一种用于石油焦气化过程中优化液态排渣的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于石油焦气化过程中优化液态排渣的方法，属于环境工程技术领域。将合成灰与石油焦充分混匀，得到待气化混合物；所述合成灰含有V

A method for optimizing liquid slag removal in the gasification process of petroleum coke

The invention relates to a method for optimizing liquid slag discharge in the gasification process of petroleum coke, belonging to the technical field of environmental engineering. Mix the synthetic ash and petroleum coke to obtain the mixture to be gasified; the synthetic ash contains V

【技术实现步骤摘要】
一种用于石油焦气化过程中优化液态排渣的方法
本专利技术属于环境工程
，本专利技术涉及一种用于石油焦气化过程中优化液态排渣的方法。
技术介绍
石油焦气流床气化技术具有广泛的工业应用基础，是未来石油焦清洁利用的主要方向。Texaco和Shell等气流床技术主要采用液态排渣。石油焦灰在气化炉内高温、还原性的环境下更容易生成高熔点矿物，直接影响气流床中灰渣的熔融特性。灰熔融性的变化在气化炉运行过程中会带来耐火材料侵蚀、受热面沾污、积灰结渣、排渣不畅通以及管道的磨损和堵塞问题，对气化的经济性及维护成本影响巨大。石油焦中的矿物种类和组分控制了在高温还原性气氛下石油焦灰渣的熔融和结晶过程，因此控制石油焦气化灰渣中矿物组成和性质对气化装置的设计和操作具有重大指导意义，为石油焦气化的深度工业化推广提供了数据积累和理论指导。石油焦是渣油和重油延迟焦化工艺得到的副产品，是石油的精炼过程中最终产物。石油焦外观呈形状不规则、结构紧密的黑色粒状、针状或柱状固体，一般有金属光泽，石油焦按照外观形态可分为海绵状焦、蜂窝状焦和针状焦三种。石油焦是一种高度芳构化的碳化物，主要由芳烃、长链脂肪缩聚物及少量无机物组成，碳元素含量90-97％，氢元素含量为1.5-8％，高硫石油焦中还含有3％以上的硫，此外还有少量的氮、氧和金属元素。石油焦的热值很高，其低位发热量一般为煤的1.5-2倍，其灰分极少，一般低于1％，灰分的组成包括硅、铝、钠、铁、钙、钒、镍等元素及其化合物，尤其是钒、镍的含量较高；挥发分含量为11％左右。由于石油焦中的钒、镍会在气化过程中富集在飞灰或者底渣中，这与常规煤气化后灰成分(Si、Al、Ca、Fe和S)相差很大，因此导致积灰结渣情况具有更多不可预知性。目前石油焦气化多数工业应用于气流床气化装置上，其操作温度在1300℃至1500℃之间，因为气化渣的流动特性对气流床装置的排渣操作至关重要，而钒、镍矿物对灰熔点、黏度等特性有极大影响。因此如何能够通过对石油焦灰分进行改性，保证在炉膛内以液态蒸汽存在，这对石油焦气化工业中控制灰渣熔点黏度并实现液态排渣会起到良好的指导作用。V2O5、NiO、Fe2O3、CaO、SiO2、Al2O3这六种氧化物是石油焦灰的主要组成成分，在气化过程其迁徙演化规律直接影响到气化灰的熔融特性，最终决定了对石油焦气化过程中的液态排渣特性。鉴于此，本专利技术使用一种低挥发分石油焦和合成灰混合制样，获得了一种高硫石油焦气化过程中液态排渣的优化方法,促进石油焦气化过程中的液态排渣。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术中液态排渣优化困难的问题，通过对气化后的灰进行X射线衍射(XRD)表征，鉴定其矿物组成成分，并与Factsage热力学平衡模拟计算的结果进行比较和验证，有效降低灰的熔融温度，高熔点矿物质大量转化为低熔点矿物质同时转化为液态金属氧化物熔融体，有利于石油焦气化过程中液态排渣。根据本专利技术的目的，提供了一种用于石油焦气化过程中优化液态排渣的方法，该方法能够真实有效的模拟气化炉内石油焦气化过程以及石油焦灰中矿物质的迁移转化，得到合适的配比方案从而优化液态排渣。按照本专利技术的目的，提供了一种用于石油焦气化过程中优化液态排渣的方法，包括以下步骤：(1)将合成灰与石油焦充分混匀，得到待气化混合物；所述合成灰含有V2O5、NiO、Fe2O3、CaO、SiO2和Al2O3，所述合成灰中SiO2与Al2O3的质量之比为(0.25-4)：1，Fe2O3与CaO的质量之比为(0.5-6)：1，V2O5与NiO的质量之比为(0.25-4)：1；(2)将步骤(1)得到的待气化混合物在气化温度为1100℃-1400℃条件下进行气化，所述气化的时间为45min-2h，得到熔融态的残渣。优选地，步骤(1)中所述合成灰的质量占待气化混合物的质量小于等于25％。优选地，所述合成灰中SiO2与Al2O3的质量之比为(2-4)：1。优选地，所述合成灰中Fe2O3与CaO的质量之比为(0.5-1)：1。优选地，所述合成灰中V2O5与NiO的质量之比为(0.25-1)：1。优选地，步骤(2)中，所述气化温度为1300℃-1400℃。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：(1)本专利技术提供了一种石油焦和合成灰新的混合制样方法，在石油焦真实存在的情况下，将石油焦中灰含量放大观察，更加真实有效的模拟气化炉内石油焦气化过程中矿物质的迁移转化过程，通过分析得到更加合适的合成灰配比方案，获得了一种石油焦气化过程中优化液态排渣的方法,指导优化石油焦气化过程中的液态排渣，效果显著且保证了气化炉液态排渣的安全运行。(2)石油焦中灰成分明显区别于煤，其碱金属及碱土金属含量很少，而钒、镍含量很高。因此，本方法通过对典型的三种石油焦(分别来自邯郸石化公司(HD)、金山石化公司(JS)、武汉中石化公司(WH))进行X射线荧光光谱分析(XRF)获得灰中的金属氧化物组成，并以之作为参照依据，配置对应金属氧化物成分的合成灰。在此基础上，将合成灰与低灰含量的石油焦混合后在固定床气化炉上进行共气化，对气化后的灰进行X射线衍射(XRD)表征，鉴定其矿物组成成分，并与Factsage热力学平衡模拟计算的结果进行比较和验证，有效降低灰的熔融温度，高熔点矿物质大量转化为低熔点矿物质同时转化为液态金属氧化物熔融体，有利于石油焦气化过程中液态排渣。(3)本专利技术通过XRD分析获取灰样的的成分组成，从而判定石油焦的灰熔融特性，并结合Factsage模拟进行验证，综合灰成分及熔融特性，最终确定最优气化温度在1300-1400℃区间。气化温度控制在此区间，液态金属氧化物熔融体迅速增多，更加有利于液态排渣。(4)本专利技术通过XRD分析获取灰样的的晶体结构组成，从而判定石油焦的灰熔融特性，并结合Factsage模拟进行验证，综合灰成分及熔融特性，优选地，SiO2与Al2O3的质量之比为(2-4)：1，最终确定最优SiO2与Al2O3的质量之比为4。通过增加SiO2和减少Al2O3的质量，可以让高熔点矿物质减少，低熔点矿物质增多，从而降低灰的熔融性，更加有利于液态排渣。(5)本专利技术通过XRD分析获取灰样的的晶体结构组成，从而判定石油焦的灰熔融特性，并结合Factsage模拟进行验证，综合灰成分及熔融特性，优选地，Fe2O3与CaO的质量之比为(0.5-1)：1，最终确定最优Fe2O3与CaO的质量之比为0.5。降低Fe2O3和增加CaO的质量，可以让高熔点矿物质减少，低熔点矿物质增多，从而降低灰的熔融性，更加有利于液态排渣。(6)本专利技术通过XRD分析获取灰样的的晶体结构组成，从而判定石油焦的灰熔融特性，并结合Factsage模拟进行验证，综合灰成分及熔融特性，优选地，V2O5与NiO的质量之比为(0.25-1)：1，最终确定最优V2O5与NiO的质量之比为0.25。降低V2O5和增加NiO的质量，会有利于灰中液态金属氧化物熔融体的大量形成，更加有利于液态排渣。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于石油焦气化过程中优化液态排渣的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将合成灰与石油焦充分混匀，得到待气化混合物；所述合成灰含有V

【技术特征摘要】
1.一种用于石油焦气化过程中优化液态排渣的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将合成灰与石油焦充分混匀，得到待气化混合物；所述合成灰含有V2O5、NiO、Fe2O3、CaO、SiO2和Al2O3，所述合成灰中SiO2与Al2O3的质量之比为(0.25-4)：1，Fe2O3与CaO的质量之比为(0.5-6)：1，V2O5与NiO的质量之比为(0.25-4)：1；
(2)将步骤(1)得到的待气化混合物在气化温度为1100℃-1400℃条件下进行气化，所述气化的时间为45min-2h，得到熔融态的残渣。


2.如权利要求1所述的用于石油焦气化过程中优化液态排渣的方法，其特征在于，步骤(1)中所述合成灰的质量占待气化混...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贲，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42