申请日2016.03.02
公开(公告)日2016.12.14
IPC分类号C02F11/14; C02F11/10; C10G1/00
摘要
本发明涉及一种热蒸汽处理含油污泥工艺，包括以下步骤：将含油污泥原液经管线泵入预处理系统，污泥在声强0.5～0.8W/cm2、频率5～25kHz、作用时间3～8min、破乳剂用量0.2～0.7%、温度60～80℃、沉降1～2h的工艺条件，使其脱水率达93～98%;随后被送入粉碎单元，将大颗粒碾碎成微粒;预处理后的脱水污泥经密闭传送带传输到热处理系统，在热处理系统的处理槽中与热蒸汽射流垂直相遇，油泥被直接分解为单独的成分，油泥中的重质油、沥青质有机物在介孔热解催化剂作用下裂解。此工艺不仅高效脱除含油污泥的水，降低后续工艺的处理强度，而且可以回收含油污泥中的大部分原油，还可将重油、沥青质等有机物质因高温受热进行裂解，提高回收油的效率的品质。
权利要求书
1.一种热蒸汽处理含油污泥工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a、将含油污泥原液经管线泵入预处理系统，污泥在声强0.5～0.8W/cm2、频率5～25kHz、作用时间3～8min、破乳剂用量0.2～0.7%、温度60～80℃、沉降1～2h的工艺条件，使其脱水率达93～98%;随后被送入粉碎单元，将大颗粒碾碎成微粒;
b、预处理后的脱水污泥经密闭传送带传输到热处理系统，在热处理系统的处理槽中与1～2.5马赫的超音速、温度范围值为300～700℃的热蒸汽射流垂直相遇，油泥被直接分解为单独的成分，油泥中的重质油、沥青质有机物在介孔热解催化剂作用下裂解，油泥中包含的油和微量水在热蒸汽吸的作用下变成蒸汽而进入冷凝回收系统，残渣用于肥料、堆埋、建筑材料用料或锅炉的补充燃料，处理后的固体残渣中含油量小于2%最低可达0.05%，含水低于8%，若经过锅炉高温焚烧，废渣中的含油量和含水量更低，可以直接排放对环境污染符合国家固体废弃物无害化标准;
c、含烃蒸汽经冷却塔冷却后变成气体的烃和液态的油水，气态的烃可直接外用或用作锅炉的燃料，液态的油水井油水分离器后回收油品，回收的油中含水率低于0.5%，外用或用于锅炉的补充燃料，分离的污水连同预处理系统脱出的水一起进入污水处理系统进行处理，处理后的水可直接达标外排或用作锅炉补充水。
说明书
一种热蒸汽处理含油污泥工艺
技术领域
本发明涉及一种热蒸汽处理含油污泥工艺。
背景技术
含油污泥是在石油开采、修井作业、运输、炼制、清罐及含油污水处理等过程中产生的含油固体废物。含油污泥是原油或成品油与泥土或其他介质混合而形成的具有多种形态的混合物，一般含油率在10%～20%，含水率在40%～90%，并且还含有重金属等物质。若直接外排，会占用大量土地，其含有的有毒物质会污染水、土壤和空气，恶化生态环境;若直接用于回注和在污水处理系统循环时，会造成注水水质下降和污水处理系统的运行条件恶化，对生产造成不可预计的损失。含油污泥已成为很多国家优先控制的污染物，现已被列入《国家危险废物名录》中的废矿物油(HW08类)，同时相关法律如《国家清洁生产促进法》和《固体废物环境污染防治法》也要求必须对含油污泥进行无害化处理。
目前我国石油石化行业中含油污泥总量庞大，每年产生约500余万吨含油污泥。随着大多数油田进入中后期开采阶段，采出油中含水率越来越高，含油污泥量还会继续增加。含油污泥成分复杂，已成为石油化工行业的危险污染物之一。而且含油污泥含油量大，造成石油资源的极大浪费。因此，对其进行无害化处理及资源化利用是实现可持续发展与环境保护的主要举措。
目前国内已工业化应用的有：回转炉热解法、固化焚烧法、蒸汽喷射、超声辐射反应法、三相分离法、超重力固液分离法、微生物降解法、含油污泥调剖技术等，其处理工艺多种多样，各有所长，但均存在一定的适应性和局限性，或工艺复杂、管理困难，或建设投资、运行成本过高，或处理量有限，或处理周期较长，或处理后的产物回收、使用率不理想等，难以真正实现规模化或产业化的应用。可以说仅靠单一的处理工艺和技术很难满足环保要求，将各种工艺有机组合，取长补短，应是经济、有效实现含油污泥减量化、无害化处理和资源化利用的发展方向之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种热蒸汽处理含油污泥工艺，此工艺不仅高效脱除含油污泥的水，降低后续工艺的处理强度，而且可以回收含油污泥中的大部分原油，还可将重油、沥青质等有机物质因高温受热进行裂解，提高回收油的效率的品质。
为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：一种热蒸汽处理含油污泥工艺，包括以下步骤：
a、将含油污泥原液经管线泵入预处理系统，污泥在声强0.5～0.8W/cm2、频率5～25kHz、作用时间3～8min、破乳剂用量0.2～0.7%、温度60～80℃、沉降1～2h的工艺条件，使其脱水率达93～98%;随后被送入粉碎单元，将大颗粒碾碎成微粒;
b、预处理后的脱水污泥经密闭传送带传输到热处理系统，在热处理系统的处理槽中与1～2.5马赫的超音速、温度范围值为300～700℃的热蒸汽射流垂直相遇，油泥被直接分解为单独的成分，油泥中的重质油、沥青质有机物在介孔热解催化剂作用下裂解，油泥中包含的油和微量水在热蒸汽吸的作用下变成蒸汽而进入冷凝回收系统，残渣用于肥料、堆埋、建筑材料用料或锅炉的补充燃料，处理后的固体残渣中含油量小于2%最低可达0.05%，含水低于8%，若经过锅炉高温焚烧，废渣中的含油量和含水量更低，可以直接排放对环境污染符合国家固体废弃物无害化标准;
c、含烃蒸汽经冷却塔冷却后变成气体的烃和液态的油水，气态的烃可直接外用或用作锅炉的燃料，液态的油水井油水分离器后回收油品，回收的油中含水率低于0.5%，外用或用于锅炉的补充燃料，分离的污水连同预处理系统脱出的水一起进入污水处理系统进行处理，处理后的水可直接达标外排或用作锅炉补充水。
本发明的有益效果在于：采用上述工艺后：(1)适用性广。热蒸汽处理技术对于油田以及炼化厂各类含油污泥均具有适用性。
(2)燃料多样。该工艺锅炉运行所需的燃料具有可选择性，可根据用户和现场实际情况选用重油、天然气、电，也可以使用该工艺回收的油品、气态烃和残渣，降低运行成本。
(3)高效环保。在进行减量化、无害化处理的同时，超音速热蒸汽吸可有效、充分地回收污泥中原油，而且在热解催化剂的作用下还可提高了油品的品质，增强石油不可再生资源的利用率。处理后含油污泥体积缩减到1/15以上，回油中含水率可降至0.5%以下，残渣中含水率可降至8%以下，残渣或废渣含油量小于3mg/kg，符合GB4284-84《农用污泥中污染物控制标准》的规定要求。高效的烟气余热回收技术，可以节约燃料消耗20%以上，烟气经进一步净化后外排，对大气无污染。循环冷却塔产生的温水可对预处理系统进行加温和保温。
(4)人机设计。以蒸汽为热源，整个污泥热处理过程均处于蒸汽的保护之下，同时采用密闭流程设计，提高了系统运行的安全性能;采用PCL可编程控制系统，自动化程度高，可远程监控运行，降低劳动强度。
(5)优势互补。该工艺集超声脱水杀菌技术、蒸汽附技术、催化裂解技术和焚烧处理于一体，充分发挥各种技术的优势，处理含油污泥效果好，对环境污染小，从而避免了普通处理排放后的高额污染费用，提高了经济效益。
具体实施方式
一种热蒸汽处理含油污泥工艺，包括以下步骤：
a、将含油污泥原液经管线泵入预处理系统，污泥在声强0.5～0.8W/cm2、频率5～25kHz、作用时间3～8min、破乳剂用量0.2～0.7%、温度60～80℃、沉降1～2h的工艺条件，使其脱水率达93～98%;随后被送入粉碎单元，将大颗粒碾碎成微粒;
b、预处理后的脱水污泥经密闭传送带传输到热处理系统，在热处理系统的处理槽中与1～2.5马赫的超音速、温度范围值为300～700℃的热蒸汽射流垂直相遇，油泥被直接分解为单独的成分，油泥中的重质油、沥青质有机物在介孔热解催化剂作用下裂解，油泥中包含的油和微量水在热蒸汽吸的作用下变成蒸汽而进入冷凝回收系统，残渣用于肥料、堆埋、建筑材料用料或锅炉的补充燃料，处理后的固体残渣中含油量小于2%最低可达0.05%，含水低于8%，若经过锅炉高温焚烧，废渣中的含油量和含水量更低，可以直接排放对环境污染符合国家固体废弃物无害化标准;
c、含烃蒸汽经冷却塔冷却后变成气体的烃和液态的油水，气态的烃可直接外用或用作锅炉的燃料，液态的油水井油水分离器后回收油品，回收的油中含水率低于0.5%，外用或用于锅炉的补充燃料，分离的污水连同预处理系统脱出的水一起进入污水处理系统进行处理，处理后的水可直接达标外排或用作锅炉补充水。
本发明硬件部分由预处理系统、加热系统、热处理系统、冷却回收系统和控制系统组成。
所述的预处理系统由超声处理单元和粉碎处理单元组成。首先采用超声波技术对含油污泥进行了破乳脱水。同时，超声波可以杀死污泥中的细菌，消除病毒，分解污泥中产生臭气的物质，提高污泥的稳定性;可以使污泥减量效果显著，而且处理污泥效率高，速度快。最终实现含油污泥的减量化，有效降低后续工艺的处理强度。脱水后的含油污泥再经两组高速相向旋转的刀片将其粉碎，其中刀片组表面为陶瓷涂层，可增强其耐蚀性和耐磨性。
所述的加热系统由锅炉和蒸汽发生器组成。锅炉用电或天然气为初始燃料对锅内的水进行加热，一部分经过蒸汽发生器产生高速过/超热蒸汽(300～700℃)，一部分用于对预处理系统进行加热(50～100℃)。回收的油气和处理后的残渣如果热值较高均可作为其补偿燃料，所产生的高温烟气由余热锅炉进行余热回收，并经净化处理后外排;所产生的废渣可直接堆埋、或用作肥料、或建筑材料用料。
所述的热处理系统由拉法尔喷嘴和高温处理槽等组成。预热系统所产生的过/超热蒸汽经拉法尔喷嘴以超音速喷射流导入高温处理槽中，与粉碎的含油污泥垂直相撞，可把油泥直接分解为单独的成分;高温蒸汽烘焙含油污泥，使得含油污泥中包含的油和微量的水等被蒸发成气体，使得石油和残渣从污泥中分离出来;过/超热蒸汽还可使油泥中重油、沥青质等有机物质因高温受热进行裂解，在通入过/超热蒸汽的同时所添加的介孔热解催化剂可有效缩短裂解所需的时间、降低裂解所需的温度、提高原油回收率和热解油的质量，如我们自己研发的掺杂钯的钛氧化物介孔分子筛催化剂MCM41。所产生的残渣可用作肥料、或直接堆埋、或建筑材料用料、或锅炉补充燃料(若热值较高)。其中高温处理槽表面陶瓷层，可增强其抗冲击性能，从而保证整套装置中最薄弱的环节运行正常。所述的冷却回收系统包括冷却回流单元和油气水分离单元。将从热处理系统中分离出来的气体在冷凝器中冷凝生成液态的油和水以及裂解生成的气态烃，该液态的油和水在油水分离器中被分离，油被回收，可用作锅炉的燃料或直接外输。冷却系统所产生的余热可对预处理系统进行加温或保温。冷凝分离的污水与预处理系统所产生的水一同被处理，处理后的达标水可用作锅炉或冷凝塔的补充用水、或直接外排。
所述的控制系统由PLC可编程逻辑控制器组成，可对加热温度、搅拌速度、射流速度、超声强度和频率、破乳剂和催化剂加药量等进行有效控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
