CN102241998A - 油泥砂处理装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油泥砂处理装置及工艺。本发明的装置是在回转窑的一侧设有原始油泥砂进口和热固载体回流口及回转窑传动电机和排渣口，另一侧设有油气出口和热固载体排出口，所述的油气出口连接冷凝器，热固载体排出口通过提料斗连通流化床，所述的流化床内设有旋风分离器，通过旋风分离器进行固体分离和热固载体的重新生成，通过热固载体回流口与回转窑连通，流化床的底部通过管道连接鼓风机。有益效果是：生产操作利用热解法和自制的专用设备油泥分离处理，分离回收的油经专用设备脱出杂质等工艺步骤，成达标油，其产品具有较好的社会效益，不产生二次污染，净化分离出的泥土含油量不超过0.03％。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种油泥砂处理设备及工艺，特别涉及一种油泥砂处理装置及工艺。
二、背景技术：
目前，现有的油田的油泥砂处理一般有以下方法：
(1)溶剂萃取
萃取法是利用“相似相溶”原理，选择合适的有机溶剂作萃取剂，有机废物从污泥中被溶剂抽提出来后，通过蒸馏把溶剂从混合物中分离出来循环使用，回收的原油则用于回炼。
美国专利提出了一种溶剂萃取氧化处理含油污泥工艺，在污泥中加入一种轻质烃作萃取剂，经过萃取后，油和大部分有机物被去除，但仍含有一些聚合芳香烃物质，残留的污泥还需氧化处理，用HN03，在200～375℃及101.325kPa，条件下氧化处理，最终残渣可满足堆埋处理要求。对胜利油田的罐底泥进行了化学破乳溶剂萃取离心分离的脱油处理技术研究。室温时在油泥中加入油泥体积2％的破乳剂、80％的提取剂，选定200#溶剂油作为提取剂，搅拌均匀，在转速1500r/min时离心15min，脱油率可达70％，脱水率达25.5％。溶剂可循环利用，脱除的油可回收。采用室温下的三氯甲烷溶剂萃取，然后在温度320～480℃、压力0.2MPa下进行水蒸气蒸馏的脱油实验。
结果表明，含油污泥中加入3倍的萃取溶剂进行萃取，再按1g油泥加0.5mL的水在400℃下蒸馏45min，脱油率达80％～95％。超临界流体萃取技术，是一种新兴的含油污泥萃取技术。它将常温、常压下为气态的物质经过加压达到液态，并作为萃取剂。常用的超临界流体萃取剂有甲烷、乙烯、乙烷、丙烷、二氧化碳等，这些物质的临界温度高、临界压力低，而且原料相对价廉易得，是良好的超临界萃取剂，且密度小、易于分离。SubramanianM.等通过超临界流体萃取用丙烷从堆放油砂中提取沥青，最大回收率达45％。Avila.Chfivez M.A.等利用一种特制的超临界流体萃取装置，采用超临界乙烷萃取剂从原油罐底泥中提取烃。结果表明，最大的萃取率对应于最高溶剂密度的压力和温度，萃取的烃组分明显增浓。溶剂萃取法的优点是处理含油污泥较彻底，能够将大部分石油类物质提取回收。但是由于萃取剂价格昂贵，而且在处理过程中有一定的损失，所以萃取法成本高。这种方法在我国还没有实际应用于炼厂含油污泥处理。
(2)水洗法
一般以热碱水溶液或表面活性剂及其他助剂的水溶液洗涤，再通过气浮或旋流工艺实施固液分离。
采用热碱水洗涤一气浮三相分离处理技术，回收罐底含油30.2％污泥中的原油。洗脱温度为70℃、碱水中Na2CO3质量分数为2％、液固质量比为3∶1、搅拌10min、气浮分离15min，脱油率可达80％。洗脱液可循环使用，脱除的原油经蒸馏处理可回收利用，如此脱油后的底泥中石油类残留质量分数小于1％。我国专利介绍了一种既经济又有效地从废弃油泥中提取原油的水洗剂。由阴离子表面活性剂(十二烷基硫酸钠)、非离子表面活性剂(脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚)、助剂(羧甲基纤维素钠)、溶剂(丙二醇甲醚醋酸酯)、水等原料配制而成，可提高固体微粒表面与水的亲合力。
在常温常压下，油泥砂经处理后，泥砂含油量小于1％，原油得以回收，与有机溶剂脱油法相比，更具操作方便、安全、无毒、无污染的优点。Ramaswamy B.等将泡沫浮选用于从油泥中回收油。表面活性剂十二烷基硫酸钠)用作捕集剂和鼓泡剂。在操作条件范围内，最大油回收率达到55％。基于油回收的浮选动力学研究，结果显示过程遵循一级动力学方程。采用固一液旋流工艺处理集输泵站含油泥砂。控制温度为43℃、溢流流量为12.6m3/h、泵压为0.295MPa、进料中油质量分数大于17％时，油去除率可达到90％，油质量分数控制在0.4.5％以内，达到排放标准。
水洗方法能量消耗低、费用不高，是目前研究较多、采用较普遍的含油污泥处理方法，但该法需考虑后续水处理的问题。
(3)固定化处理
固定化处理是通过物理化学方法将含油污泥固化或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程，以便运输、利用或处置。
Mater L.等采用两步法处理含油污泥。首先在不同pH条件下，含油污泥Fenton氧化80h(pH＝6.5、20h；p}t＝4.5、20h；p}t＝3.0、40h)，3kg氧化后的样品用1k粘土和2kg石灰稳定固化2h，然后该混合物与2kg砂子和4kgTJk泥进行固化。结果表明，粘土一石灰及随后的水泥稳定和固化作用是十分有效的，该处理结果亦显示出最小的淋溶性。Karamalidis A.K.等对炼油厂油泥样品与不同的水泥进行稳定化和凝固化研究，并进行淋溶试验，结果显示，油泥通过巨观胶囊化(固封)作用被限制在水泥基体中。n-C，0～C27的烃比重(＞n-C27)显示更好的固定化行为。冯吉利等以水泥作为固化剂对中原油田的含油污泥进行了固化处理，通过对固化物的抗压强度，固化物浸出液的COD、含油量及有毒元素含量的测定，评价了固化物的环境安全性能。
结果表明，当固化块中水泥与污泥的质量比为2.0∶1.0时，抗压强度可以达到16MPa；当质量比为0.972时，在50℃，12h后，其浸出液的COD低于150nlg/I。；质量比在1.0∶1.0～1.8∶1.0范围内，在25℃，120h后，固化块浸出液的污油浓度低于5mg/I。，毒性元素含量符合GB5085.3-1996的要求。
固化处理能较大程度地减少含油污泥中有害离子和有机物对土壤的侵蚀和淋溶，从而减少对环境的影响和危害。近年来受到较多关注，有望取代回填技术。
(4)生物处理
含油污泥的生物处理技术主要有堆肥处理法、地耕法和污泥生物反应器法。主要是利用微生物将含油污泥中的石油烃类降解为无害的土壤成分。
(5)焚烧
含油污泥焚烧前一般经过污泥调制和脱水预处理等工艺，将泥饼送至焚烧炉进行焚烧，含油污泥在经焚烧处理后，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污染，浪费了宝贵资源。
我国绝大多数炼油厂都建有污泥焚烧装置，目前国内焚烧炉类型主要有：方箱式、固定床式、流化床式、耙式炉或回转窑等炉型。采用焚烧处理最多的废物是污水处理场含油污泥，像长岭石油化工厂采用的顺流式回转焚烧炉、燕山石化公司炼油厂采用的流化床焚烧炉，在处理含油污泥方面都取得了良好的效果。经过浓缩预处理的污泥，经设备脱水、干燥等工艺，将泥饼送至焚烧炉进行焚烧，温度为800～850℃，经30min焚烧即可完毕，灰渣再进一步处理。在我国污泥焚烧尚需要大量的柴油或污油，热量又大都没有回收利用，成本很高，投资也大，而且焚烧过程中常伴有严重的空气污染，有的还有大量灰尘，焚烧装置的实际利用率较低。牛仁臣报道油泥砂收集后，采用专用设备用固化剂将油泥砂固化，将固化后的含油泥砂燃料运至燃煤锅炉煤场，将固化油泥砂与锅炉燃煤混合，且确保其发热量在16747kJ以上，按正常燃煤程序进入燃煤锅炉燃烧，燃烧后废渣作为燃煤废渣用作建材原料，废气经燃煤锅炉除尘系统除尘达标后排入大气。
(6)填埋法
油泥砂的主要处理方法，该方法是修建填埋池对油泥砂进行简易填埋，方法简单易行，但占用大量土地，留有环境污染隐患，浪费资源。
三、发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种油泥砂处理装置及工艺，其产品具有较好的社会效益，不产生二次污染，净化分离出的泥土含油量不超过0.03％。
一种油泥砂处理装置，其技术方案是主要由流化床、提料斗、回转窑、油气出口、热固载体排出口、冷凝器、液态油储存罐、旋风分离器、热固载体回流口、原始油泥砂进口、回转窑传动电机、鼓风机、气体进流化床管道、排渣口组成，所述的回转窑的一侧设有原始油泥砂进口和热固载体回流口及回转窑传动电机和排渣口，另一侧设有油气出口和热固载体排出口，所述的油气出口连接冷凝器，热固载体排出口通过提料斗连通流化床，所述的流化床内设有旋风分离器，通过旋风分离器进行固体分离和热固载体的重新生成，通过热固载体回流口与回转窑连通，流化床的底部通过管道连接鼓风机。
上述的排渣口与回转窑之间设有换热器。
上述的冷凝器上设有气体进流化床管道，并连接到流化床的底部。
上述的热固载体采用石英砂。
另外，一种油泥砂处理工艺，其技术方案是：油泥砂通过原始油泥砂进口加入到装有热固载体的回转窑中，在回转窑里油泥砂和热固载体混合，在与热固载体混合搅拌过程中迅速完成油泥砂的热解，热解油气从回转窑上部的油气出口中排出，进入冷凝器冷凝，热解后的油泥砂和热固载体随着搅拌叶的翻转不断往前运动，最后从回转窑另一侧的下部热固载体排出口导出，经过提料斗进入到流化床里，通过旋风分离器进行固体分离和热固载体的重新生成，从而收集热解后的油泥砂，得到了热固载体通过热固载体回流口再次进入回转窑里，进而实现循环生产；而冷凝器在冷凝过程产生的油气则进入流化床的底部，加热热固载体，冷凝的液态油进入液态油储存罐。
上述的油泥砂的热解分为5个阶段：
(1)、初温～180℃之间，失重进行得较为缓慢，此阶段为油泥砂中水分及吸附的CO2的受热挥发；
(2)、180～370℃之间，失重快速，此时温度低于烃类有机物裂解温度370℃，失重源自油泥砂中的低沸点的轻质油分受热挥发，250℃以上有机物明显析出，表明轻质油分主要是采油分馏，汽油与煤油较少；
(3)370～500℃之间，为热解过程的主要阶段，失重剧烈，此时发生重质油分热分解反应，产生低分子烃类以及稠环碳氢化合物----热解半焦；
(4)500～580℃之间，失重平缓，产物为低强度的烷烃与CO2，此时热解半焦发生脱氢，缩聚以及重排的炭化反应；
(5)580℃以上，始终较明显，气体产物为CO2和CO及少量有机物，此时主要发生污泥中的方解石CaCO3的高温分解反应。
整个热解过程总失重量为45.02％，热解的主要反应区集中于180～580℃之间，是低质油分挥发与重质油分热解区，相对应失重率分别为33.39％和44.93％。
上述的热固载体采用石英砂。
本发明的有益效果是：生产操作利用热解法和自制的专用设备油泥分离处理，分离回收的油经专用设备脱出杂质等工艺步骤，成达标油，其产品具有较好的社会效益，不产生二次污染，净化分离出的泥土含油量不超过0.03％，无任何污染物，可回田还能种各种农作物，不受任何污染，可以达标排放，做到真正的节能环保，创造和谐社会，造福人类。
四、附图说明：
附图1是本发明的装置结构示意图；
上图中：流化床1、提料斗2、回转窑3、油气出口4、热固载体排出口5、冷凝器6、液态油储存罐7、旋风分离器8、热固载体回流口9、原始油泥砂进口10、回转窑传动电机11、换热器12、鼓风机13、气体进流化床管道14、排渣口15。
五、具体实施方式：
结合附图1，对本发明作进一步的描述：
一种油泥砂处理装置，其技术方案是主要由流化床1、提料斗2、回转窑3、油气出口4、热固载体排出口5、冷凝器6、液态油储存罐7、旋风分离器8、热固载体回流口9、原始油泥砂进口10、回转窑传动电机11、鼓风机13、气体进流化床管道14、排渣口15组成，所述的回转窑3的一侧设有原始油泥砂进口10和热固载体回流口9及回转窑传动电机11和排渣口15，另一侧设有油气出口4和热固载体排出口5，所述的油气出口4连接冷凝器6，热固载体排出口5通过提料斗2连通流化床1，所述的流化床1内设有旋风分离器8，通过旋风分离器8进行固体分离和热固载体的重新生成，通过热固载体回流口9与回转窑3连通，流化床1的底部通过管道连接鼓风机13。
其中，排渣口15与回转窑3之间设有换热器12，冷凝器6上设有气体进流化床管道14，并连接到流化床1的底部，热固载体采用石英砂。
另外，一种油泥砂处理工艺，其技术方案是：油泥砂通过原始油泥砂进口10加入到装有热固载体的回转窑3中，在回转窑3里油泥砂和热固载体混合，在与热固载体混合搅拌过程中迅速完成油泥砂的热解，热解油气从回转窑3上部的油气出口4中排出，进入冷凝器6冷凝，热解后的油泥砂和热固载体随着搅拌叶的翻转不断往前运动，最后从回转窑3另一侧的下部热固载体排出口5导出，经过提料斗2进入到流化床1里，通过旋风分离器8进行固体分离和热固载体的重新生成，从而收集热解后的油泥砂，得到了热固载体通过热固载体回流口9再次进入回转窑3里，进而实现循环生产；而冷凝器6在冷凝过程产生的油气则进入流化床1的底部，加热热固载体，冷凝的液态油进入液态油储存罐7。
上述的油泥砂的热解分为5个阶段：
(1)、初温～180℃之间，失重进行得较为缓慢，此阶段为油泥砂中水分及吸附的CO2的受热挥发；
(2)、180～370℃之间，失重快速，此时温度低于烃类有机物裂解温度370℃，失重源自油泥砂中的低沸点的轻质油分受热挥发，250℃以上有机物明显析出，表明轻质油分主要是采油分馏，汽油与煤油较少；
(3)370～500℃之间，为热解过程的主要阶段，失重剧烈，此时发生重质油分热分解反应，产生低分子烃类以及稠环碳氢化合物----热解半焦；
(4)500～580℃之间，失重平缓，产物为低强度的烷烃与CO2，此时热解半焦发生脱氢，缩聚以及重排的炭化反应；
(5)580℃以上，始终较明显，气体产物为CO2和CO及少量有机物，此时主要发生污泥中的方解石CaCO3的高温分解反应。
整个热解过程总失重量为45.02％，热解的主要反应区集中于180～580℃之间，是低质油分挥发与重质油分热解区，相对应失重率分别为33.39％和44.93％。
Claims (7)
1.一种油泥砂处理装置，其特征是：主要由流化床(1)、提料斗(2)、回转窑(3)、油气出口(4)、热固载体排出口(5)、冷凝器(6)、液态油储存罐(7)、旋风分离器(8)、热固载体回流口(9)、原始油泥砂进口(10)、回转窑传动电机(11)、鼓风机(13)、气体进流化床管道(14)、排渣口(15)组成，所述的回转窑(3)的一侧设有原始油泥砂进口(10)和热固载体回流口(9)及回转窑传动电机(11)和排渣口(15)，另一侧设有油气出口(4)和热固载体排出口(5)，所述的油气出口(4)连接冷凝器(6)，热固载体排出口(5)通过提料斗(2)连通流化床(1)，所述的流化床(1)内设有旋风分离器(8)，通过旋风分离器(8)进行固体分离和热固载体的重新生成，通过热固载体回流口(9)与回转窑(3)连通，流化床(1)的底部通过管道连接鼓风机(13)。
2.根据权利要求1所述的油泥砂处理装置，其特征是：所述的排渣口(15)与回转窑(3)之间设有换热器(12)。
3.根据权利要求1所述的油泥砂处理装置，其特征是：所述的冷凝器(6)上设有气体进流化床管道(14)，并连接到流化床(1)的底部。
4.根据权利要求1所述的油泥砂处理装置，其特征是：所述的热固载体采用石英砂。
5.一种油泥砂处理工艺，其特征是：油泥砂通过原始油泥砂进口(10)加入到装有热固载体的回转窑(3)中，在回转窑(3)里油泥砂和热固载体混合，在与热固载体混合搅拌过程中迅速完成油泥砂的热解，热解油气从回转窑(3)上部的油气出口(4)中排出，进入冷凝器(6)冷凝，热解后的油泥砂和热固载体随着搅拌叶的翻转不断往前运动，最后从回转窑(3)另一侧的下部热固载体排出口(5)导出，经过提料斗(2)进入到流化床(1)里，通过旋风分离器(8)进行固体分离和热固载体的重新生成，从而收集热解后的油泥砂，得到了热固载体通过热固载体回流口(9)再次进入回转窑(3)里，进而实现循环生产；而冷凝器(6)在冷凝过程产生的油气则进入流化床(1)的底部，加热热固载体，冷凝的液态油进入液态油储存罐(7)。
6.根据权利要求5所述的油泥砂处理工艺，其特征是：油泥砂的热解分为5个阶段：
(1)、初温～180℃之间，失重进行得较为缓慢，此阶段为油泥砂中水分及吸附的CO2的受热挥发；
(2)、180～370℃之间，失重快速，此时温度低于烃类有机物裂解温度370℃，失重源自油泥砂中的低沸点的轻质油分受热挥发，250℃以上有机物明显析出，表明轻质油分主要是采油分馏，汽油与煤油较少；
(3)370～500℃之间，为热解过程的主要阶段，失重剧烈，此时发生重质油分热分解反应，产生低分子烃类以及稠环碳氢化合物----热解半焦；
(4)500～580℃之间，失重平缓，产物为低强度的烷烃与CO2，此时热解半焦发生脱氢，缩聚以及重排的炭化反应；
(5)580℃以上，始终较明显，气体产物为CO2和CO及少量有机物，此时主要发生污泥中的方解石CaCO3的高温分解反应。
7.根据权利要求5所述的油泥砂处理工艺，其特征是：所述的热固载体采用石英砂。
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