserstoffhaltige Abfallmaterialien, feste kohlenstoffhaltige Abfallmaterialien oder Mischungen davon bedeuten.
Es wurde gefunden, daß diese ölig-festen Abfälle sich nicht befriedigend mit pulverisierter/pulverisiertem oder geschlämmter/geschlämmtem Kohle und/oder Petrolkoks mischen oder kombinieren. Bei der vorliegenden Erfindung werden die flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen und/oder festen kohlenstoffhaltigen schädlichen Abfallmaterialien mit geringem Heizwert aus der Erzeugung, Raffination und Vermarktung von Petroleumprodukten zunächst mit etwa 0,3 bis 2,0 Gewichtsprozent eines anionischen oberflächenaktiven Mittels und gegebenenfalls zusätzlichem Wasser zusammengemischt, um eine stabile pumpbare wässrige Mischung mit einem Feststoffgehalt von bis zu etwa 70 Gewichtsprozent, wie von etwa 40 bis 70 Gewichtsprozent, und mit einem Wärmegehalt von bis zu 11,6 MJ/kg (5.000 btu/lb), wie von etwa 1,2 - 11,6 MJ/kg (500 - 5.000 btu/lb) zu erzeugen.
Es wurde gefunden, daß anionische oberflächenaktive Mittel, die Salze einer organischen Sulfosäure aufweisen, besonders geeignete oberflächenaktive Mittel zum Präparieren der stabilen, pumpbaren, wässrigen, schädlichen flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen und/oder festen kohlenstoffhaltigen Abfallmischungen sind. Beispiele solcher grenzflächenaktiver Stoffe sind die Kalzium-, Natrium- und Ammoniaksalze organischer Sulfosäuren, so wie flüssige Sulfosäuren, d. h. Ammonium-Lignosulfonate und 2, 6-Dihydroxy-Naphtalen-Sulfosäure. Der grenzflächenaktive Stoff sollte in der wässrigen schädlichen Abfallmischung in einer Menge von etwa 0,3 bis 2,0 Gewichtsprozent (Basisgewichtsprozent wässrige schädliche Abfallmischung in der endgültigen Mischung) vorliegen.
Ein pulverisierter, fester, kohlenstoffhaltiger Brennstoff, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohle, Petrolkoks, Asphalt, Ölsänden und Mischungen davon wird mit Wasser und von etwa 0,02 bis 1,0 Gewichtsprozent eines anionischen oberflächenaktiven Mittels gemischt, um einen stabilen, pumpbaren, wässrigen Schlamm mit einem Feststoffgehalt in dem Bereich von etwa 50 bis 70 Gewichtsprozent und mit einem Wärmegehalt von etwa 12 MJ/kg (5.000 btu/lb) und darüber zu erzeugen, wie etwa 11,6 bis 28 MJ/kg (5.000 bis 12.000 btu/lb). Die Zusammensetzung und Teilchengröße des festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffes unterscheidet sich wesentlich von denen des festen kohlenstoffhaltigen schädlichen Abfallmaterials. Die Kohle wird aus der Gruppe bestehend aus Anthrazit, bituminöser Kohle, sub-bituminöser Kohle, Lignit und Mischungen davon gewählt. Das anionische oberflächenaktive Mittel, das bei der Präparation des wässrigen Schlammes des festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffes verwendet wird, ist zuvor im Zusammenhang mit den pumpbaren wässrigen Mischungen von flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen und/oder festen kohlenstoffhaltigen schädlichen Abfallmaterialien beschrieben worden.
Ein stabiler, wässriger, endgültig gemischter Schlamm wird erzeugt, der etwa 4 bis 19 Gewichtsprozent des zuvor beschriebenen wässrigen Schlammes pulverisierten festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffes für jedes Gewichtsteil der zuvor beschriebenen wässrigen schädlichen Abfallmischungen aufweist. Der stabile, pumpbare, endgültig gemischte Schlamm hat eine Viskosität in dem Bereich von 0,1 bis 1 Pa.s (100 bis 1.000 Zentipoise), wie mit einem Stormer-Viskosimeter bestimmt. Der Wärmegehalt des wässrigen, endgültig gemischten Schlammes wird durch seine Zusammensetzung bestimmt und kann beispielsweise oberhalb von etwa 11,6 MJ/kg (5.000 btu/lb) sein.
Es wurde gefunden, daß die Ergebnisse unbefriedigend waren, wenn der grenzflächenaktive Stoff nur dem wässrigen Schlamm des festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffes zugefügt wurde oder nur den wässrigen Mischungen des Abfallmaterials, bevor versucht wurde, die zwei wässrigen Mischungen miteinander zu vermischen. Es wurde unerwarteterweise gefunden, daß, um Erfolg beim Erhalten geeigneter Festkörper-Ladungen mit befriedigenden rheologischen Eigenschaften zu erhalten, es notwendig war, das Dispergens zu beiden wässrigen Schlämmen hinzuzufügen (in den angegebenen kritischen Konzentrationen) bevor die beiden wässrigen Mischungen zusammen kombiniert wurden. In einem solchen Fall wirkte das Dispergens so, daß sich die chemische Bindung in jeder wässrigen Mischung reduziert, d. h. im Kohleschlamm und in der Abfallmischung. Dies ermöglicht es, daß die beiden Materialien, nun in einem fließenderen Zustand, sich einfach miteinander mischen oder vermischen, mittels Rühren oder Umwälzen. Der vorliegende Prozeß ermöglicht es, daß eine größere Menge schädlichen Abfallmaterials mit einem Kohle- und/oder Koksschlamm vermischt wird. Die Gesamtrentabilität des Prozesses wird damit wesentlich verbessert. Es war bei der stabilen, pumpbaren, wässrigen Mischung von Abfallmaterial mehr Dispergens erforderlich als bei dem stabilen, pumpbaren, wässrigen Schlamm festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffes, um die stabile, pumpbare Mischung der zwei wässrigen Schlämme zu erzeugen. Um Stabilität aufrechtzuerhalten, d. h. wenig oder keine Separation der Feststoffe über eine Zeitdauer von 24 Stunden, ist Vorsicht nötig, um das Dispergens nicht überzudosieren.
Vor der Schlammbildung werden die festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffe und gegebenenfalls die festen kohlenstoffhaltigen schädlichen Abfallmaterialien vorzugsweise auf eine Teilchengröße gemahlen, daß im wesentlich das gesamte, d. h. 100 % des Materials, durch ein ASTM E 11-87 - Sieb mit der Bezeichnung Standard 1,4 mm (Alternative Nr. 14) läuft und wenigstens 80 % durch ein ASTM E 11-87 - Sieb mit der Bezeichnung Standard 425 um (Alternative Nr. 40) läuft.
Der endgültige, gemischte wässrige Schlamm wird als Brennstoffmischung in den Reaktionsbereich eines vertikalen, mit feuerfestem Material ausgekleideten, hindernisfreien, freiströmenden, abwärtsströmenden, nicht katalytischen Teiloxidations-Gasgenerator mittels eines Brenners eingeführt. Gleichzeitig wird ein Strom freien Sauerstoff enthaltenden Gases in den Gasgenerator eingeführt. Brenner des Einzel- und Doppelringtypes zum Einführen der Ausgangsströme in den Teiloxidations-Gasgenerator sind in den zusammen übertragenen US-Patenten Nrs. 3,528,930 und 3,847,556 gezeigt, die hierin durch Bezugnahme eingeführt sind. Typische Teiloxidations-Gaserzeugungsprozesse sind in den zusammen übertragenen US-Patenten Nrs. 4,251,228 und 4,446,810 gezeigt, die hierin durch Bezugnahme eingeführt werden.
Die Teiloxidationsreaktion findet in dem Reaktionsbereich des Gasgenerators in einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur in dem Bereich von etwa 1.038ºC bis 1.649ºC (1.900 bis 3.000ºF) und einem Druck in dem Bereich von etwa 0,2 bis 25 MPa (2 bis 250 Atmosphären), beispielsweise 1 bis 10 MPa (10 bis 100 Atmosphären), statt. Die Atome des freien Sauerstoffs plus der Atome des organisch gebundenen Sauerstoffs in dem festen kohlenstoffhaltigen Brennstoff plus der Kohlenstoffatome in dem festen kohlenstoffhaltigen Brennstoff (O/C-Atomverhältnis) können in dem Bereich von 0,5 bis 1,5 sein. Mit freien Sauerstoff enthaltendem Gas in dem Reaktionsbereich kann der weite Bereich O/C-Atomverhältnisses etwa 0,3 bis 1,4 sein, sowie etwa 0,7 bis 1,1. Es ist beabsichtigt daß der freie Sauerstoff Luft, sauerstoffangereicherte Luft, d. h. mit mehr als 21 Mol % Sauerstoff, und im wesentlichen reinen Sauerstoff, d. h. mit mehr als 25 Mol % Sauerstoff (wobei der Rest N&sub2; und Edelgase aufweist) umfaßt. Das Gewichtsverhältnis H&sub2;O/flüssiger kohlenwasserstoffhaltiger und/oder fester kohlenstoffhaltiger Brennstoffe in dem Reaktionsbereich ist in dem Bereich von etwa 0,03 bis 1,0.
Das Rohprodukt-Gas, das den Reaktionsbereich verläßt, kann die folgende Zusammensetzung in Molprozent haben: H&sub2; 8 bis 60, CO 8 bis 70, CO&sub2; 1 bis 20, H&sub2;O 1 bis 40, CH&sub4; nichts bis 30, H&sub2;S + COS nichts bis 5,0, N&sub2; nichts bis 85 und A nichts bis 2,0. Etwa 90 bis 98 Gewichtsprozent des Kohlenstoffes in dem ursprünglichen festen kohlenstoffhaltigen Brennstoff ist in Kohlenstoffoxide, z. B. CO + CO&sub2;, umgewandelt.
Die folgenden Beispiele werden lediglich zu darstellenden Zwecken unterbreitet und es sollte nicht so ausgelegt werden, daß die Erfindung darauf beschränkt ist.

Beispiel 1

Eine unbefriedigende Mischung trat auf, wenn öliger vollständiger Abfall mit einem wässrigen Schlamm von schwerem flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen und festem kohlenstoffhaltigen Brennstoff, der kein Additiv enthielt, direkt zu einem wässrigen Schlamm von Pittsburgh Nr. 8 - Kohle, die kein Additiv enthielt, hinzugefügt wurde. Eine weiche, feste, nicht pumpbare Masse bildete sich, die schwierig zu verflüssigen war.
Die geprüften Materialien waren die folgenden:
Wässriger Schlamm Pittsburgh Nr. 8 hatte einen Feststoffgehalt von 62,0 Gewichtsprozent, einen Kohle-Wärmegehalt (Trockenbasis) von 33 MJ/kg (14.200 btu/lb), eine Teilchengröße in dem Bereich von etwa 1 bis 1.000 Mikron und eine Stormer-Viskosität von 0,6 Pa.s (620 Zentipoise). Der gesamte wässrige Schlamm aus Abfall hatte einen Feststoff-Öl- Gehalt von 33,6 Gewichtsprozent und einen Wärmegehalt von etwa 0,6 MJ/kg (4.570 btu/lb). Der endgültige gemischte stabile, pumpbare, wässrige Schlamm umfaßte 8,5 Gewichtsprozent des wässrigen Schlammes des gesamten Abfalles und 91,5 Gewichtsprozent Kohleschlamm.

Beispiel 2

Die endgültige Mischung von Beispiel 1 blieb nicht pumpbar, obwohl Ammonium-Lignosulfonat in der Menge von etwa 0,5 Gewichtsprozent (Basisgewicht des gesamten Abfallschlammes) zu dem gesamten wässrigen Abfallschlamm vor dem Mixen des Materials mit dem wässrigen Kohleschlamm Pittsburgh Nr. 8 gemischt wurde. Ein endgültig gemischter Schlamm mit 59,8 Gewichtsprozent Festanteilen mit einer Stormer-Viskosität von 0,4 Pa.s (426 Zentipoise) und einem Heizwert von 19,7 MJ/kg (8.480 btu/lb) wurde erhalten. Jedoch wurde bei konstanter Scherkraft dieser Schlamm unerwünscht viskos und nicht pumpbar.

Beispiel 3

Ein unerwünschter endgültig gemischter Schlamm wurde erhalten, wenn trocken gemahlene Pittsburgh Nr. 8 - Kohle mit einer Teilchengröße von ungefähr 1 Mikron bis 1.000 Mikron in kleinen Schritten zugefügt und mit einem wässrigen Gesamtabfallschlamm, der 0,5 Gewichtsprozent Ammonium-Lignosulfonat enthielt, gerührt wurde. Bei geringen Konzentrationen schien es, daß sich die Kohle zufriedenstellend mischt, während Oberflächenbenässung anscheinend ein geringes Problem gab. Wenn die Konzentration zunahm, dispergierte die Kohle nicht wie gewünscht. Der Schlamm nahm ein Gel-ähnliches Erscheinungsbild mit kleinen Kohleklumpen an. Die Viskosität konnte aufgrund des Rutschens nicht zuverlässig bestimmt werden. Dieser Schlamm war sehr ölig, höchstwahrscheinlich aufgrund der höheren Konzentration des Gesamtabfalls. Der endgültige gemischte Schlamm hatte einen Festkörpergehalt von 54,2 Gewichtsprozent und wies 67,5 Gewichtsprozent Gesamtabfallschlamm mit 0,5 Gewichtsprozent Additiv und 32,5 Gewichtsprozent gemahlener Kohle Pittsburgh Nr. 8 auf. Der Heizgehalt des endgültig gemischten Schlammes war etwa 17,4 MJ/kg (7.500 btu/lb). Es war ein Schlamm geringer Qualität, und die Stormer-Viskosität betrug etwa 0,3 - 0,4 Pa.s (300 - 400 Zentipoise). Zusätzliches Ammonium-Lignosulfonat verbesserte nicht die Viskosität.

Beispiel 4

Es wurde unerwarteterweise gefunden, daß ein stabiler, pumpbarer, endgültig gemischter Schlamm mit 10 Gewichtsprozent wässrigem Gesamtabfallschlamm und 90 Gewichtsprozent wässrigem Kohleschlamm Pittsburgh Nr. 8 erzeugt wurde, indem man einen ersten Teil Ammonium-Lignosulfonat mit dem wässrigen Gesamtabfallschlamm von Beispiel 1 und einen zweiten Teil Ammonium-Lignosulfonat mit dem wässrigen Kohleschlamm Pittsburgh Nr. 8 mischte, bevor man den Gesamtabfallschlamm mit dem Kohleschlamm mischte. Es war notwendig, geeignetes Dispergens zu haben, um Verfestigung vorzubeugen. Um jedoch die Stabilität zu steuern, mußte die Überdosierung des Additivs vermieden werden. Die maximale gewünschte Gesamtdosierung des Additivs betrug 0,14 Gewichtsprozent (Basisgewicht des endgültig gemischten Schlammes). Beispielsweise wurde Ammonium-Lignosulfonat mit dem wässrigen Gesamtabfallschlamm gemischt, welcher 33,6 Gewichtsprozent Festanteile in der Menge von etwa 0,5 Gewichtsprozent des Gesamtabfallsohlammes in der endgültigen Mischung aufwies. Zusätzliches Ammonium-Lignosulfonat wurde mit dem Kohleschlamm gemischt, der einen Feststoffanteil von 65,5 Gewichtsprozent hatte, in der Menge von ungefähr 0,1 Gewichtsprozent des wässrigen Kohleschlamms Pittsburgh Nr. 8 in der endgültigen Mischung. Der stabile endgültige pumpbare Schlamm hatte die folgenden Eigenschaften: Feststoffgehalt 62,2 Gewichtsprozent, kalorischer Heizwert 20,5 MJ/kg (8.800 btu/lb), Stormer-Viskosität 0,42 PA.s (420 Zentipoise) und Aschegehalt 8,21 Gewichtsprozent (Trockengewicht)

Beispiel 5

Dieses Beispiel ist ähnlich Beispiel 4, jedoch wird ein stabiler endgültig gemischter Schlamm erzeugt, der 20 Gewichtsprozent wässrigen Gesamtabfallschlammes und 80 Gewichtsprozent wässrigen Kohleschlammes Pittsburgh Nr. 8 aufwies. Der endgültig gemischte Schlamm wurde durch Mischen eines ersten Teiles Ammonium-Lignosulfonat mit dem wässrigen Gesamtabfallschlamm (siehe Beispiel 1) und eines zweiten Teiles Ammonium-Lignosulfonat getrennt davon mit dem wässrigen Kohleschlarnm Pittsburgh Nr. 8 erzeugt.
Der wässrige Gesamtabfallschlamm in der endgültigen Mischung wies 33,6 Gewichtsprozent Festkörper plus Öl und 66,4 Gewichtsprozent Wasser auf, Der kalorische Heizgehalt war 10,6 MJ/kg (4.540 btu/lb) Vor dem Mischen enthielt der wässrige Gesamtabfallschlamm 0,5 Gewichtsprozent Ammonium- Lignosulfonat (Basisgewichtsprozent des wässrigen Gesamtabfallschlammes).
Der wässrige Kohleschlamm Pittsburgh Nr. 8 hatte einen Feststoffgehalt von 70,0 Gewichtsprozent und eine Stormer- Viskosität von 0,94 Pa.s (938 Zentipoise). Weiterhin, vor dem Mischen, enthielt er ungefähr 0,1 Gewichtsprozent (Basisgewicht des Kohleschlamms) Ammonium-Lignosulfonat und hatte einen kalorischen Heizw ert von etwa 23 MJ/kg (9.870 btu/lb).
Der endgültig gemischte wässrige Schlamm hatte einen Feststoffgehalt von ungefähr 60,9 Gewichtsprozent, einen kalorischen Heizwert von 20,5 MJ/kg (8.800 btu/lb) und eine Stormer-Viskosität von 192 Zentipoise.

Beispiel 6

Ein pumpbarer, endgültig gemischter wässriger Schlamm mit 10 Gewichtsprozent wässrigen Gesamtabfallschlamms und 90 Gewichtsprozent eines wässrigen Schlammes von Petrolkoks wurde erzeugt, indem ein erster Teil Ammonium-Lignosulfonat mit dem wässrigen Gesamtabfallschlamm und ein zweiter Teil Ammonium-Lignosulfonat getrennt mit dem wässrigen Schlamm des Petrolkokses gemischt wurde, vor dem Mischen des Gesamtabfallschlammes mit dem Petrolkoksschlamm unter leichtem Rühren. Der wässrige Gesamtabfallschlamm hatte einen Öl- Feststoffgehalt von 33,6 Gewichtsprozent, und der Rest, d. h. 66,4 Gewichtsprozent, war Wasser. Ammonium-Lignosulfonat lag in der Menge von 0,5 Gewichtsprozent des wässrigen Gesamtabfallschlammes vor. Der wässrige Schlamm des Petrolkokses hatte einen Feststoffgehalt von 66,2 Gewichtsprozent und eine Stormer-Viskosität von ungefähr 0,93 Pa.s (927 Zentipoise). Weiter enthielt er ungefähr 0,1 Gewichtsprozent Ammonium-Lignosulfonat (Basisgewicht des Petrolkoksschlammes). Die Gesamtmenge an Ammonium-Lignosulfonat in dem endgültig gemischten wässrigen Schlamm war ungefähr 0,14 Gewichtsprozent (Basisgewichtsprozent des endgültig gemischten Schlammes).
Der pumpbare, endgültig gemischte wässrige Schlamm hatte einen Feststoffgehalt von 61,9 Gewichtsprozent und einen kalorischen Heizwert von ungefähr 22 MJ/kg (9.500 btu/lb) Die Stormer-Viskosität war ungefähr 0,35 Pa.s (350 Zentipoise) . Die Stabilität des endgültig gemischten Schlammes war befriedigend.

Claims

1. Teiloxidationsprozeß, umfassend :

(1) Zusammenmischen flüssiger kohlenwasserstoffhaltiger und/oder wässriger Mischungen von festen kohlenstoffhaltigen schädlichen Abfallmaterialien aus der Erzeugung, Raffination und Vermarktung von Petroleumprodukten und etwa 0,3 bis 2,0 Gewichtsprozent eines anionischen oberflächenaktiven Mittels, um eine stabile, pumpbare, wässrige Mischung mit einem Feststoffgehalt in dem Bereich bis zu etwa 70 Gewichtsprozent zu erzeugen;

(2) Zusammenmischen eines festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffes, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohle, Petrolkoks, Asphalt, Ölsänden und Mischungen davon mit Wasser und von etwa 0,02 bis 1,00 Gewichtsprozent eines anionischen oberflächenaktiven Mittels zum Erzeugen eines stabilen, pumpbaren, wässrigen Schlammes mit einem Feststoffgehalt in dem Bereich von etwa 50 bis 70 Gewichtsprozent;

(3) Zusammenmischen von etwa 4 bis 19 Gewichtsteilen der Mischung aus (2) pro Gewichtsteil der Mischung aus (1), um einen stabilen, pumpbaren, endgültigen gemischten wässrigen Schlamm mit einem Feststoffgehalt in dem Bereich von etwa 50 bis 70 Gewichtsprozent zu schaffen; und

(4) Reagieren des endgültigen gemischten wässrigen Schlammes aus (3) in einem freiströmenden, nicht behinderten, mit feuerfestem Material ausgekleideten Teiloxidationsreaktionsbereich mit einem Gas, das freien Sauerstoff enthält, in einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur in dem Bereich von etwa 1.038ºC - 1.649ºC (1.900ºF - 3.000ºF) und einem Druck in dem Bereich von ungefähr 0,2 - 25 MPa (2 - 25 Atmosphären), um einen heißen, rohen, ausströmenden Gasstrom zu erzeugen, der H&sub2; + CO aufweist.

2. Prozeß nach Anspruch 1, bei dem der feste kohlenstoffhaltige Brennstoff in Schritt (2) und das feste kohlenstoffhaltige Abfallmaterial in (1) eine Teilchengröße derart haben, daß im wesentlichen das gesamte Material durch einen Sieb in dem Bereich eines ASTM E-11-87 - Standardsieb mit der Bezeichnung Standard 1,40 mm (Alternative Nr. 14) läuft und wenigstens 80 % durch ein ASTM E-11-87 - Sieb mit der Bezeichnung Standard 425 um (Alternative Nr. 40) laufen.

3. Prozeß nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das oberflächenaktive Mittel in den Schritten (1) und (2) ein Kalzium-, Natrium- oder Ammonium-Salz einer organischen Sulfosäure ist.

4. Prozeß nach Anspruch 3, bei dem das oberflächenaktive Mittel 2, 6-Dihydroxynaphthalen-Sulfosäure ist.

5. Prozeß nach Anspruch 3, bei dem das oberflächenaktive Mittel Ammonium-Ligninsulfonat ist.

6. Prozeß nach einem der Ansprüche 1 - 5, bei dem der Heizwert der Mischung aus (1) geringer als der Heizwert der Mischung aus (2) ist.

7. Prozeß nach einem der Ansprüche 1 - 6, bei dem der Heizgehalt der pumpbaren wässrigen Mischung aus (1) bis zu etwa 11,6 MJ/kg (5.000 btu/lb) beträgt.

8. Prozeß nach einem der Ansprüche 1 - 7, bei dem der Heizgehalt des pumpbaren stabilen wässrigen Schlammes aus (2) etwa 11,6 MJ/kg (5.000 btu/lb und darüber) beträgt.

9. Prozeß nach einem der Ansprüche 1 - 8, bei dem der Heizgehalt des endgültig gemischten wässrigen Schlammes aus (3) oberhalb von etwa 11, 6 MJ/kg (5.000 btu/lb) liegt.

10. Prozeß nach einem der Ansprüche 1 - 9, bei dem der stabile, endgültig gemischte wässrige Schlamm aus Schritt (3) eine Viskosität in dem Bereich von etwa 0,1 - 1 Pa.s (100 - 1.000 centipoise), wenn mit einem Stormer-Viskosimeter bestimmt, hat.

11. Prozeß nach einem der Ansprüche 1 - 10, bei dem die Kohle (2) aus der Gruppe bestehend aus Anthrazit, bituminöser Kohle, sub-bituminöser Kohle, Lignit und Mischungen davon gewählt ist.