CN101830612B - 一种含油污泥资源化处理工艺及装置 - Google Patents

一种含油污泥资源化处理工艺及装置 Download PDF

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Abstract

一种含油污泥资源化处理工艺及装置。该工艺先采用真空抽滤方法对含油污泥中的液相和固相进行初步分离,剩余固相再采用蒸馏法进一步分离,蒸馏所需热量可通过燃烧蒸馏残渣物获得,从而实现含油污泥的水、油和渣的有效分离,回收高品质油品的目的。该工艺主要包括:混合进料装置、真空抽滤装置、蒸馏装置及油份冷凝装置,该工艺安全环保,可实现现场操作,亦可实现大规模连续化工业化生产。

Description

一种含油污泥资源化处理工艺及装置
技术领域
[0001] 本发明属于化学工程和环境保护领域。本发明涉及油田原油生产、集输和炼制过程中所产生污泥的资源化处理工艺及装置。
技术背景
[0002] 含油污泥主要是在石油开发、收集运输以及石油炼制过程中所产生。污泥中一般含油率在10 %〜50 %,含水率在40 %〜90 %。我国石油石化行业中,平均每年产生80万吨罐底泥和池底泥。含油污泥的物理化学性质十分复杂,一般含有大量的老化原油、渣油、 蜡质、浙青质、胶体和固体悬浮物、细菌、寄生虫、盐类、酸性气体、腐蚀产物以及少量机械杂质、铜、锌、铬、汞等重金属盐类等,同时还含有苯系物、酚类、蒽、芘等有恶臭的有毒“三致” 物质,以及生产过程中还加入的凝聚剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水处理药剂,极难分离和处理。体积如此庞大含油污泥,若不加以处理直接排放,不但占用大量耕地,而且对周围土壤、水体、空气都将造成严重污染。含油污泥因具有含油量高、重质油组分高等特点,具有非常重要的油气回收利用价值。因此如何实现含油污泥资源化和无害化处理,在回收大量很高利用价值的石油烃类的同时,安全处置含油污泥这种危险固体废物一直是备受关注的、 也是困扰石化行业的一大难题。
[0003] 根据含油污泥的特点,现今常用的含油污泥处理方法有:溶剂萃取法、焚烧法、生物法、调剖回注法以及含油污泥固化利用等。
[0004] 溶剂萃取法是指利用化学溶剂萃取分离回收污泥中的油品。含油污泥在化油池中经初步分离后,油水进入萃取装置,在化学萃取剂的作用下将其中的油分离出来,提取后剩余的污泥和水进入离心脱水装置进行脱水,实现泥水分离。其优点是油、水、泥都能得到有效分离,且用于萃取的溶剂化学性质稳定,可循环利用。其缺点是:流程长,工艺复杂,萃取剂费用较高,同时过程中仍有大量的污水、废渣排放,处理费用较高。
[0005] 焚烧法是指经过预先脱水浓缩预处理后的含油污泥,作为燃料送至焚烧炉进行焚烧,污泥经焚烧后,多种有害物几乎全部除去,减少了对环境的危害,废物减容效果好,处理比较安全。缺点是焚烧过程中产生了二次废气污染,通常需加入大量助燃燃料,同时不能回收油泥中的油,且焚烧后的灰渣需进一步处理。
[0006] 生物法处理含油污泥主要是通过有地耕、堆肥处理和污泥生物反应器的形式,利用微生物将含油污泥中的石油烃类降解为无害的产物。该法节约能源,同时不需要化学药剂及大量的热能投入,对于各类含油污泥均适用。但同时生物法处理含油污泥具有反应周期过长,受环境影响大,处理成本过高,不能回收高附加值油品,对大气和地下水存在潜在风险,微生物选育困难并且易中毒等缺点。
[0007] 调剖回注法是利用采出水中的含油污泥与地层有良好配伍性,将含油污泥重新搅拌为泥浆,加入分散剂等添加剂,从而悬浮其中的固体颗粒,延长悬浮时间,增加注入深度, 有效地提高封堵强度,并使油组份分散均勻,形成均一、稳定的乳状液。将其注入油田井下待调剖面,或用作堵水材料,或注入废油水井,但是该法不但难以消除含油污泥,而且对于泥沙质量、粒度要求较高,成本较高。
[0008] 含油污泥固化法利用了硅酸盐的粘结性,将含油污泥砂固化为砌块,暂时将由你封闭在特定的空间中,该法工艺简单易行,但该法仅仅适于含油、水低的含油污泥,同时该种方式无法回收油品,同时存在较大环境风险。
发明内容
[0009] 本发明针对含油污泥的特点及现存技术的不足,提出一种含油污泥资源化的处理工艺及装置,该工艺及专用设备能够处理各类含油污泥,实现含油污泥的资源化及减量化处理和处置,该集成工艺能够实现含油污泥中油、水、泥三相的有效分离,所得油品的回收率较高,分离所得水和泥渣可综合利用,该工艺安全可靠,能耗小,处理成本低,固定投资少,能够有效处理含油污泥中有毒有害物质,无二次污染,符合环保要求,容易推广,即可实现现场操作,亦可实现大规模连续化工业化生产。
[0010] 本发明的一个目的是提供一种含油污泥资源化处理的装置,另一目的是提供一种含油污泥资源化处理的工艺,在无需加入任何化学添加剂或萃取剂的情况下,有效回收含油污泥中大部分油份,同时降低处理后的泥沙中有机物的含量。采用如下的技术方案,先采用真空抽滤方法对含油污泥中的液相和固相进行初步分离,剩余固相再采用蒸馏法进一步分离,蒸馏所需热量可通过燃烧蒸馏残渣物获得。
[0011] 含油污泥资源化处理装置,包括混合进料装置、真空抽滤装置,蒸馏装置及油份冷凝装置,其特征在于:
[0012] 所述混合进料装置包括进料斗2、搅拌器3、混合进料传输带4、进料口调节板6,所述搅拌器3和所述进料口调节板6位于进料斗2底部,混合进料传输带4位于进料斗2下方,含油污泥1和补充水5共同加入进料斗中2,通过底部的搅拌器3均勻混合后,由混合进料传输带4勻速进料,通过控制传输带速率和进料口调节板6来调节进料速度;
[0013] 所述真空抽滤装置包括推动栅7、位于推动栅7下方的真空抽滤网筛9,旋风分离器10、丝网除沫分离器12、静置分层罐15,来自混合进料装置的含油污泥进入真空抽滤装置,在推动栅7的带动下,勻速通过真空抽滤网筛9,污泥中部分液体被气体吸走经网筛进入旋风分离器10,在旋风分离器10内进行一级气液分离,液相进入油水静置分层罐15,气相再经丝网除沫分离器12进行二级气液分离,液相同样导入油水静置分层罐15,气相连气体泵或真空泵13,泵出口空气14可用作蒸馏装置燃烧所需空气;
[0014] 所述蒸馏装置包括蒸馏层16、蒸馏推动栅17、蒸馏层和燃烧层隔板19、空气分布格栅22,真空抽滤后的污泥传输至蒸馏装置上层的蒸馏层进料口 18处,通过堆放密封后进入蒸馏层16内部,在蒸馏层和燃烧层隔板19上被蒸馏推动栅17勻速带动向前,同时污泥被加热并汽化所含水及轻组分油,蒸馏产生气体进入油份冷凝装置,剩余固相通过堆放密封后传入下层燃烧层进口 M ;
[0015] 所述油份冷凝装置包括水冷塔沈、位于水冷塔底部的管式换热器四、位于水冷塔顶部的喷头30、循环水泵31、与管式换热器出口连接的冷凝油水收集口 32,蒸馏层产生的气体被导入管式换热器四,在其中冷凝成液体,经冷凝油水收集口 32收集分得水相和轻组分油。
[0016] 含油污泥资源化处理工艺,按照如下步骤进行:[0017] A.把含油污泥导入混合进料装置,根据不同含水率污泥的需要,可加入适当水以保证物料适合于传输带运输,在混合进料器中混合均勻后以恒定速率进料。
[0018] B.含油污泥被传送到真空抽滤装置上,利用推动栅推动其勻速通过真空抽滤网筛。抽滤过程中的气液相进入气体泵之前,先通过一级旋风分离和二级丝网除沫分离出液相,液相被导入油水静置分层罐中进行油水分离。
[0019] C.被真空抽滤处理后的固相污泥用传输带运送至蒸馏装置上层进料口,蒸馏推动栅勻速带动泥沙通过上层蒸馏层和燃烧层隔板并进行加热,汽化固体泥沙中水及轻组分油,蒸馏后的高温泥沙直接进入下层燃烧层进料口,泥沙中剩余的重组分油在此充分燃烧, 为上层蒸馏层提供所需热量,同时将泥沙中有机物含量降低至设计要求。
[0020] D.蒸馏层产生的汽体被导入油份冷凝装置,在管式换热器管程内冷凝成液体后收集分层。
[0021] 进入混合进料装置的含油污泥的含油率在10-60wt%之间,含水率在5-60wt%之间,混合均勻后的进料速率为0. 1〜20kg/min。
[0022] 在真空抽滤装置中真空抽滤网筛的有效压力降在0. 3〜0. 9atm。
[0023] 在蒸馏装置中,蒸馏层的平均温度维持在200〜800°C,蒸馏层的物料的保留时间维持在5-60min。
[0024] 本发明优点在于:
[0025] A.该含油污泥资源化工艺的油品回收率在70-90%之间。
[0026] B.通过适当设定工艺参数,真空抽滤装置可将含油污泥中液相含量降低至 20-35 %,所得油水层易分离且油层可直接作为原油进行加工,水层可用于混合进料装置的补充水循环使用。
[0027] C.真空抽滤过程不但有效分离出含油污泥中过量的液体,而且提高剩余固体中的油水比,从而有效提高下游蒸馏装置的效率。
[0028] D.真空抽滤过程中空气泵出口空气直接用于蒸馏装置燃烧所需空气,其所含微量水分有利于改进燃烧。
[0029] E.蒸馏装置通过加热泥沙使所含轻组分油汽化回收,燃烧重组分油为蒸馏过程提供热量,而且可保证处理后泥沙有机物含量达到较低标准。
[0030] F.处理后的剩余的泥渣有机物含量仅为3%左右,体积大大减少且性质稳定,可直接堆放或用于建筑材料。
[0031] G.该工艺及专用设备能够处理各类含油污泥,实现含油污泥的资源化及减量化处理和处置,该集成工艺能够实现含油污泥中油、水、泥三相的有效分离,所得油品的回收率较高,分离所得水和泥渣可综合利用,该工艺安全可靠,能耗小,处理成本低,固定投资少, 能够有效处理含油污泥中有毒有害物质,无二次污染,符合环保要求,容易推广,即可实现现场操作,亦可实现大规模连续化工业化生产。
附图说明
[0032] 图1本发明的工艺流程图。
[0033] 图2是混合进料装置的结构示意图。
[0034] 图3是真空抽滤装置的结构示意图。[0035] 图4是蒸馏装置的结构示意图。
[0036] 图5是油份冷凝装置的结构示意图。
[0037] 附图1中:A-混合进料装置,B-真空抽滤装置,C-蒸馏装置,D-油份冷凝装置。
[0038] 附图2中:1-含油污泥,2-进料斗,3-搅拌器,4-混合进料传输带,5-补充水,6-进料口调节板。
[0039] 附图3中:7-推动栅,8-含油污泥,9-真空抽滤网筛,10-旋风分离器,11-抽滤后固体物,12-丝网除沫分离器,13-气体泵或真空泵,14-泵气体出口,15-静置分层罐。
[0040] 附图4中:16-蒸馏层,17-蒸馏推动栅,18-蒸馏层进料口,19-蒸馏层和燃烧层隔板,20-传输带,21-干泥沙出口,22-空气分布格栅,23-蒸馏产生的汽体出口,24-燃烧层进口,25-空气供给及流量控制。
[0041 ] 附图5中:26-水冷塔,27-空气供给,28-蒸馏炉产生汽体,29-管式换热器,30-喷头,31-循环水泵,32-冷凝油水收集口。
具体实施方式
[0042] 下面用实施例对本发明进行详细描述。
[0043] 采用大庆油田提供的含油污泥作为样品,由于样品含水含油率较高,无需加入辅助水到进料斗。先经过真空抽滤后,固体样品进行蒸馏处理,液体样品静置分层。
[0044] 实施例一:
[0045] 采用大庆油田某部门提供的沉降罐罐底泥为原料,该样品含油量较高(油 36. 18%,水19.76% )。样品通过混合进料以lkg/min进入处理装置。真空抽滤的有效压降维持在0. 63atm,在此压降下能抽滤出污泥所含液体的71%,泥沙中液体含量降至 28. 44%,抽滤后的泥沙中油水比由1.83提高到7. 70。经静置分层后,抽滤所得液体分层为油相0. 2060kg/min和水相0. 1905kg/min,真空抽滤后的泥沙进入蒸馏装置,泥沙通过上层的保留时间为lOmin。蒸馏层平均温度为450°C,含油污泥在隔板上被加热并使所含油水蒸发汽化。蒸馏过程结束后,泥沙直接进入下层燃烧层燃烧,燃烧后泥沙有机物含量仅为 3.01%。蒸馏层产生的汽体被导入油份冷凝装置并冷凝成液体后分层。通过物料衡算和热量衡算,总过程对含油污泥中油的回收率为87.9%,蒸馏炉热效率为59. 1%,具体数据参考表1。
[0046] 表1实施例一中各物料数据
[0047]
Figure CN101830612BD00071
[0048] 实施例二 :
[0049] 本实施例采用大庆油田某部门提供的开采生产过程产生的含油污泥为原料,该样品含水量较高(油13.观%,水43. 72% )。样品同样通过混合进料以lkg/min进入处理装置。真空抽滤的有效压降维持在0. 48atm,在此压降下能抽滤出污泥所含液体的68. 90%, 泥沙中液体含量降至30. 58%,抽滤后的泥沙中油水比由0. 30提高到1. 28。经静置分层后, 抽滤液体分层为油相0. 0210kg/min和水相0. 3720kg/min。抽滤后的泥沙进入蒸馏装置,泥沙通过上层的保留时间为15min,蒸馏层平均温度为400°C。蒸馏过程结束后,泥沙直接进入下层燃烧层,燃烧后泥沙有机物含量仅为2.99%。蒸馏层产生的汽体被导入油份冷凝装置并被冷凝成液体后分层。通过物料衡算和热量衡算,总过程对含油污泥中油的回收率为 64.8%,蒸馏炉热效率为50. 96%,具体数据参考表2。
[0050] 表2实施例二中各物料数据
[0051]
Figure CN101830612BD00081

Claims (8)

1. 一种含油污泥资源化处理装置,包括混合进料装置、真空抽滤装置,蒸馏装置及油份冷凝装置,其特征在于:所述混合进料装置包括进料斗O)、搅拌器(3)、混合进料传输带G)、进料口调节板 (6),所述搅拌器C3)和所述进料口调节板(6)位于进料斗(¾底部,混合进料传输带(4) 位于进料斗(¾下方,含油污泥(1)和补充水(¾共同加入进料斗O)中,通过底部的搅拌器(3)均勻混合后,由混合进料传输带(4)勻速进料,通过控制传输带速率和进料口调节板 (6)来调节进料速度;所述真空抽滤装置包括推动栅(7)、位于推动栅(7)下方的真空抽滤网筛(9),旋风分离器(10)、丝网除沫分离器(12)、静置分层罐(15),来自混合进料装置的含油污泥进入真空抽滤装置,在推动栅(7)的带动下,勻速通过真空抽滤网筛(9),污泥中部分液体被气体吸走经网筛进入旋风分离器(10),在旋风分离器(10)内进行一级气液分离,液相进入油水静置分层罐(15),气相再经丝网除沫分离器(1¾进行二级气液分离,液相同样导入油水静置分层罐(15),气相联气体泵或真空泵(13),泵出口空气用作蒸馏装置燃烧所需空气;所述蒸馏装置包括蒸馏层(16)、蒸馏推动栅(17)、蒸馏层和燃烧层隔板(19)、空气分布格栅(22),真空抽滤后的污泥传输至蒸馏装置上层的蒸馏层进料口(18)处,通过堆放密封后进入蒸馏层(16)内部,在蒸馏层和燃烧层隔板(19)上被蒸馏推动栅(17)勻速带动向前,同时污泥被加热并汽化所含水及轻组分油,蒸馏产生气体进入油份冷凝装置,剩余固相通过堆放密封后传入下层燃烧层进口 04);所述油份冷凝装置包括水冷塔(26)、位于水冷塔底部的管式换热器(¾)、位于水冷塔顶部的喷头(30)、循环水泵(31)、与管式换热器出口连接的冷凝油水收集口(32),蒸馏层产生的气体被导入管式换热器(¾),在其中冷凝成液体,经冷凝油水收集口(3¾收集再经分离得水相和轻组分油。
2.用权利要求1所述的装置处理含油污泥的工艺,其特征在于按照如下步骤进行:A.把含油污泥导入混合进料装置,根据不同含水率污泥的需要,加入适当水以保证物料适合于传输带运输,在混合进料装置中混合均勻后以恒定速率进料;B.含油污泥被传送到真空抽滤装置上,利用推动栅推动其勻速通过真空抽滤网筛,抽滤过程中的气液相进入气体泵之前,先通过一级旋风分离和二级丝网除沫分离出液相,液相被导入油水静置分层罐中进行油水分离;C.被真空抽滤处理后的固相污泥用传输带运送至蒸馏装置上层进料口,蒸馏推动栅勻速带动泥沙通过上层蒸馏层和燃烧层隔板并进行加热,汽化固体泥沙中水及轻组分油,蒸馏后的高温泥沙直接进入下层燃烧层进口,泥沙中剩余的重组分油在此充分燃烧,为上层蒸馏层提供所需热量,同时将泥沙中有机物含量降低至设计要求;D.蒸馏层产生的气体被导入油份冷凝装置,在管式换热器管程内冷凝成液体后收集分层。
3.如权利要求2所述的工艺,其特征在于,步骤A中导入混合进料装置的含油污泥的含油率在10-60wt%之间。
4.如权利要求2所述的工艺,其特征在于,步骤A中导入混合进料装置的含油污泥的含水率在5-60wt%之间。
5.如权利要求2所述的工艺,其特征在于,步骤A中,混合均勻后的进料速率为0. 1〜20kg/min。
6.如权利要求2所述的工艺,其特征在于,步骤B中,真空抽滤网筛的有效压力降在 0. 3 ~ 0. 9atm。
7.如权利要求2所述的工艺,其特征在于,步骤C中,蒸馏层的平均温度维持在200〜 800 "C。
8.如权利要求2所述的工艺,其特征在于,步骤C中,蒸馏层的物料的保留时间维持在 5_60mino
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