JP2000512340A - 重金属を含む油から金属原料を発生する方法 - Google Patents

重金属を含む油から金属原料を発生する方法

Info

Publication number
JP2000512340A
JP2000512340A JP50013298A JP50013298A JP2000512340A JP 2000512340 A JP2000512340 A JP 2000512340A JP 50013298 A JP50013298 A JP 50013298A JP 50013298 A JP50013298 A JP 50013298A JP 2000512340 A JP2000512340 A JP 2000512340A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
soot
heavy metals
gas
combustion
dust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP50013298A
Other languages
English (en)
Inventor
ブクセル・ミヒャエル
ケラー・ハインツ・ヨーヘン
Original Assignee
クルップ・ウーデ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by クルップ・ウーデ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング filed Critical クルップ・ウーデ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
Publication of JP2000512340A publication Critical patent/JP2000512340A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02Dust removal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B34/00Obtaining refractory metals
    • C22B34/20Obtaining niobium, tantalum or vanadium
    • C22B34/22Obtaining vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/001Dry processes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

(57)【要約】 重金属を含む油から、合成ガスのほかに、金属原料が発生させられる。これは、油が部分的な酸化に供され、重金属を含む煤が分離および燃焼され、その際重金属が灰として発生し、他の処理、例えば洗浄水溶液による、発生した合成ガスからの洗い落としに供されることによって行われる。

Description

【発明の詳細な説明】 重金属を含む油から金属原料を発生する方法 本発明は、重金属を含む油から、合成ガスのほかに、金属原料を発生する方法 に関する。 油が重金属で汚れていることが知られている。これは基本的にはすべての石油 に当てはまる。この石油の品質は資源が減少するにつれて益々悪化しており、特 にベネズエラやロシアの石油、更に精油所残渣、瀝青、廃油および熱分解油の品 質が悪化している。不純物として、重金属であるバナジウムやニッケルが特に発 生する。このような油のエネルギー的または物質的な変換の際に、重金属含有量 が問題である。一方では、燃焼または部分的な酸化の際に、重金属化合物が発生 する。この重金属化合物は腐食作用を生じ、支配作業温度で溶融液状または練り 粉状であり、それによって重金属化合物がベーキングされる傾向があり、その結 果運転を妨害することになる。他方では、この重金属化合物が非常に少ない量で もガス状または液状で放出されないようにすべきである。固体の形での堆積保管 は非常がかさみ、厳しい法律規定を受ける。この理由から、経営者は特に重金属 含有量の少ない油を入手しようとする。よって、重金属を含む油は価値が低下す ることになる。 本発明は、金属原料を発生するために、重金属を含む油が部分的な酸化に供さ れ、油の部分的な酸化の際に発生する重金属を含む煤が、発生した他の物質から 分離され、燃やされ、それによって重金属が灰として生じることによって、上記 問題を解決する。 重金属を含む油の変換は、部分的な酸化のための装置(以下、油気化器と呼ぶ )で行われる。炭素を含む液状または固体の燃料を気化するための装置では通常 は、炭素化合物の不完全な変換が行われる。これは、主として反応が行われる炎 内で、酸素不足が生じることによる。この酸素不足には2つの原因がある。第1 は、部分的な酸化が燃焼よりもきわめて少ない酸素を必要とし、従って酸素が比 較的に少量供給されることにある。第2は、酸素と油霧とのほぼ完全な混合が技 術的に非常に困難であるので、反応領域内に、酸素が良好に供給される範囲と、 酸素が非常に不足している範囲が共存することにある。混合が悪ければ悪いほど 、煤が多く発生する。本発明の実施形の場合には、3流式または多流式バーナー が、燃料と酸化媒体を非常に良好に混合し分配するという課題を解決する。 煤を廃棄処理するための普通の技術は、煤を気化反応器に戻すことにある。こ の戻しの際に、戻された煤の大部分は合成ガスに変換される。油気化から生じる 重金属を含む煤を気化反応器に直接戻すと、気化反応器と次の装置に、重金属が 蓄積されることになり、既に述べた運転上の問題を生じることになる。従って、 気化反応器への煤の戻しが技術的に重要である前に、重金属を煤から分離するに はコストがかかる。これは通常は、ナフサが抽出剤として役立つ抽出装置で行わ れる。このような分離が妥当なコストで完全には達成されないので、気化反応器 と後続配置の装置で重金属が蓄積される。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第4309825号公報に記載された他の方法 の場合には、ろ塊が酸で処理される。その際、酸は煤から重金属を溶かす。 本発明の実施形の場合には、堆積した化合物内に重金属を含む発生する煤が、 部分酸化時に発生した合成ガスから洗浄水溶液によって洗い落とされる。 この場合、本発明の有利な実施形では、先ず最初に得られたろ液が捕集され、 もう一度ろ過されるように、洗浄水溶液がチャンバフィルタプレスでろ過される 。 従って、本発明では、コストのかかる、煤からの重金属の分離が不要である。 これは装置コストの大幅な節約と、運転上の信頼性をもたらすという利点がある 。その際、重金属をできるだけ多く含有する煤を得ることが望まれる。なぜなら 、重金属が燃焼を補助し、煤燃焼の後でフィルタで分離されるからである。運転 上の問題のない装置だけが設けられる。従って、煤と重金属のための分離方法を やめ、分離方法の代わりに別々の燃焼を行うことができる。 先ず最初は、煤に含まれるエネルギーが合成ガスの形態で得られないことが不 利であると思われた。煤を気化器に戻すと、炭素が合成ガスに変換される。驚く べきことに、油から合成ガスへの変換が3流式または多流式バーナーで行われる と、非常にわずかな煤しか発生しなかった。この煤は多くの重金属を含んでいた 。これは燃焼による後の金属回収にとって都合がよく、他の利点を生じる。3流 式または多流式バーナーの収量が非常に多いので、合成ガス収量の損失は、煤全 部を戻す従来の技術と比べて、きわめて少ない。従って、煤の戻しはエネルギー 的な観点からもはや価値がない。 従って、本発明の特別な実施形では、重金属を含む油が部分的な酸化に供され 、この酸化装置が特に3流式または多流式バーナーを備え、このバーナーが合成 ガスへの高い炭素変換を達成し、これに応じて少ない煤を発生する。 従って、合成ガスから多量の有効熱を取り出すことができる。なぜなら、煤の 戻しによって多量の重金属の蓄積が発生しないからである。それによって、熱交 換器をベーキングや腐食作用の危険にさらすことなく、廃熱利用のために熱交換 器を高温で使用することができる。従って、合成ガスから電気エネルギーを発生 するために、気化を統合した組み合わせ式ガス−蒸気タービン発電所の全体効率 は、例えば5パーセント位まで改善可能である。これは本発明の他の効果である 。 実質的に変換されていない炭素からなる煤は、気化反応器から粉塵状に排出さ れ、固体の形の重金属化合物を含む。それに続いて、水洗浄が行われるが、その 前に廃熱利用をすることができる。水洗浄では、煤がプロセスガスから分離され る。その後、約1%の懸濁液(以下、煤水と呼ぶ)が生じる。重金属化合物は煤 水内で、溶けた形でおよび煤粒子に結合された固体の形で生じる。 煤水をフラッシュ蒸留し、場合によっては蒸気ストリッピングした後で、重金 属を含む煤がフィルタプレスによって煤水からろ過される。ろ塊は15〜25% の煤成分を有し、残部は水である。従来の技術水準の場合にはここで、煤からの 重金属の抽出を行わなければならない。その際、重金属は廃水溶液に達し、廃水 溶液は、廃棄できるようにするためには、コストをかけて後処理しなければなら ない。 チャンバ型フィルタプレスにおけるろ過の場合には更に、ろ過の開始時にろ液 が生じる。このろ液はまだ多くの重金属成分を含んでいる。これに対して、充分 な厚さのろ塊が形成された後では、ろ液中の重金属は大幅に減少し、非常に低い 濃度に低下する。充分な厚さのろ塊を通って押し出されるろ液の部分だけが、廃 水として排出するための規定を満たす。ろ過時にろ塊の最小厚さによって重金属 がろ塊の中に保持されることにより、ろ塊の中の重金属は少なくない。従って、 技術水準では、ろ液およびまたはろ塊から重金属を除去するための付加的な手段 を講じなければならない。 本発明では、ろ塊からの重金属の除去は所望されない。なぜなら、金属を回収 するためにろ塊を更に処理するからである。既に述べたドイツ連邦共和国特許出 願公開第4309825号公報にならって、そのときのろ液の重金属濃度が廃水 の法律的な限界値を下回るまで、ろ液はろ過の開始から容器内に捕集される。重 金属を含むろ過された水は、容器から、もう一度徐々に同じチャンバフィルタプ レスで一緒にろ過される。この場合、既に形成されたろ塊は重金属を吸収する層 として利用される。そのときのろ液はもはや容器に案内されない。廃水の排出の ための法律的な規定が保たれ、価値のある重金属の損失が許容されるように、重 金属が少ない。これは本発明の両効果である。得られたろ塊は重金属をほぼ全部 含んでいる。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第4309825号公報と異なり、このろ塊か ら重金属が除去されず、煤は気化に戻されない。 従って、本発明の他の実施形では、重金属をほぼ全部含んでいる得られたろ塊 が、噴霧乾燥装置、粉砕機構を有する流れ乾燥装置または粉砕乾燥装置内で、加 熱された不活性ガスによって、10%未満の残留湿度まで乾燥させられる。 本発明に従って10%未満の水含有量までろ塊を乾燥する際、爆発の危険のあ る混合物が生じないように注意を払わなければならない。従って、乾燥は好まし くは不活性雰囲気下で行われる。酸素を多く含む空気または酸素によって運転さ れる気化装置の場合には、空気分解装置から余剰の窒素が供されることが判った 。この窒素は他の方法では使用不可能であり、従って乾燥媒体として有利に使用 可能である。1回の通過で、この窒素を使用して乾燥を行うと、コストのかかる 効果な冷却兼凝縮装置と、ガス再循環の場合の必要なような循環装置が節約され る。 乾燥自体は好ましくは、次の燃焼のために必要な微細な粒子スペクトルが乾燥 時に直接発生するシステムで行われる。そのためには、例えば粉砕乾燥装置、粉 砕機構と篩を有する流れ乾燥装置または噴霧乾燥装置が適している。この場合、 乾燥ガス、例えば上述の窒素は、煙ガスの廃熱によって加熱される。この廃熱は その後の煤燃焼時に発生する。 従って、本発明の他の実施形では、このようにして湿度を調節した粉塵状の煤 が、900〜1000℃の温度および1%以上の酸素含有量で、精々3時間、特 に1時間の反応時間を維持しながら粉塵バーナーで燃焼させられる。 粉塵燃焼を次に説明するように行うことができるようにするために、乾燥した 煤は、90μmの篩で精々10重量%の篩残渣を有し、140μmよも大きな煤 粒子は存在しない。これは、煤の90重量%が90μmよも小さな粒子からなっ ていることを意味する。市販の粉砕乾燥装置と流れ乾燥装置では、これは技術水 準に従って簡単に達成可能である。驚くべきことに更に、必要な微細な粒度が噴 霧乾燥装置によっても達成可能であることが発見された。そのために、脱水した 煤に所定の量の水が混合される。この場合、約20重量%の乾燥分の場合にポン プで送出不可能な煤がポンプで送出できるように、水が混合される。ノズルで噴 霧する際に発生する剪断力は、煤を所定の粒破片に分割するために充分である。 粉砕乾燥装置、流れ乾燥装置または噴霧乾燥装置の使用は、その都度の立地条件 に従って選択される。 燃焼は、粉塵バーナーまたは粉塵燃焼室内で、900〜1000℃の燃焼温度 、0.01バール以上の酸素分圧および精々3時間、特に1時間の滞留時間で行 われる。 煤残渣の燃焼はヨーロッパ特許出願公開第0686582号公報、同第054 2322号公報に既に詳細に説明されている。 ヨーロッパ特許出願公開第0542322号公報には同様に、バナジウムを含 む固体混合物を得るために、バナジウムを含む煤を燃焼する方法が記載されてい る。しかし、燃焼は700℃未満で行われるかあるいは酸素分圧が0,01バー ル未満でなければならない。これにより、邪魔になる量の五酸化バナジウムの発 生が回避される。この場合、燃焼は粉塵バーナーではなく、棚炉またはロータリ キルンまたは流動床炉で行われる。その際、煤の滞在時間は、構造の種類に依存 して、粉塵燃焼室におけるよりも非常に長い。これは寸法がはるかに大きいと いう欠点があり、その結果投資コストが大である。更に、低い酸素分圧は不完全 な炭素変換をもたらす。従って、炉内で発生した灰を再循環させる必要がある。 これは、それにコストがかかるという他の欠点がある。更に、重要な再処理のた めに炉内で添加物の添加を行う必要がある。これはエネルギー消費を増大させる という他の欠点がある。予備乾燥が必要な場合には勿論、邪魔になる粉塵形成を 避けなければならない。そのためには、付加的な手段を講じなければならず、し かも前後に配置された異なる2つの炉の使用がこの手段に含まれ、乾燥温度の選 択時に厳守すべき制限があるので、他の欠点がある。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第4003242号公報に、合成ガス発生のた めの装置から生じる重金属を含む煤を、そのろ過の前に、浄化スラッジと混合す る方法が記載されている。その後のろ過の際に発生するろ塊は、できるだけ追加 燃料を使用しないで燃焼させられる。この公報では、一例として流動層での燃焼 が記載されている。しかし、バナジウムを含む煤と浄化スラッジを一緒に燃焼す る際、五酸化バナジウムの発生をどのようにして阻止するのか不明である。特に 、乾燥した煙ガスに対する、法律で規定された6%の最少酸素含有量と、構造に 起因する炉内の長い滞留時間を考慮して、五酸化バナジウムの発生をどのように して阻止するのか不明である。それによって、ベーキングや腐食の危険が生じる 。このベーキングや腐食は持続運転の際に初めて発生し、公報に記載されている ような少ない実験回数の場合には観察されない。これは重大な欠点である。更に 、発生した灰は、規定に沿った堆積保管場所に廃棄すべきである。規定に沿った 堆積保管が下位の廃棄処理よりも優先されるとしても、煤内に含まれる重金属の 発生防止は、本発明と比べて非常に不利である。 ヨーロッパ特許出願公開第0686598号公報には、その後の燃焼と組み合 わせられた流動層乾燥方法が記載されている。その際、装置から出るバナジウム を含む煤は、部分的な酸化のために600〜1000℃で燃焼させられ、酸素分 圧を10-7〜10-8バールに低下させることによって五酸化バナジウムの発生が 抑制される。それによって、部分的な酸化の状態が実際に生じる。これは、この プロセスから生じるバナジウムを含む灰がまだ2〜5%の炭素を含むことによっ て裏付けられる。燃焼プロセス自体は、少なくとも60%の炭素を含む煤に制 限される。公報には、燃焼の後で850℃の高温のガスから蒸気が発生すること が記載されている。その際、ベーキングを防止するために、ボイラの壁温度は3 00℃以下に選定されたと記載されている。本来の燃焼室と燃焼室壁の間に空気 スクリーンを配置することにより、燃焼室の壁も300℃以下に冷却された。こ れは、この公報に記載されたベーキングの危険が実質的に五酸化バナジウム形成 から生じるということから出発するときに、五酸化バナジウムの発生が抑えられ るという記載と矛盾している。これにより、実際に五酸化バナジウムが形成され ないときに、上記のコストが不要となる。公報の他の個所に、ガス状エミッショ ンに関する記載がある。ここには、13.8%の酸素含有量が記載されている。 これは、大気条件では、0.14バールの酸素分圧であるので、上述の10-7〜 10-8バールの酸素分圧と10の数乗の違いがある。これは、本来の燃焼プロセ スが付加的な空気の多量の添加によって重ねられることを意味する。これは五酸 化バナジウム発生のためにベーキングの恐れがある。すなわち、逆説的に言えば 、燃焼室内でベーキングに対して壁を保護する空気が、それが避けるべきベーキ ングの危険を生じることになる。その結果、このベーキングの危険は廃熱利用の 可能性を制限する。これは上記方法の重大な欠点である。 本発明では、煤を燃焼させるために、ドイツ連邦共和国特許第4114171 号公報に記載されている種類の燃焼室が使用される。この燃焼室はヨーロッパ特 許出願公開第0686598号公報に記載の燃焼室にも非常に似ているが、異な るように運転される。上記ドイツ連邦共和国特許第4114171号公報では、 煤または他の燃焼可能な物質をらせん状の接線軌道に沿って案内する燃焼室が記 載されている。この場合、その際発生する乱流の流れ状態に基づいて、非常に良 好な渦流化および混合が保証される。しかし、本発明と異なり、ドイツ連邦共和 国特許第4114171号公報では、燃焼が1200〜1300℃の温度範囲で 行われる。更に、燃焼時間は本発明と異なり少なくとも2秒である。なぜなら、 この特許公報は燃焼しにくい物質の燃焼を対象としているからである。 驚くべきことに、煤は概してこのような短い反応時間で燃焼可能である。これ は一般的に知られている煤の反応不活性と著しく異なる。石炭と異なり、揮発性 の成分を含まない煤は通常は、きわめて着火および燃焼しにくい。実験の結果、 油の気化によって生じた煤を制御して燃焼させる際、反応定数は、工業的に製造 された煤(ガス煤)よりも10の数乗大きいことが判った。重金属成分が多いこ とによって、恐らく触媒のように活性化されると思われる。そのために、煤粒子 は140μmよも小さく、従ってその重量に関して大きな表面積を有する。高い 搬送速度により、驚くべきことに、上記の温度範囲と酸素分圧での運転方法につ いて特許公報に記載されたベーキングの問題は発生しない。これは、短い時間が ベーキングを引き起こす五酸化バナジウムの形成のために不充分であるからであ る。燃焼の第1の相では、煤粒子が一酸化炭素を形成しながら燃焼する。一酸化 炭素は煤粒子が燃焼し終わるまで、それ以上の酸化を阻止する。この理由から、 その間、五酸化バナジウムよりも低い酸化段階のバナジウム化合物が発生する。 このバナジウム化合物は五酸化バナジウムよりもはるかに高い溶融点を有し、従 って燃焼時の温度でベーキングを生じない。煤粒子が燃焼し終わるや否や、五酸 化バナジウムが発生する危険がある。従って、ここではそれ以上の反応を阻止し なければならない。 従って、本発明の他の実施形では、燃焼時に形成された煙ガスが、空気または 不活性ガスまたは水または粉塵を除去した冷却された煙ガスを添加することによ って、燃焼に続いて直ちに450〜650℃、特に600℃に冷却される。 これは、低温のガスまたは噴霧された液体が側方の穴から燃焼室に添加される ことによって行われる。このガスまたは液体は、構造による良好な分配に基づい て、高温排気と非常に迅速に混合する。ガスとしては、低温の空気、低温の不活 性ガスまたは浄化された低温の煙ガスを使用することができる。低温ガスまたは 液体の添加は、急激な冷却が生じるような良好な混合が保証されるときには、燃 焼室に向けて直接行うことができる。温度はこの添加によって、燃焼プロセスの 後ですぐに450〜650℃、特に600℃に調節される。それに続いて、煙ガ スに含まれる熱が乾燥ガスを加熱するために利用される。 本発明の他の実施形では、燃焼時に放出される熱が、乾燥プロセスで使用され る不活性ガスの加熱のために利用される。それによって、煤内に存在する化学エ ネルギーが有利に、すなわち一次エネルギーを節約する目的で使用される。 この手段により、燃焼反応は実際に凍結され、五酸化バナジウムへのバラジウ ム化合物の酸化が行われない。更に、燃焼室をコンパクトに構成し、それに応じ て低価格で製作することができる。これは本発明の他の効果である。 本発明の他の実施形では、煤の燃焼後および煙ガスの粉塵を除去した後残る灰 が、金属原料として、バナジウムや油に含まれる他の重金属の製出に供される。 この場合、灰はこのような化合物内に主としてバナジウムを含んでいる。この化 合物の酸化段階は五酸化バナジウムの酸化段階よりも低い。 煤の燃焼時に発生する灰は、廃熱を利用した後で、フィルタによって排気から 分離および乾燥されて排出される。灰は重金属を濃縮された形で含んでいる。こ の場合、バナジウムの主要な部分は二酸化バナジウムである。灰の炭素成分はき わめて少ない。なぜなら、上記の反応によって、ほとんど完全に燃焼が行われる からである。灰は金属的に直接利用可能である。 粉塵を除去した煙ガスは本発明では、残りの有害物質を分離するために、他の 浄化のために適切な装置に供給される。 図1は方法フローチャートを示している。このフローチャートに基づいて本発 明による方法を例示的に説明する。 重金属を含む油は部分的な酸化によって気化される。そのために、重金属を含 む油は3流式バーナーによって油気化器1に吹き込まれ、両酸素流2,4によっ て微細な油霧に噴霧される。約90バール位までの圧力と約1400℃の温度で 、部分的な酸化が行われる。この酸化では、重金属を含む油3が99%以上合成 ガスに、そして1%以下煤に変換される。この煤には重金属化合物が付加されて いる。このようにして得られた生の合成ガス5は廃熱利用装置6を備えた生ガス 冷却器に案内される。この生ガス冷却器は生ガスを300〜400℃に冷却する 。冷却された生ガス7はその後、水急冷器8に案内される。この水急冷器では、 煤が他の水溶性物質と共に水9によって洗い落とされる。予洗浄された合成ガス 10は他の用途のために放出される。高温の煤水11は煤水フラッシュ12内で 大気圧でフラッシュ蒸留され、冷却される。その際、フラッシュ蒸留ガス13が 逃げる。このフラッシュ蒸留ガスは低い圧力で水に溶けにくいガスを含んでいる 。低温の煤水14はフィルタプレス15に案内され、ろ過される。先ず最初に得 られる重金属を含むろ液17が分流され、ろ液中間容器18に一時貯蔵され る。フィルタプレス15からのろ液流の重金属濃度が、廃水として廃棄処理でき る値以下に下がるや否や、きれいなろ液16が排出される。一時貯蔵されたろ液 19はしだいにフィルタプレス15に戻され、もう一度ろ過される。その際、重 金属は既に形成されたろ塊によって吸収される。ろ過工程の終了後、ろ塊20が 乾燥装置21に供給され、高温の不活性ガス22によって乾燥される。乾燥装置 21内では更に、煤粒子が140μm以下の粒度に粉砕される。更に、乾燥装置 は更に煤フィルタを備えている。この煤フィルタは、湿った不活性ガス23が乾 燥装置21から出るときに煤粒子を一緒に持って行かないようにする。湿った不 活性ガス23は大気に排出可能である。なぜなら、この不活性ガスは不純物を含 んでいないからである。乾燥した煤は煤粉塵24として煤バーナー25に空気圧 で搬送される。この煤バーナーでは、煤粉塵が燃焼空気26によって900〜1 000℃でかつ非常に短い時間で完全に燃焼する。この燃焼工程に直接続いて、 高温の煙ガスは、650℃以下まで急冷する領域を通過する。この冷却は混合室 27で行われる。この混合室では、低温ガス28が煤バーナー25の煙ガスに強 く混合される。混合室27と煤バーナー25は燃焼室として一つの構造ユニット に形成可能である。650〜450℃の間の高温の煙ガス29はその熱エネルギ ーを、煙ガス−不活性ガス−熱交換器30内で、低温の不活性ガス31に付与す る。低温の煙ガス32はガスフィルタ33によって重金属灰が除去され、粉塵を 除去した煙ガス35として、更に浄化するために適当な設備に排出される。重金 属灰34は煤をほとんど含んでいないので、金属原料として使用される。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成10年5月6日(1998.5.6) 【補正内容】 請求の範囲 1.重金属を含む油が部分的な酸化に供される、重金属を含む油から金属原料を 発生するための方法において、 a)重金属を含む煤が分離および燃焼され、その際重金属が灰として生じ、 b)堆積した化合物内に重金属を含む、部分的な酸化の際に発生する煤が、発 生した合成ガスから洗浄水溶液によって洗い落とされ、 c)先ず最初に得られたろ液が捕集され、もう一度ろ過されるように、洗浄水 溶液がチャンバフィルタプレスでろ過され、 d)このようにして得られた、重金属をほとんど完全に含むろ塊が、噴霧乾燥 装置、粉砕機構を有する流れ乾燥装置または粉砕乾燥装置内で、加熱された不 活性ガスによって、10%未満の残留湿度まで乾燥させられ、 e)このようにして湿度を調節した粉塵状の煤が、140μm以上の煤粒子の 最大粒度で、かつ900〜1000℃の温度および1%以上の酸素含有量で 、精々3時間、特に1時間の反応時間を維持しながら粉塵バーナーで燃焼させ られ、 f)発生した煙ガスが、空気または不活性ガスまたは水または粉塵を除去した 冷却された煙ガスを添加することによって、燃焼に続いて直ちに450〜65 0℃、特に600℃に冷却され、 g)燃焼時に放出された熱が、乾燥プロセスで使用される不活性ガスの加熱の ために用いられることを特徴とする方法。 (請求項8が請求項2になり、請求項9,10が削除された) 【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成10年6月5日(1998.6.5) 【補正内容】 明細書 重金属を含む油から金属原料を発生する方法 本発明は、重金属を含む油から、合成ガスのほかに、金属原料を発生する方法 に関する。 油が重金属で汚れていることが知られている。これは基本的にはすべての石油 に当てはまる。この石油の品質は資源が減少するにつれて益々悪化しており、特 にベネズエラやロシアの石油、更に精油所残渣、瀝青、廃油および熱分解油の品 質が悪化している。不純物として、重金属であるバナジウムやニッケルが特に発 生する。このような油のエネルギー的または物質的な変換の際に、重金属含有量 が問題である。一方では、燃焼または部分的な酸化の際に、重金属化合物が発生 する。この重金属化合物は腐食作用を生じ、支配作業温度で溶融液状または練り 粉状であり、それによって重金属化合物がベーキングされる傾向があり、その結 果運転を妨害することになる。他方では、この重金属化合物が非常に少ない量で もガス状または液状で放出されないようにすべきである。固体の形での堆積保管 は非常がかさみ、厳しい法律規定を受ける。この理由から、経営者は特に重金属 含有量の少ない油を入手しようとする。よって、重金属を含む油は価値が低下す ることになる。 本発明は、請求項1に記載された特徴、すなわち a)重金属を含む煤が分離および燃焼され、その際重金属が灰として生じ、 b)堆積した化合物内に重金属を含む、部分的な酸化の際に発生する煤が、発生 した合成ガスから洗浄水溶液によって洗い落とされ、 c)先ず最初に得られたろ液が捕集され、もう一度ろ過されるように、洗浄水溶 液がチャンバフィルタプレスでろ過され、 d)このようにして得られた、重金属をほとんど完全に含むろ塊が、噴霧乾燥装 置、粉砕機構を有する流れ乾燥装置または粉砕乾燥装置内で、加熱された不活 性ガスによって、10%未満の残留湿度まで乾燥させられ、 e)このようにして湿度を調節した粉塵状の煤が、140μm以上の煤粒子の最 大粒度で、かつ900〜1000℃の温度および1%以上の酸素含有量で、 精々3時間、特に1時間の反応時間を維持しながら粉塵バーナーで燃焼させら れ、 f)発生した煙ガスが、空気または不活性ガスまたは水または粉塵を除去した冷 却された煙ガスを添加することによって、燃焼に続いて直ちに450〜650 ℃、特に600℃に冷却され、 g)燃焼時に放出された熱が、乾燥プロセスで使用される不活性ガスの加熱のた めに用いられることによって上記問題を解決する。 重金属を含む油の変換は、部分的な酸化のための装置(以下、油気化器と呼ぶ )で行われる。炭素を含む液状または固体の燃料を気化するための装置では通常 は、炭素化合物の不完全な変換が行われる。これは、主として反応が行われる炎 内で、酸素不足が生じることによる。この酸素不足には2つの原因がある。第1 は、部分的な酸化が燃焼よりもきわめて少ない酸素を必要とし、従って酸素が比 較的に少量供給されることにある。第2は、酸素と油霧とのほぼ完全な混合が技 術的に非常に困難であるので、反応領域内に、酸素が良好に供給される範囲と、 酸素が非常に不足している範囲が共存することにある。混合が悪ければ悪いほど 、煤が多く発生する。 煤を廃棄処理するための普通の技術は、煤を気化反応器に戻すことにある。こ の戻しの際に、戻された煤の大部分は合成ガスに変換される。油気化から生じる 重金属を含む煤を気化反応器に直接戻すと、気化反応器と次の装置に、重金属が 蓄積されることになり、既に述べた運転上の問題を生じることになる。従って、 気化反応器への煤の戻しが技術的に重要である前に、重金属を煤から分離するに はコストがかかる。これは通常は、ナフサが抽出剤として役立つ抽出装置で行わ れる。このような分離が妥当なコストで完全には達成されないので、気化反応器 と後続配置の装置で重金属が蓄積される。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第4309825号公報に記載された他の方法 の場合には、ろ塊が酸で処理される。その際、酸は煤から重金属を溶かす。 本発明の他の特徴は、堆積した化合物内に重金属を含む発生する煤が、部分酸 化時に発生した合成ガスから洗浄水溶液によって洗い落とされることにある。そ の際、本発明の特徴によれば、先ず最初に得られたろ液が捕集され、もう一度ろ 過されるように、洗浄水溶液がチャンバフィルタプレスでろ過される。 英国特許出願公開第1178267号公報により、煤の洗い落とし技術自体が 知られている。この場合、煤洗浄懸濁液は、煤から水蒸気を除去するために、他 の処理を受ける。 本発明では、コストのかかる、煤からの重金属の分離が不要である。これは装 置コストの大幅な節約と、運転上の信頼性をもたらすという利点がある。その際 、重金属をできるだけ多く含有する煤を得ることが望まれる。なぜなら、重金属 が燃焼を補助し、煤燃焼の後でフィルタで分離されるからである。運転上の問題 のない装置だけが設けられる。従って、煤と重金属のための分離方法をやめ、分 離方法の代わりに別々の燃焼を行うことができる。 先ず最初は、煤に含まれるエネルギーが合成ガスの形態で得られないことが不 利であると思われた。煤を気化器に戻すと、炭素が合成ガスに変換される。驚く べきことに、油から合成ガスへの変換が3流式または多流式バーナーで行われる と、非常にわずかな煤しか発生しなかった。この煤は多くの重金属を含んでいた 。これは燃焼による後の金属回収にとって都合がよく、他の利点を生じる。3流 式または多流式バーナーの収量が非常に多いので、合成ガス収量の損失は、煤全 部を戻す従来の技術と比べて、きわめて少ない。従って、煤の戻しはエネルギー 的な観点からもはや価値がない。 従って、本発明の特別な実施形では、重金属を含む油が部分的な酸化に供され 、この酸化装置が特に3流式または多流式バーナーを備え、このバーナーが合成 ガスへの高い炭素変換を達成し、これに応じて少ない煤を発生する。 従って、合成ガスから多量の有効熱を取り出すことができる。なぜなら、煤の 戻しによって多量の重金属の蓄積が発生しないからである。それによって、熱交 換器をベーキングや腐食作用の危険にさらすことなく、廃熱利用のために熱交換 器を高温で使用することができる。従って、合成ガスから電気エネルギーを発生 するために、気化を統合した組み合わせ式ガス−蒸気タービン発電所の全体効率 は、例えば5パーセント位まで改善可能である。これは本発明の他の効果である 。 実質的に変換されていない炭素からなる煤は、気化反応器から粉塵状に排出さ れ、固体の形の重金属化合物を含む。それに続いて、水洗浄が行われるが、その 前に廃熱利用をすることができる。水洗浄では、煤がプロセスガスから分離され る。その後、約1%の懸濁液(以下、煤水と呼ぶ)が生じる。重金属化合物は煤 水内で、溶けた形でおよび煤粒子に結合された固体の形で生じる。 煤水をフラッシュ蒸留し、場合によっては蒸気ストリッピングした後で、重金 属を含む煤がフィルタプレスによって煤水からろ過される。ろ塊は15〜25% の煤成分を有し、残部は水である。従来の技術水準の場合にはここで、煤からの 重金属の抽出を行わなければならない。その際、重金属は廃水溶液に達し、廃水 溶液は、廃棄できるようにするためには、コストをかけて後処理しなければなら ない。 チャンバ型フィルタプレスにおけるろ過の場合には更に、ろ過の開始時にろ液 が生じる。このろ液はまだ多くの重金属成分を含んでいる。これに対して、充分 な厚さのろ塊が形成された後では、ろ液中の重金属は大幅に減少し、非常に低い 濃度に低下する。充分な厚さのろ塊を通って押し出されるろ液の部分だけが、廃 水として排出するための規定を満たす。ろ過時にろ塊の最小厚さによって重金属 がろ塊の中に保持されることにより、ろ塊の中の重金属は少なくない。従って、 技術水準では、ろ液およびまたはろ塊から重金属を除去するための付加的な手段 を講じなければならない。 本発明では、ろ塊からの重金属の除去は所望されない。なぜなら、金属を回収 するためにろ塊を更に処理するからである。既に述べたドイツ連邦共和国特許出 願公開第4309825号公報にならって、そのときのろ液の重金属濃度が廃水 の法律的な限界値を下回るまで、ろ液はろ過の開始から容器内に捕集される。重 金属を含むろ過された水は、容器から、もう一度徐々に同じチャンバフィルタプ レスで一緒にろ過される。この場合、既に形成されたろ塊は重金属を吸収する層 として利用される。そのときのろ液はもはや容器に案内されない。廃水の排出の ための法律的な規定が保たれ、価値のある重金属の損失が許容されるように、重 金属が少ない。これは本発明の両効果である。得られたろ塊は重金属をほぼ全部 含んでいる。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第4309825号公報と異なり、このろ塊か ら重金属が除去されず、煤は気化に戻されない。 従って、本発明の他の実施形では、重金属をほぼ全部含んでいる得られたろ塊 が、噴霧乾燥装置、粉砕機構を有する流れ乾燥装置または粉砕乾燥装置内で、加 熱された不活性ガスによって、10%未満の残留湿度まで乾燥させられる。 本発明に従って10%未満の水含有量までろ塊を乾燥する際、爆発の危険のあ る混合物が生じないように注意を払わなければならない。従って、乾燥は好まし くは不活性雰囲気下で行われる。酸素を多く含む空気または酸素によって運転さ れる気化装置の場合には、空気分解装置から余剰の窒素が供されることが判った 。この窒素は他の方法では使用不可能であり、従って乾燥媒体として有利に使用 可能である。1回の通過で、この窒素を使用して乾燥を行うと、コストのかかる 効果な冷却兼凝縮装置と、ガス再循環の場合の必要なような循環装置が節約され る。 乾燥自体は好ましくは、次の燃焼のために必要な微細な粒子スペクトルが乾燥 時に直接発生するシステムで行われる。そのためには、例えば粉砕乾燥装置、粉 砕機構と篩を有する流れ乾燥装置または噴霧乾燥装置が適している。この場合、 乾燥ガス、例えば上述の窒素は、煙ガスの廃熱によって加熱される。この廃熱は その後の煤燃焼時に発生する。 従って、本発明の他の特徴によれば、このようにして湿度を調節した粉塵状の 煤は、900〜1000℃の温度および1%以上の酸素含有量で、精々3時間、 特に1時間の反応時間を維持しながら粉塵バーナーで燃焼させられる。 粉塵燃焼を次に説明するように行うことができるようにするために、乾燥した 煤は、90μmの篩で精々10重量%の篩残渣を有し、140μmよも大きな煤 粒子は存在しない。これは、煤の90重量%が90μmよも小さな粒子からなっ ていることを意味する。市販の粉砕乾燥装置と流れ乾燥装置では、これは技術水 準に従って簡単に達成可能である。驚くべきことに更に、必要な微細な粒度が噴 霧乾燥装置によっても達成可能であることが発見された。そのために、脱水した 煤に所定の量の水が混合される。この場合、約20重量%の乾燥分の場合にポン プで送出不可能な煤がポンプで送出できるように、水が混合される。ノズルで噴 霧する際に発生する剪断力は、煤を所定の粒破片に分割するために充分である。 粉砕乾燥装置、流れ乾燥装置または噴霧乾燥装置の使用は、その都度の立地条件 に従って選択される。 燃焼は、粉塵バーナーまたは粉塵燃焼室内で、900〜1000℃の燃焼温度 、0.01バール以上の酸素分圧および精々3時間、特に1時間の滞留時間で行 われる。 煤残渣の燃焼はヨーロッパ特許出願公開第0686582号公報、同第054 2322号公報に既に詳細に説明されている。 ヨーロッパ特許出願公開第0542322号公報には同様に、バナジウムを含 む固体混合物を得るために、バナジウムを含む煤を燃焼する方法が記載されてい る。しかし、燃焼は700℃未満で行われるかあるいは酸素分圧が0,01バー ル未満でなければならない。これにより、邪魔になる量の五酸化バナジウムの発 生が回避される。この場合、燃焼は粉塵バーナーではなく、棚炉またはロータリ キルンまたは流動床炉で行われる。その際、煤の滞在時間は、構造の種類に依存 して、粉塵燃焼室におけるよりも非常に長い。これは寸法がはるかに大きいとい う欠点があり、その結果投資コストが大である。更に、低い酸素分圧は不完全な 炭素変換をもたらす。従って、炉内で発生した灰を再循環させる必要がある。こ れは、それにコストがかかるという他の欠点がある。更に、重要な再処理のため に炉内で添加物の添加を行う必要がある。これはエネルギー消費を増大させると いう他の欠点がある。予備乾燥が必要な場合には勿論、邪魔になる粉塵形成を避 けなければならない。そのためには、付加的な手段を講じなければならず、しか も前後に配置された異なる2つの炉の使用がこの手段に含まれ、乾燥温度の選択 時に厳守すべき制限があるので、他の欠点がある。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第4003242号公報に、合成ガス発生のた めの装置から生じる重金属を含む煤を、そのろ過の前に、浄化スラッジと混合す る方法が記載されている。その後のろ過の際に発生するろ塊は、できるだけ追加 燃料を使用しないで燃焼させられる。この公報では、一例として流動層での燃焼 が記載されている。しかし、バナジウムを含む煤と浄化スラッジを一緒に燃焼す る際、五酸化バナジウムの発生をどのようにして阻止するのか不明である。特に 、乾燥した煙ガスに対する、法律で規定された6%の最少酸素含有量と、構造に 起因する炉内の長い滞留時間を考慮して、五酸化バナジウムの発生をどのように して阻止するのか不明である。それによって、ベーキングや腐食の危険が生じる 。このベーキングや腐食は持続運転の際に初めて発生し、公報に記載されている ような少ない実験回数の場合には観察されない。これは重大な欠点である。更に 、発生した灰は、規定に沿った堆積保管場所に廃棄すべきである。規定に沿った 堆積保管が下位の廃棄処理よりも優先されるとしても、煤内に含まれる重金属の 発生防止は、本発明と比べて非常に不利である。 ヨーロッパ特許出願公開第0686598号公報には、その後の燃焼と組み合 わせられた流動層乾燥方法が記載されている。その際、装置から出るバナジウム を含む煤は、部分的な酸化のために600〜1000℃で燃焼させられ、酸素分 圧を10-7〜10-8バールに低下させることによって五酸化バナジウムの発生が 抑制される。それによって、部分的な酸化の状態が実際に生じる。これは、この プロセスから生じるバナジウムを含む灰がまだ2〜5%の炭素を含むことによっ て裏付けられる。燃焼プロセス自体は、少なくとも60%の炭素を含む煤に制限 される。公報には、燃焼の後で850℃の高温のガスから蒸気が発生することが 記載されている。その際、ベーキングを防止するために、ボイラの壁温度は30 0℃以下に選定されたと記載されている。本来の燃焼室と燃焼室壁の間に空気ス クリーンを配置することにより、燃焼室の壁も300℃以下に冷却された。これ は、この公報に記載されたベーキングの危険が実質的に五酸化バナジウム形成か ら生じるということから出発するときに、五酸化バナジウムの発生が抑えられる という記載と矛盾している。これにより、実際に五酸化バナジウムが形成されな いときに、上記のコストが不要となる。公報の他の個所に、ガス状エミッション に関する記載がある。ここには、13.8%の酸素含有量が記載されている。こ れは、大気条件では、0.14バールの酸素分圧であるので、上述の10-7〜1 0-8バールの酸素分圧と10の数乗の違いがある。これは、本来の燃焼プロセス が付加的な空気の多量の添加によって重ねられることを意味する。これは五酸化 バナジウム発生のためにベーキングの恐れがある。すなわち、逆説的に言えば、 燃焼室内でベーキングに対して壁を保護する空気が、それが避けるべき ベーキングの危険を生じることになる。その結果、このベーキングの危険は廃熱 利用の可能性を制限する。これは上記方法の重大な欠点である。 本発明では、煤を燃焼させるために、ドイツ連邦共和国特許第4114171 号公報に記載されている種類の燃焼室が使用される。この燃焼室はヨーロッパ特 許出願公開第0686598号公報に記載の燃焼室にも非常に似ているが、異な るように運転される。上記ドイツ連邦共和国特許第4114171号公報では、 煤または他の燃焼可能な物質をらせん状の接線軌道に沿って案内する燃焼室が記 載されている。この場合、その際発生する乱流の流れ状態に基づいて、非常に良 好な渦流化および混合が保証される。しかし、本発明と異なり、ドイツ連邦共和 国特許第4114171号公報では、燃焼が1200〜1300℃の温度範囲で 行われる。更に、燃焼時間は本発明と異なり少なくとも2秒である。なぜなら、 この特許公報は燃焼しにくい物質の燃焼を対象としているからである。 驚くべきことに、煤は概してこのような短い反応時間で燃焼可能である。これ は一般的に知られている煤の反応不活性と著しく異なる。石炭と異なり、揮発性 の成分を含まない煤は通常は、きわめて着火および燃焼しにくい。実験の結果、 油の気化によって生じた煤を制御して燃焼させる際、反応定数は、工業的に製造 された煤(ガス煤)よりも10の数乗大きいことが判った。重金属成分が多いこ とによって、恐らく触媒のように活性化されると思われる。そのために、煤粒子 は140μmよも小さく、従ってその重量に関して大きな表面積を有する。高い 搬送速度により、驚くべきことに、上記の温度範囲と酸素分圧での運転方法につ いて特許公報に記載されたベーキングの問題は発生しない。これは、短い時間が ベーキングを引き起こす五酸化バナジウムの形成のために不充分であるからであ る。燃焼の第1の相では、煤粒子が一酸化炭素を形成しながら燃焼する。一酸化 炭素は煤粒子が燃焼し終わるまで、それ以上の酸化を阻止する。この理由から、 その間、五酸化バナジウムよりも低い酸化段階のバナジウム化合物が発生する。 このバナジウム化合物は五酸化バナジウムよりもはるかに高い溶融点を有し、従 って燃焼時の温度でベーキングを生じない。煤粒子が燃焼し終わるや否や、五酸 化バナジウムが発生する危険がある。従って、ここではそれ以上の反応を阻止し なければならない。 従って、既に述べたように、燃焼時に形成された煙ガスが、空気または不活性 ガスまたは水または粉塵を除去した冷却された煙ガスを添加することによって、 燃焼に続いて直ちに450〜650℃、特に600℃に冷却される。これは、低 温のガスまたは噴霧された液体が側方の穴から燃焼室に添加されることによって 行われる。このガスまたは液体は、構造による良好な分配に基づいて、高温排気 と非常に迅速に混合する。ガスとしては、低温の空気、低温の不活性ガスまたは 浄化された低温の煙ガスを使用することができる。低温ガスまたは液体の添加は 、急激な冷却が生じるような良好な混合が保証されるときには、燃焼室に向けて 直接行うことができる。温度はこの添加によって、燃焼プロセスの後ですぐに4 50〜650℃、特に600℃に調節される。それに続いて、煙ガスに含まれる 熱が乾燥ガスを加熱するために利用される。 本発明の他の特徴では、燃焼時に放出される熱が、乾燥プロセスで使用される 不活性ガスの加熱のために利用される。それによって、煤内に存在する化学エネ ルギーが有利に、すなわち一次エネルギーを節約する目的で使用される。 この手段により、燃焼反応は実際に凍結され、五酸化バナジウムへのバラジウ ム化合物の酸化が行われない。更に、燃焼室をコンパクトに構成し、それに応じ て低価格で製作することができる。これは本発明の他の効果である。 本発明の他の実施形では、煤の燃焼後および煙ガスの粉塵を除去した後残る灰 が、金属原料として、バナジウムや油に含まれる他の重金属の製出に供される。 この場合、灰はこのような化合物内に主としてバナジウムを含んでいる。この化 合物の酸化段階は五酸化バナジウムの酸化段階よりも低い。 煤の燃焼時に発生する灰は、廃熱を利用した後で、フィルタによって排気から 分離および乾燥されて排出される。灰は重金属を濃縮された形で含んでいる。こ の場合、バナジウムの主要な部分は二酸化バナジウムである。灰の炭素成分はき わめて少ない。なぜなら、上記の反応によって、ほとんど完全に燃焼が行われる からである。灰は金属的に直接利用可能である。 粉塵を除去した煙ガスは、残りの有害物質を分離するために、他の浄化のため に適切な装置に供給される。 図1は方法フローチャートを示している。このフローチャートに基づいて本発 明による方法を例示的に説明する。 重金属を含む油は部分的な酸化によって気化される。そのために、重金属を含 む油は3流式バーナーによって油気化器1に吹き込まれ、両酸素流2,4によっ て微細な油霧に噴霧される。約90バール位までの圧力と約1400℃の温度で 、部分的な酸化が行われる。この酸化では、重金属を含む油3が99%以上合成 ガスに、そして1%以下煤に変換される。この煤には重金属化合物が付加されて いる。このようにして得られた生の合成ガス5は廃熱利用装置6を備えた生ガス 冷却器に案内される。この生ガス冷却器は生ガスを300〜400℃に冷却する 。冷却された生ガス7はその後、水急冷器8に案内される。この水急冷器では、 煤が他の水溶性物質と共に水9によって洗い落とされる。予洗浄された合成ガス 10は他の用途のために放出される。高温の煤水11は煤水フラッシュ12内で 大気圧でフラッシュ蒸留され、冷却される。その際、フラッシュ蒸留ガス13が 逃げる。このフラッシュ蒸留ガスは低い圧力で水に溶けにくいガスを含んでいる 。低温の煤水14はフィルタプレス15に案内され、ろ過される。先ず最初に得 られる重金属を含むろ液17が分流され、ろ液中間容器18に一時貯蔵される。 フィルタプレス15からのろ液流の重金属濃度が、廃水として廃棄処理できる値 以下に下がるや否や、きれいなろ液16が排出される。一時貯蔵されたろ液19 はしだいにフィルタプレス15に戻され、もう一度ろ過される。その際、重金属 は既に形成されたろ塊によって吸収される。ろ過工程の終了後、ろ塊20が乾燥 装置21に供給され、高温の不活性ガス22によって乾燥される。乾燥装置21 内では更に、煤粒子が140μm以下の粒度に粉砕される。更に、乾燥装置は更 に煤フィルタを備えている。この煤フィルタは、湿った不活性ガス23が乾燥装 置21から出るときに煤粒子を一緒に持って行かないようにする。湿った不活性 ガス23は大気に排出可能である。なぜなら、この不活性ガスは不純物を含んで いないからである。乾燥した煤は煤粉塵24として煤バーナー25に空気圧で搬 送される。この煤バーナーでは、煤粉塵が燃焼空気26によって900〜100 0℃でかつ非常に短い時間で完全に燃焼する。この燃焼工程に直接続いて、高温 の煙ガスは、650℃以下まで急冷する領域を通過する。この冷却は混合室27 で行われる。この混合室では、低温ガス28が煤バーナー25の煙ガス に強く混合される。混合室27と煤バーナー25は燃焼室として一つの構造ユニ ットに形成可能である。650〜450℃の間の高温の煙ガス29はその熱エネ ルギーを、煙ガス−不活性ガス−熱交換器30内で、低温の不活性ガス31に付 与する。低温の煙ガス32はガスフィルタ33によって重金属灰が除去され、粉 塵を除去した煙ガス35として、更に浄化するために適当な設備に排出される。 重金属灰34は煤をほとんど含んでいないので、金属原料として使用される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C10M 175/00 C10M 175/00 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AU,AZ ,BB,BG,BR,BY,CA,CN,CZ,EE, GE,HU,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LK,LR,LS,LT,LV,MD,MG,MK ,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,RO,RU, SD,SG,SI,SK,TJ,TM,TR,TT,U A,UG,US,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.重金属を含む油が部分的な酸化に供される、重金属を含む油から金属原料を 発生するための方法において、重金属を含む煤が分離および燃焼され、その際 重金属が灰として生じることを特徴とする方法。 2.堆積した化合物内に重金属を含む、部分的な酸化の際に発生する煤が、発生 した合成ガスから洗浄水溶液によって洗い落とされることを特徴とする請求項 1記載の方法。 3.先ず最初に得られたろ液が捕集され、もう一度ろ過されるように、洗浄水溶 液がチャンバフィルタプレスでろ過されることを特徴とする請求項1記載の方 法。 4.このようにして得られた、重金属をほとんど完全に含むろ塊が、噴霧乾燥装 置、粉砕機構を有する流れ乾燥装置または粉砕乾燥装置内で、加熱された不活 性ガスによって、10%未満の残留湿度まで乾燥させられることを特徴とする 請求項3記載の方法。 5.このようにして湿度を調節した粉塵状の煤が、900〜1000℃の温度 および1%以上の酸素含有量で、精々3時間、特に1時間の反応時間を維持し ながら粉塵バーナーで燃焼させられることを特徴とする請求項4記載の方法。 6.発生した煙ガスが、空気または不活性ガスまたは水または粉塵を除去した冷 却された煙ガスを添加することによって、燃焼に続いて直ちに450〜650 ℃、特に600℃に冷却されることを特徴とする請求項5記載の方法。 7.燃焼時に放出された熱が、乾燥プロセスで使用される不活性ガスの加熱のた めに用いられることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の方法。 8.煤の燃焼後および煙ガスの粉塵除去後残る灰が、金属原料として、バナジウ ムや油に含まれる他の重金属の製出に供され、灰が、五酸化バナジウムの酸化 段階の下にある酸化段階の化合物内に、主としてバナジウムを含んでいること を特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の方法。 9.粉塵を除去した煙ガスが、残りの有害物質を除去するために、更に浄化する ための適切な装置に供給されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つ に記載の方法。 10.重金属を含む油が部分的な酸化に供され、この酸化装置が特に3流式または 多流式バーナーを備え、このバーナーが合成ガスへの高い炭素変換を達成し、 これに応じて少ない煤を発生することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一 つに記載の方法。
JP50013298A 1996-06-01 1997-05-15 重金属を含む油から金属原料を発生する方法 Pending JP2000512340A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19622153A DE19622153A1 (de) 1996-06-01 1996-06-01 Verfahren zur Erzeugung eines metallurgischen Rohstoffs
DE19622153.6 1996-06-01
PCT/EP1997/002484 WO1997046723A1 (de) 1996-06-01 1997-05-15 Verfahren zur erzeugung eines metallurgischen rohstoffs aus schwermetallhaltigem öl

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000512340A true JP2000512340A (ja) 2000-09-19

Family

ID=7795962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP50013298A Pending JP2000512340A (ja) 1996-06-01 1997-05-15 重金属を含む油から金属原料を発生する方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6193941B1 (ja)
EP (1) EP0912771B1 (ja)
JP (1) JP2000512340A (ja)
CN (1) CN1220705A (ja)
AT (1) ATE191517T1 (ja)
AU (1) AU2898397A (ja)
DE (2) DE19622153A1 (ja)
WO (1) WO1997046723A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009074139A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Ihi Corp 未利用資源からの金属回収方法及び金属回収装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10152686B4 (de) * 2001-10-19 2004-09-23 Lurgi Ag Verfahren zur thermischen Behandlung von Vanadium enthaltenden Rückständen
US8277766B2 (en) 2010-12-27 2012-10-02 Hnat James G Methods for the concentration of vanadium from carbonaceous feedstock materials
US9539581B2 (en) 2011-10-11 2017-01-10 Materials Recovery Company Method for recycling ash
CN114075625A (zh) * 2020-08-18 2022-02-22 刘虎 一种炭黑中有价值金属的回收方法
CN112588460B (zh) * 2020-11-26 2022-05-31 东北石油大学 一种螺旋式剪切降粘旋流分离装置
CN115820333B (zh) * 2021-09-17 2024-01-26 山东大学 一种废润滑油泥的资源化回收利用方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1571699A1 (de) 1966-05-14 1970-12-23 Babcock & Wilcox Ag Verfahren und Vorrichtung zur Aufarbeitung waesseriger Russsuspensionen
US3807987A (en) 1972-04-10 1974-04-30 Ecolaire Inc Oil soot handling system
FR2432051A1 (fr) 1978-07-27 1980-02-22 Inst Francais Du Petrole Procede permettant la recuperation d'elements metalliques contenus dans des produits carbones
DE4117266A1 (de) 1991-05-27 1992-12-03 Hoechst Ag Herstellung von synthesegas aus aschereichen kohlenwasserstoffen
DE4213328A1 (de) * 1991-11-13 1993-10-28 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum Behandeln eines vanadiumhaltigen Rückstands
DE4309825A1 (de) 1993-03-26 1994-09-29 Hoechst Ag Verfahren zur Herstellung von Synthesegas
EP0686598B1 (en) 1994-05-11 2001-01-24 Norsk Hydro Asa Process for the partial oxidation of a hydrocarbon feedstock
ES2154316T3 (es) * 1994-05-11 2001-04-01 Norsk Hydro As Procedimiento para la oxidacion parcial de un material de alimentacion de hidrocarburos.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009074139A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Ihi Corp 未利用資源からの金属回収方法及び金属回収装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0912771B1 (de) 2000-04-05
AU2898397A (en) 1998-01-05
CN1220705A (zh) 1999-06-23
WO1997046723A1 (de) 1997-12-11
US6193941B1 (en) 2001-02-27
DE19622153A1 (de) 1997-12-04
ATE191517T1 (de) 2000-04-15
DE59701410D1 (de) 2000-05-11
EP0912771A1 (de) 1999-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5474302B2 (ja) 炭素質原料の水蒸気改質のための方法
JP2019090416A (ja) 閉鎖型サイクル急冷を伴う部分酸化反応
JP2002508433A (ja) 有機物質及び物質の混合物をガス化するための方法
JP2002510550A (ja) 閉サイクル廃棄物燃焼
RU2494128C2 (ru) Устройство для получения сажи из резиновых отходов
JPH08507568A (ja) 廃棄物の処理方法及び設備
SU862835A3 (ru) Способ предварительного нагрева горючего сланца
WO2016059725A1 (ja) 石油精製廃棄物処理装置及び石油精製廃棄物処理方法
JP2000512340A (ja) 重金属を含む油から金属原料を発生する方法
US4880528A (en) Method and apparatus for hydrocarbon recovery from tar sands
JP2002501112A (ja) ガス化によって凝縮燃料を処理する方法
US4220469A (en) Method for producing reduction gases consisting essentially of carbon monoxide and hydrogen
US3145076A (en) Oxidation of substances suspended or dissolved in a liquid resistant to oxidation
JP3297350B2 (ja) 製鉄所発生廃棄物等の処理システム
FR2573750A1 (fr) Procede et installation pour produire du clinker de ciment blanc
JPH01127100A (ja) 廃棄物を熱処理するための方法
CZ293464B6 (cs) Způsob úpravy popela vznikajícího parciální oxidací uhlovodíkových surovin
JP3969620B2 (ja) 廃棄物処理方法
JP3746993B2 (ja) 製鉄所発生廃棄物等の処理システム
JP3647027B2 (ja) スーツの処理方法および処理設備
CA2448523A1 (en) Method for cleaning tar-bearing waste water and apparatus for performing said method
JP2004526115A (ja) 金属、金属酸化物又は金属水酸化物を含む小片を持つ汚泥の処理方法
US1318336A (en) Making oxids of bismuth
JPS598385B2 (ja) 粉砕褐炭の熱処理方法および装置
JP2668266B2 (ja) 高温高圧粗合成ガス流中の汚染物を変える方法