公开(公告)日2012.01.11
IPC分类号C01B31/02
摘要
含油污泥热解残渣中碳分离回收的方法，应用于采油废水与油泥污染处理技术领域。热解残渣和活化剂同时进入搅拌机搅拌均匀;然后进入活化反应炉活化处理1～4小时;利用补水系统将活化后残渣冲入第一反应罐中并加试液A;活化后热解残渣与试液A质量比为1∶2～1∶15;通蒸汽，水漂洗残渣3～8次;残渣冲入第二反应罐7内并加入试液B，经试液A处理工序后热解残渣与试液B质量比为1∶3～1∶12;通入蒸汽;残渣冲入贮碳槽，开动贮碳槽搅拌器，碳与水混合;开动离心机脱水;进入干式球磨机粉碎到120～200目。效果是：分离回收效果好;占地面积小;操作方便;经济可行，无二次污染，能回收碳资源，能耗低，运行成本低。
权利要求书
1.一种含油污泥热解残渣中碳分离回收的方法，其特征在于：
A、热解残渣和活化剂同时加入搅拌机(1)搅拌均匀，热解残渣与 活化剂的质量比为1∶2～1∶4;活化剂是氯化物溶液和硫化物溶液的混 合液，其中氯化物含有铵、钠、铁、铝、锌、硼、镁、锰或钙中的一 种的阳离子;硫化物含有钠或钾中的一种的阳离子，氯化物溶液与硫 化物溶液的体积比为1∶0.3～1∶0.45，氯化物溶液与硫化物溶液的浓度 均为3mol/L;
B、然后将热解残渣和活化剂送入活化反应炉(2)进行活化处理，升 温速度：5～10℃/min，活化处理的温度在400～900℃，活化处理的 时间为1～4小时，在活化反应炉(2)内形成活化后热解残渣;
C、将活化后热解残渣通过螺旋输送机(3)输送入回收桶(5)中，利 用回收桶(5)与第一反应罐(6)的高度差，并利用补水系统(4)的水将活 化后热解残渣冲入第一反应罐(6)中;
D、同时利用第一加药罐(15)往第一反应罐(6)内加入试液A，活 化后热解残渣与试液A质量比为1∶2～1∶15;试液A是硫酸溶液、盐酸 溶液、磷酸溶液和氢氟酸溶液中一种或两种的混合物，浓度为1～ 8mol/L;
E、通过蒸气管道(19)往第一反应罐(6)内通入120℃蒸汽20～60 分钟;开启第一反应罐(6)底部过滤板A(8)放出第一反应罐(6)内的废 液，用水漂洗残渣3～8次，用泵(18)将废液和漂洗废水打入废液储存 池(20)储存，储存池上清液返回补水系统(4)或第一加药罐(15)或第二 加药罐(16)再使用;
F、将第一反应罐(6)内经试液A处理工序后热解残渣用水冲入第 二反应罐(7)内;同时利用第二加药罐(16)向第二反应罐(7)内加入试 液B，经试液A处理工序后热解残渣与试液B的质量比为1∶3～1∶12; 试液B为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种，试液B重量百分比 浓度为1%～15%;通入120℃蒸汽20～40分钟;开启第二反应罐(7)底 部过滤板B(9)放出第二反应罐(7)内的废液，用水漂洗残渣3～8次至 溶液呈中性，用泵将废液和漂洗废水打入废液储存池(20)储存，储存 池上清液返回补水系统(4)或第一加药罐(15)或第二加药罐(16)再使 用;
G、将第二反应罐7内经试液B处理工序后热解残渣从第二反应罐 (7)冲入贮碳槽(10)中;然后开动贮碳槽(10)内的搅拌器(11)，使漂洗 碳与水混合;
H、将漂洗碳和水通过贮碳槽(10)底部阀门进入离心机(12)进行脱 水，液体通过泵返回补水系统(4)或第一加药罐(15)或第二加药罐(16) 循环使用;脱水后的湿碳输送入回转干燥机(13)进行干燥处理，干燥 后的碳送入干式球磨机(14)粉碎到120～200目。
2.根据权利要求1所述的含油污泥热解残渣中碳分离回收的方法， 其特征是：使用的装置是由搅拌机(1)、活化反应炉(2)、螺旋输送机 (3)、补水系统(4)、反应罐、加药罐、蒸气管道(19)、过滤板、贮碳 槽(10)、离心机(12)、回转干燥机(13)、干式球磨机(14)和废液储存 池(20)组成，搅拌机(1)出口与活化反应炉(2)入口连接，活化反应炉 (2)出口安装有螺旋输送机(3);螺旋输送机(3)的出口连接回收桶(5) 的进料口;
回收桶(5)与补水系统(4)连接，回收桶(5)下部出料口有管线与第 一反应罐(6)上部进料口连接，在回收桶(5)和第一反应罐(6)之间的管 线上通过三通和管线连接加药罐A(15)的出口;第一反应罐(6)下部连 接有蒸气管道(19)，第一反应罐(6)内底部有过滤废液的过滤板A(8); 第一反应罐(6)下部出口管线上装有阀门(17)和泵(18)，泵(18)的出口 与废液储存池(20)之间有管线连接;在第一反应罐(6)中下部有出料 口，出料口有管线连接第二反应罐(7)的入料口;在第一反应罐(6)与 第二反应罐(7)之间的管线上通过三通和管线连接加药罐B(16)的出 口;第二反应罐(7)下部也连接蒸气管道(19)，第二反应罐(7)内底部 有过滤废液的过滤板B(9);第二反应罐(7)下部出口管线上装有阀门和 泵，第一反应罐(6)和第二反应罐(7)下部出口管线泵的出口通过管线 与废液储存池(20)进口连接，废液储存池出液口连接有泵和管线，管 线与补水系统(4)、加药罐A(15)和加药罐B(16)的进液口联通;在第 二反应罐(7)中下部有出料口，出料口有管线连接贮碳槽(10)的入口; 在贮碳槽(10)中装有搅拌器(11)，贮碳槽(10)下部出口管线与离心机 (12)进口管线连接;离心机(12)的出水口连接有泵和管线，管线与补 水系统(4)、加药罐A(15)和加药罐B(16)的进液口联通;离心机(12) 的出料口与回转干燥机(13)进料口连接;回转干燥机(13)的出料口与 干式球磨机(14)进料口连接。
说明书
一种含油污泥热解残渣中碳分离回收的方法
技术领域
本发明涉及采油废水 与油泥污染处理技术领域，特别涉及一种含油 污泥热解残渣中碳分离回收的方法。
背景技术
含油污泥热化学处理和资源化新方法探索，代表着固体废物处理领 域的先进方向和发展趋势。含油污泥热解残渣为油田含油污泥通过高 温热解法处理后产生的废物残渣，通常称为热解残渣，是本发明称的 热解残渣。热解残渣中碳含量达40%左右，有较高的分离回收价值。与 含油污泥的热解是针对其中的有机成分相比，热解残渣的资源化利用 主要是针对其中以焦炭和灰渣的形式残留下来的无机成分，这些残渣 若处理不当，就会造成二次污染。本技术以含油污泥热解残渣为对象， 按照“无害化、减量化、资源化”的原则，针对热解残渣的自身特性， 从资源利用模式上进行新的探索，研究含油污泥热解残渣中碳的分离 回收技术，同时通过对回收的残碳与商品炭黑、渗碳剂、活性碳的结 构与特性对比研究，探索回收碳在冶金工业、二硫化碳生产、炭砖生 产、轮胎、橡胶、油墨生产中作为添加剂以及作为吸附剂、脱色剂、 催化剂载体等方面应用的可能性，为其产业化应用和污染控制技术提 供必要的理论基础和可靠的科学依据。含油污泥热解残渣中碳分离回 收技术研究，符合国家提出的建设资源节约型、环境友好型社会的理 念，具有重要的环境效益、经济效益、社会效益和一定的学术意义。
目前，由于热解技术并未广泛使用，所以国内外对于含油污泥热解 残渣资源化利用的研究也相对较少，主要还侧重于热解过程研究和热 解中产生的气、固、液产物的分析上，而对于固体残渣，只提及有得 到炭黑一类产品的可能性。中国专利公开号：101113067A，公开了一 种含油污泥的资源化处理方法：将含油污泥送入密闭的干馏裂解炉内 进行热解处理，热解处理在200～600℃条件下反应1～5小时，回收油、 气、水;在含有无机铝盐或铁盐絮凝药剂的污泥的热解残渣中按铝盐 或铁盐的化学当量的1∶1～5加入硫酸或盐酸进行酸溶处理，产品回 用到污水处理系统作絮凝药剂，或回用作污泥浓缩药剂;以粘土矿物 为主的热解残渣直接用作废水与油品脱色吸附材料或用作润滑油补充 精制的吸附剂;该方法在油田集输处理系统中实施，实现集输处理过 程污泥“零排放”。从检索的国内外相关资料来看，未见报道含油污 泥热解残渣中碳分离回收的药剂配方及残渣中碳回收的工艺方法。
发明内容
本发明的目的是：提供一种含油污泥热解残渣中碳分离回收的方 法，将含油污泥热解残渣中碳分离回收，碳纯度达95%以上。通过物理 化学方法，去除热解残渣中除碳以外的其他物质。
本发明采用的技术方案是：含油污泥热解残渣中碳分离回收方法使 用的装置，使用的装置是由搅拌机、活化反应炉、螺旋输送机、反应 罐、加药罐、蒸气管道、过滤板、贮碳槽、离心机、干燥机、球磨机 和废液储存池组成。搅拌机出口与活化反应炉入口连接，活化反应炉 出口安装有螺旋输送机;螺旋输送机的出口连接回收桶的进料口，通 过螺旋输送机将活化后残渣输送到回收桶中。
回收桶与补水系统连接，回收桶下部出料口有管线与第一反应罐上 部进料口连接，利用液位差并通过补水系统的进水将回收桶内残渣冲 入反应桶中。在回收桶和第一反应罐之间的管线上通过三通和管线连 接加药罐A的出口。第一反应罐下部连接有蒸气管道，能为第一反应 罐内提供过热蒸汽。第一反应罐内底部有过滤废液的过滤板A;第一反 应罐下部出口管线上装有阀门和泵，泵的出口通过管线与废液储存池 进口连接，废液储存池出液口连接有泵和管线，管线与补水系统、加 药罐A和加药罐B的进液口联通。在第一反应罐中下部有出料口，出 料口有管线连接第二反应罐的入料口;在第一反应罐与第二反应罐之 间的管线上通过三通和管线连接加药罐B的出口。第二反应罐下部也 连接蒸气管道，第二反应罐内底部有过滤废液的过滤板B;第二反应罐 下部出口管线上装有阀门和泵，泵的出口通过管线与废液储存池进口 连接，废液储存池出液口连接有泵和管线，管线与补水系统、加药罐A 和加药罐B的进液口联通。在第二反应罐中下部有出料口，出料口有 管线连接贮碳槽的入口，能使物料从第二反应罐被水冲入贮碳槽中。 在贮碳槽中装有搅拌器，贮碳槽下部出口管线与离心机进口管线连接。 离心机的出水口连接有泵和管线，管线与补水系统、加药罐A和加药 罐B的进液口联通。离心机脱出的液体能返回补水系统或加药罐A或 加药罐循环使用。离心机的出料口与回转干燥机进料口连接，湿碳从 离心机进入回转干燥机。回转干燥机的出料口与干式球磨机进料口连 接。
含油污泥热解残渣中碳分离回收的方法：
A、热解残渣和活化剂同时加入搅拌机搅拌均匀，热解残渣与活化 剂的质量比为1∶2～1∶4;活化剂是氯化物溶液和硫化物溶液的混合液， 其中氯化物含有铵、钠、铁、铝、锌、硼、镁、锰或钙中的一种阳离 子，优选氯化锌;硫化物含有钠或钾中的一种阳离子，优选硫化钾， 氯化物溶液与硫化物溶液的体积比为1∶0.3～1∶0.45，氯化物溶液与硫 化物溶液的浓度均为3mol/L。
B、然后将热解残渣和活化剂送入活化反应炉进行活化处理，升温 速度：5～10℃/min，活化处理的温度在400～900℃，活化处理的时 间为1～4小时，在活化反应炉内形成活化后热解残渣。
C、将活化后热解残渣通过螺旋输送机输送入回收桶中，利用回收 桶与第一反应罐的高度差，并利用补水系统的水将活化后热解残渣冲 入第一反应罐中。
D、同时利用第一加药罐往第一反应罐内加入试液A，活化后热解 残渣与试液A质量比为1∶2～1∶15;试液A是硫酸溶液、盐酸溶液、磷 酸溶液和氢氟酸溶液中一种或两种的混合物，浓度为1～8mol/L。
E、通过蒸气管道往第一反应罐内通入120℃蒸汽20～60分钟;开 启第一反应罐底部过滤板A放出第一反应罐内的废液，用水漂洗残渣 3～8次，用泵将废液和漂洗废水打入废液储存池储存，储存池上清液 返回补水系统或第一加药罐或第二加药罐再使用。
F、将第一反应罐内经试液A处理工序后热解残渣用水冲入第二反 应罐内;同时利用第二加药罐向第二反应罐内加入试液B，经试液A处 理工序后热解残渣与试液B的质量比为1∶3～1∶12;试液B为氢氧化钠 溶液、氢氧化钾溶液中的一种，试液B重量百分比浓度为1%～15%;通 入120℃蒸汽20～40分钟;开启第二反应罐底部过滤板B放出第二反 应罐内的废液，用水漂洗残渣3～8次至溶液呈中性，用泵将废液和漂 洗废水打入废液储存池储存，储存池上清液返回补水系统或第一加药 罐或第二加药罐再使用。
G、将第二反应罐内经试液B处理工序后热解残渣从第二反应罐冲 入贮碳槽中;然后开动贮碳槽内的搅拌器，使漂洗碳与水混合。
H、将漂洗碳和水通过贮碳槽底部阀门进入离心机进行脱水，液体 通过泵返回补水系统或第一加药罐或第二加药罐循环使用。脱水后的 湿碳输送入回转干燥机进行干燥处理。干燥后的碳送入干式球磨机粉 碎到120～200目。
含油污泥热解残渣中碳分离回收的方法，是通过一系列物理和化学 方法，去除热解残渣中除碳以外的其他物质，经处理后的残渣中碳纯 度达到95%以上，取得了很好的回收碳的效果。本技术回收的碳通过电 镜扫描、能谱分析及碘吸附值测定，在微观结构和特性上与商品碳黑、 活性碳有许多相似之处，回收的碳能作为碳砖、轮胎、橡胶、油墨、 电极生产中的添加剂使用，也有将其开发作为吸附剂、脱色剂、催化 剂载体等方面应用的可行性。为后续资源化利用创造条件。
本发明的有益效果：本发明含油污泥热解残渣中碳分离回收的方 法，
1.分离回收效果好：将自主开发的回收药剂配方按一定顺序加入 热解残渣中，经“活化剂活化、热解活化、精洗、分离和干燥”工艺 处理后，回收的碳纯度达95%以上，在微观结构和特性上接近商品级炭 黑、活性碳。
2.占地小：含油污泥热解残渣中碳分离回收装置占地面积较小，在 石油企业油气田环境保护中适用性强。
3.结构简单，操作方便：本发明工艺装置结构简单，加工安装方便， 操作可实现自动化。
4.经济可行：本发明具有无二次污染，能回收碳资源，能耗低，运 行成本低等特点，在实现含油污泥热解残渣无害化处理的同时，也为 热解残渣中碳的进一步资源化利用打下了很好的基础。
5.回收得到的碳经过电镜扫描、能谱分析及碘吸附值测定，在微观 结构和特性上与商品炭黑、活性碳有许多相似之处，回收的碳能作为 炭砖、轮胎、橡胶、油墨、电极生产中的添加剂使用，也有将其开发 作为吸附剂、脱色剂、催化剂载体等方面应用的可行性。为后续资源 化利用创造了条件。
