CN101759339B - 一种油田罐底油泥资源化处理方法 - Google Patents

一种油田罐底油泥资源化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含油污泥处理方法。该方法包括下述步骤:包括下述步骤:先对油田罐底油泥进行松散化改性,然后再进行热解,得到固体残渣和气体产物;所述气体产物经冷凝后得到热解液和可燃气体;对所述热解液进行油、水分离,得到热解油。本发明所提供的油田罐底油泥资源化处理方法可以高效回收油泥中的油资源,实现系统的自供热与能量的高效回收利用,同时达到油泥处理的无害化。与其它处理技术相比,该技术具有运行稳定可靠、油资源回收率高、适应性强、二次污染小的优点,是一种值得推广的油田罐底油泥资源化处理技术。

Description

一种油田罐底油泥资源化处理方法
技术领域
[0001] 本发明属于固体废弃物处理领域,具体涉及油田罐底油泥资源化处理方法。 背景技术
[0002] 油田罐底油泥是指在石油开采过程中沉积于各种储存罐(贮油罐、油水分离罐) 底部的一类含油污泥。随着我国大多数油田进入“三高”(高含水、高采油速度、高采出程度)采油期以及三次采油技术的采用,这类油泥产生量不断增大,在我国年产量超过30万吨。油田罐底油泥除含有泥砂与水外,还含有超过20%的原油,这部分油的存在使油泥具有环境危害性,被归为危险废物;同时也使油泥具有资源化利用的潜力。但是,油田罐底油泥是以油与泥砂、水紧密结合的强粘形态存在,而且组成波动性大,致使其中的油分离回收非常困难。
[0003] 热解技术作为一种热处理技术,具有可回收资源、适应性强、处理彻底、二次污染小的特点,目前已应用于多种有机固体废弃物的处理。因此,从理论上讲热解也适用于油田罐底油泥的处理。但油田罐底油泥的强粘性导致其热解时传质效果很差,在工程实践上则表现为结焦严重,并由此引发出一系列的问题,如进料搅拌困难、出料困难、资源回收率低等,导致油田罐底油泥热解在工程实践中难以实现正常运行。
[0004] 因此,开发一种新型的油田罐底油泥的处理方法具有十分重要的意义。
发明内容
[0005] 针对目前油田罐底油泥处理工艺由于油泥性质波动性大与传质性能差导致运行不稳定、处理效果不好、油回收率低,不能真正实现油泥处理的资源化与无害化的问题,本发明提供了一种运行稳定、油回收率高、无害化效果好的油田罐底油泥资源化处理方法。
[0006] 本发明所提供的油田罐底油泥处理方法,包括下述步骤:先对油田罐底油泥进行松散化改性,然后再在无氧条件下进行热解,得到固体残渣和气体产物;所述气体产物经冷凝后得到热解液和可燃气体;对所述热解液进行油、水分离,得到热解油。
[0007] 其中,所述松散化改性的方法为:将所述油田罐底油泥加热至100°C〜200°C,并向其中添加所述油田罐底油泥质量5% -10%的固体颗粒物质,搅拌混合。
[0008] 所述固体物质可为油泥热解产生的固体残渣。采用热解产生的固体残渣作为添加的固体物质,不仅方便易得,还能充分利用残渣中的热量,实现热解物质的内部循环。为了使固体物质能够有效地分散于油泥内,需要预先对固体物质进行粉碎,使所述固体物质的粒径< Imm ;粉碎后的固体物质容易与油泥混合均勻,掺加作用好。
[0009] 所述热解的温度可为500°C〜550°C,时间可为30min〜45min。
[0010] 对所述热解液进行油、水分离是按照下述方法进行的:在所述热解液中加入破乳剂,搅拌后静置,实现油水分离。
[0011] 所述松散化改性与热解所需热量可由热解产生的可燃气体燃烧提供。
[0012] 本发明对油田罐底油泥进行处理的具体步骤如下:[0013] (1)油泥松散化改性:先将经自然干化的油泥加热至100°C〜200°C,再掺加5%〜 10%,粉碎至粒径< Imm的固体残渣,混合搅拌。通过此过程,油泥由不利于传质的强粘性态转化为传质性能良好的松散颗粒态。
[0014] (2)热解:将改性的油泥进行热解,即在无氧、500°C〜550°C温度条件下停留 30min〜45min。产生气体与固体残渣。排出的固体残渣冷却后可直接填埋或用作建筑材料原料。
[0015] (3)冷凝与油水分离:热解析出的气体经冷凝处理,得到热解液与可燃气。热解液为油水混合物,乳化较为严重,通过添加破乳剂后进行油水分离,得到品质较高的热解油, 可以达到燃料油的质量要求。分离出的水中含有少量水溶性矿物油,需排入污水处理厂进行处理。
[0016] (4)可燃气利用及烟气净化:冷凝得到的可燃气,热值高,可用作系统加热的热源,即通过燃烧加热热解单元的热载体;燃烧排出的热烟气引回至松散化改性单元加热油泥。烟气最终处理后排入大气。
[0017] 经过上述工艺处理,油泥不仅得以无害化处理,而且得到品质较高的石油产品,产生的可燃气与部分固体残渣可以实现系统内的物质与能源循环,总体资源化利用水平高。
[0018] 与现有技术相比,本发明处理油田罐底油泥的方法具有如下的有益效果:
[0019] (1)本发明所提供的油泥资源化处理方法先对油泥传质性能进行改善,避免了热解时由结焦引起的诸多运行故障,保证油田罐底油泥热解的正常稳定运行;
[0020] (2)该油田资源化处理方法明显提升了油泥热处理过程中传质性能,提高热解油与可燃气的产率与质量;
[0021] (3)该油泥资源化处理方法以热解产物-可燃气作为供热燃料,实现了系统能量的内部回收利用,节约能源;
[0022] (4)该油泥资源化处理方法以热解产物-固体残渣作为油泥改性的掺加剂供热燃料,实现了系统物质的内部回收利用,节约资源。
[0023] (5)该油泥资源化处理方法产生的热解液经过添加破乳剂的油水分离处理后,得到品质较高的石油产品;
[0024] (6)经该方法处理后,油泥中的矿物油经热解作用除去,固体残渣达到无害化处理要求。
[0025] 综上,本发明所提供的油田罐底油泥资源化处理方法采用首先进行改善油泥传质性能的松散化改性,再进行热解的工艺。这一方法不仅发挥了热解处理可回收资源、对处理对象性质变化不敏感,适应性强的优势,而且解决了由结焦引起的一系列运行故障,从而真正实现油田罐底油泥热解的工程化应用。
附图说明
[0026] 图1为本发明提供的油田罐底油泥松散化-热解处理方法的工艺流程图。 具体实施方式
[0027] 本发明方法采用的工艺设备可分为四个单元(如图1所示):松散化改性单元、热解单元、冷凝与油水分离单元、热解气利用及烟气净化单元。各单元的设备和工艺过程分别说明如下:
[0028] (1)松散化改性单元:本单元主体是立式加热器、球磨粉碎机与卧式双轴搅拌机。
[0029] 经自然干化后的油泥进入立式加热器(问壁夹套型),加热至100°C〜200°C。加热后的油泥与经过球磨粉碎机作用的固体残渣(颗径< Imm)在卧式双轴搅拌机内混合,油泥由强粘性态转化为松散颗粒态。
[0030] 由于常温状态下,油泥粘度很大,若直接加入固体残渣,即使进行搅拌,也难以将固体颗粒均勻混合于油泥中,而且搅拌动力能耗较高,也容易使设备磨损加快。由于升高温度时,油泥粘度会明显降低,便于与固体残渣混合均勻,因此采用加热掺加固体残渣的方式。在100°c〜200°C时,油泥粘度基本处于较低水平,若再高于此温度,油泥中的油则发生挥发反应,低于此温度,粘度下降有限。
[0031] 通过添加细小固体颗粒物质,可将油泥由强粘性半固态转变为松散颗粒态。由于油泥中本身就含有大量细小固体颗粒,因此只要添加少量固体颗粒物质就可以达到目的。 采用热解产生的固体残渣作为添加的固体物质,不仅方便易得,还能充分利用残渣中的热量,实现热解物质的内部循环。但固体残渣多为大小不一的松散颗粒,直径为0. 5cm〜3cm。 直接掺加时,颗粒难以有效地分散于油泥内,需要预先对固体残渣进行粉碎。残渣的抗碎强度较小,一经粉碎就可变成粉状。这种粉状形态容易与油泥混合均勻,掺加作用好。
[0032] (2)热解单元:本单元主体是桨叶热解炉与热载体系统。
[0033] 经改性的油泥进入桨叶热解炉,在500°C〜550°C温度条件下停留30min〜45min, 产生的固体残渣排出炉体。温度过低时,油泥中的部分重质油不发生反应,热解不完全;温度过高时,产生的热解油产量会降低,不利于回收热解油。时间过短时,反应进行不完全;时间过长时,则会造成不必要的浪费。以熔盐为热载体的桨叶热解炉具有搅拌效果好、传热条件好,可以较为准确地控制温度,保证炉内温度的均勻分布的特点。
[0034] (3)冷凝与油水分离单元:本单元的主体是列管间接冷凝器与油水分离反应器。
[0035] 由热解炉析出的气体流经列管间接冷凝器,分离得到冷凝液与可燃气。冷凝液随后在油水分离器内,加入破乳剂,混合搅拌Imin〜5min,停留Ih〜5h,实现油水分离。分离得到的热解油达到石油产品——燃料油的质量要求。分离出的水中含有一定量的水溶性油类,需要进入油田的污水处理系统处理。
[0036] (4)可燃气利用及烟气净化单元:本单元的主体是热载体加热炉与石灰浆洗涤 +¾
-tB。
[0037] 可燃气通过气体燃烧嘴进入热载体加热炉,燃烧加热热解单元的热载体,产生的热烟气引回至改性单元的立式加热器用于加热,烟气最终经处理后,排入大气。
[0038] 该油田罐底油泥资源化处理方法可以高效回收油泥中的油资源,实现系统的自供热与能量的高效回收利用,同时达到油泥处理的无害化。与其它处理技术相比,该技术具有运行稳定可靠、油资源回收率高、适应性强、二次污染小的优点,是一种值得推广的油田罐底油泥资源化处理技术。
[0039] 下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明,但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法;所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得。
[0040] 实施例1[0041] 某油田的油田罐底油泥泥砂、油与水分三者比例为:68. 27 : 22.71 : 9.21。
[0042] 将油田罐底油泥加热至150°C,掺加5%的粒径< Imm的固体残渣,在双轴搅拌机内进行松散化改性;改性后的油泥进入桨叶式热解炉,在500°C时反应45min,固体残渣排出炉体;析出气体冷凝得到的冷凝液体再添加浓硫酸作为破乳剂,分离得到热解油;可燃气燃烧为系统供热。反应结果,每处理1吨油田罐底油泥,可产生0. 13吨热解油、0. 07吨可燃气体与0.80吨固体残渣。处理减量化率达20%。从油泥中油转化角度而言,有57% 的油转化为热解油,30%转化为可燃气体,13%转化至固相。热解油质量可达到1号燃料油的质量要求,可直接出售。可燃气体CH4与H2为主,热值达37MJ/m3,符合天然气的质量要求,燃烧产生的有效热量足以满足为热解与改性的需要,系统可以实现自供热,不需额外添加燃料。固体残渣以粘土为主,属于第I类一般工业固体废物,可填埋处置,也可用作建筑材料原料。
[0043] 实施例2
[0044] 某油田的油田罐底油泥泥砂、油与水分组分质量比为:54.¾ : 39.12 : 6.62。
[0045] 将油田罐底油泥加热至150°C,掺加5%的粒径< Imm的固体残渣,在双轴搅拌机内进行松散化改性;改性后的油泥进入桨叶式热解炉,在550°C时反应30min,固体残渣排出炉体;析出气体冷凝得到的冷凝液体再添加浓硫酸作为破乳剂,分离得到热解油;可燃气燃烧为系统供热。反应结果,每处理1吨油田罐底油泥,可产生0. 25吨热解油、0. 08吨可燃气体与0. 67吨固体残渣。处理减量化率达到33%。就油泥中油转化角度而言,有64% 的油转化为热解油,30%转化为可燃气体,6%转化至固相。热解油质量可达到1号燃料油的质量要求,可直接出售。可燃气以CH4与H2为主,热值达36MJ/m3,符合天然气的质量要求,燃烧产生的有效热量足以满足热解与改性需要,系统可以实现自功热,不需额外添加燃料。固体残渣以粘土为主,属于第I类一般工业固体废物,可填埋处置,也可用作建筑材料原料。能量净收益率超过60%,可以实现系统的自供热与能量的高效回收利用。

Claims (6)

1. 一种油田罐底油泥处理方法,包括下述步骤:先对油田罐底油泥进行松散化改性, 然后再在无氧条件下进行热解,得到固体残渣和气体产物;所述气体产物经冷凝后得到热解液和气体;对所述热解液进行油、水分离,得到热解油;所述松散化改性的方法为:将所述油田罐底油泥加热至100°c〜200°C,并向其中添加所述油田罐底油泥质量5 %〜10 %的固体物质,搅拌混合。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述固体物质为所述固体残渣。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:所述固体物质的粒径< 1mm。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述热解的温度为500°C〜550°C,时间为 30min 〜45min。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:对所述热解液进行油、水分离是按照下述方法进行的:在所述热解液中加入破乳剂,搅拌后静置,实现油水分离。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述松散化改性与热解所需热量由热解产生的气体燃烧提供。
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