CN103145305B - 利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油的工艺及焚烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油的工艺及焚烧装置。所述工艺首先将含油污泥进行焚烧处理，然后对气相产物进行处理得到合成气以及合成天然气或合成汽油。所述焚烧装置可以采用单级或多级串联的形式实现含油污泥的彻底燃烧。含油污泥经本发明工艺及焚烧装置处理后，不但不会对环境造成污染，而且可以变废为宝，转化成有用的化工产品或进一步得到合成天然气、合成汽油。

Description

利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油的工艺及 焚烧装置

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化处理技术领域，尤其涉及一种利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油的工艺及焚烧装置。

背景技术

含油污泥是在石油勘探、开发中产生的，以开发和储存过程中产生的污泥为主，包括油水分离产生的污泥、污水处理中产生的残渣；少量的含油污泥来自钻井泥浆。按照我国目前原油产量估算，每年将有近百万吨的油泥、油砂产生。含油污泥本身成分较为复杂，其成分以残留石油、高分子聚合物、含硫化合物和无机矿物质为主，同时还含有一些以表面活性剂、有机聚合物为主的钻井采油助剂和污水处理过程中加入的有机、无机絮凝剂等。

含油污泥直接外排不但占用大量土地，其含有的有毒物质会污染水体、土壤和大气，恶化生态环境；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；同时大量石油资源被浪费。因此，无论是从环境保护、维护正常生产还是从回收能源的角度出发，都必须对油泥进行无害化、资源化处理。但目前我国含油污泥大多采用露天堆存，累计多达数千万吨，数量巨大，污染严重，亟待解决。

CN 102786713A公开了一种油泥资源化处理方法，其方法是：用含油污泥制备再生胶的具体加工步骤为：含油污泥的初步预处理（将污泥中的砂砾等杂质去除）—反应釜提前预热升温—按照一定比例将废胶粉，含油污泥、松香投入反应釜中进行混合—闭合反应釜，使其在20MPa压力、220℃下在反应釜中反应60分钟—反应结束后，排出反应釜中的气体减压—降温—出料既得到脱硫后的再生胶粉。

CN 1673125A公开了石油工业使用的一种含油污泥砂无害化处理方法和处理装置，用于处理各种油田生产过程中产生的油泥砂。该发明中的处理方法包括含油污泥砂泥浆化预处理、化学前处理、沉降处理和油水分离处理，将经过上述处理后的含油污泥砂再进行生物处理，通过细菌的繁殖代谢剥离、降解油泥砂中的原油。其处理装置包括处理罐、自动温控器、加药器、搅拌部分和曝气部分，将自动温控器、搅拌部分、曝气部分和加药器与处理罐连接。

现有含油污泥主要采用异地填埋、生物降解处理，溶剂萃取等处理方法，普遍存在二次污染、处理时间长等问题。尤其是当油泥沉积时间较长时，固化结块较为严重，分离处理设备能耗高，处理成本更高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油的工艺及焚烧装置。本发明所述工艺处理流程简单、处理周期短、无二次污染，既能达到含油污泥的无害化处理，又能够实现含油污泥的资源化。所述焚烧装置结构简单合理，能够使含油污泥实现更加完全地燃烧。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油的工艺，所述工艺首先将含油污泥进行焚烧处理，然后对气相产物进行处理得到合成气或合成汽油或合成天然气。

为解决现有处理方法对环境产生二次污染的弊端，本发明采用焚烧处理的方法，将油泥中的烃类物质燃烧生成一氧化碳、二氧化碳和水蒸汽等气相，实现了与油泥中的泥沙等不能燃烧的固体类物质的初步分离。然后对气相产物进行处理，得到主要成分为一氧化碳和氢气的合成气或主要成分为甲烷的合成天然气或合成汽油。

本发明采用焚烧的处理方法使油泥中的烃类物质燃烧成气相，与泥沙实现彻底的分离，其分离效果明显高于简单热解等分离方式，同时对焚烧产生的气相产物进行处理得到合成气或合成天然气或合成汽油，最终实现了含油污泥的完全无害化和资源化，避免了对环境的二次污染。

本发明所述合成气通过甲烷化工艺得到合成天然气或通过费托合成和烷基化工艺制合成汽油。本发明所述的甲烷化工艺、费托合成工艺、烷基化工艺、异构化工艺可由本领域技术人员通过现有技术获得。

所述含油污泥经焚烧处理后，经气固分离得到气相产物和废渣。本领域技术人员能够从现有技术中获知，不改变气相和固相产物原有性质的气固分离方法皆可用于本发明。优选地，所述气固分离采用沉降法或旋风分离法，进一步优选旋风分离法。

焚烧后的气相产物经气体变换、气体分离、气体还原得到合成气；优选地，所述气体还原后进行气体脱硫脱硝得到合成天然气。优选地，所述合成气经甲烷化得到合成天然气；优选地，所述合成气经费托合成和烷基化、异构化工艺得到合成汽油。

具体地，各工序详细操作如下：

气体变换：焚烧后气相产物主要组成为一氧化碳、二氧化碳和水蒸汽等，经过变换工艺在变换催化剂的作用下变换为主要组成是二氧化碳、氢气等的混合气。

气体分离：将变换得到的二氧化碳和氢气分离开。

气体还原：主要是将分离后的二氧化碳还原（例如与碳反应）生成一氧化碳，然后按照一定比例配制合成气即一氧化碳和氢气的混合物。

气体脱硫脱硝：配制后的合成气，根据要求如需脱硫脱硝处理，则经过此工艺操作，如不需要则无需经过此工艺处理。

甲烷化工艺：是指合成气（一氧化碳和氢气）在甲烷化催化剂的作用下生成甲烷，天然气的主要成分是甲烷，所以说是合成气制取合成天然气。

费托合成、烷基化、异构化工艺：是指合成气（一氧化碳和氢气）在费托合成催化剂的作用下生成合成汽油，由于此方法生成的汽油辛烷值较低，必须在相关催化剂作用下通过烷基化、异构化工艺提高合成汽油的辛烷值，使之达到商品汽油的指标。

所述气固分离后的废渣用作建筑材料或绿化工程。

本发明所述利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油的工艺，具体包括以下步骤：

（1）将含油污泥进行焚烧，经气固分离得到气相产物和废渣；

（2）焚烧后的气相产物经气体变换、气体分离、气体还原、气体脱硫脱硝得到合成气；

（3）所述合成气通过甲烷化工艺得到合成天然气；或将制成的合成气通过费托合成、烷基化、异构化工艺得到合成汽油。

本发明还提供了一种实现如上所述利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油工艺的焚烧装置，所述焚烧装置包括：

焚烧室主体，其内部形成腔室，其外部设有辐射保温层；

预处理油泥入口，贯穿设置于所述焚烧室主体顶部，开口于焚烧室内部腔室，以供预处理油泥进入所述腔室内；

氧化剂入口，贯穿设置于所述焚烧室主体侧壁，开口于焚烧室内部腔室，以供氧化剂进入所述腔室内；

气相产物出口，贯穿设置于所述焚烧室主体顶部，开口于焚烧室内部腔室并向腔室内延伸，以供气相产物排出焚烧室；

废渣出口，位于焚烧室主体底部，与焚烧室内部腔室流体连通，以供废渣排出焚烧室。

本发明所述的焚烧装置通过预处理油泥入口将预处理油泥从焚烧室主体顶部引入焚烧室腔室并向下移动，同时，焚烧所需的氧化剂从氧化剂入口进入腔室，与预处理油泥发生燃烧反应，燃烧后的气相产物从焚烧室主体顶部的气相产物出口排出焚烧室，进入后续的处理系统，燃烧产生的废渣从焚烧室底部的废渣出口排出焚烧室。

本发明所述氧化剂入口为喷枪形式。喷枪不仅提供氧化剂，还提供破碎油泥的能量。本发明所述的氧化剂可从现有技术中选择，能够使油泥燃烧即可。优选地，所述氧化剂为空气、氧气或燃料油中的一种或至少两种的组合。

本发明所述辐射保温层覆盖整个焚烧室，主要提供热量输入；保温层在辐射层外面，起保温隔热作用。辐射保温层的加热方式为导热油、电加热、微波加热或工业炉等。

进一步地，所述废渣出口连接有物料输送机及料斗。物料输送机的作用是使废渣及时、顺畅地排出焚烧室，料斗用于暂时储存排出的废渣。

本发明所述焚烧装置为单级或多级串联的形式。当采用多级串联的焚烧装置时，上一级焚烧单元的废渣出口连接下一级焚烧单元的预处理油泥入口，也就是将上一级焚烧单元燃烧后的废渣作为下一级焚烧单元的进料，使废渣中未完全燃烧的油泥在下一级焚烧单元中进一步燃烧，以达到泥沙与烃类物质彻底分离的目的。所述多级可以为两级、三级或五级等，由本领域技术人员根据实际情况进行选择。

与单级焚烧装置相比，采用多级焚烧装置能够使含油污泥的焚烧更彻底，泥沙与烃类物质的分离效果更好，能够更好地实现含油污泥处理的无害化，同时能够尽可能多地产生气相产物，从而获得更多的合成气或合成天然气及合成汽油。

与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：

本发明工艺基于含油污泥的组成，主要是原油和一些固体类杂质、沙粒等，原油主要是碳氢化合物，油泥中原油与不溶性杂质胶粘粘结，常规方法不易实现分离。本发明采用焚烧的方法把原油焚烧成气体从而实现了原油与不能燃烧固体类物质的分离，原油燃烧的产物不排入大气中，经过一系列工序处理后转化为合成气或进一步可供工业或民用的天然气。本发明所涉及到的油泥处理方法不仅不会对环境造成二次污染，还可以变废为宝，最终转为有用的能源。

附图说明

图1是实施例1所述焚烧装置的结构示意图；

图2是实施例2所述焚烧装置的结构示意图；

图3是气相产物处理工艺流程图。

图中：1-预处理油泥入口；2-氧化剂入口；3-气相产物出口；4-废渣出口；5-物料输送机；6-料斗；7-辐射保温层。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油工艺的焚烧装置

如图1所示，一种利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油工艺的焚烧装置，所述焚烧装置包括：

焚烧室主体，其内部形成腔室，其外部设有辐射保温层7；

预处理油泥入口1，贯穿设置于所述焚烧室主体顶部，开口于焚烧室内部腔室，以供预处理油泥进入所述腔室内；

氧化剂入口2，贯穿设置于所述焚烧室主体侧壁，开口于焚烧室内部腔室，以供氧化剂进入所述腔室内；所述氧化剂入口2为喷枪形式；所述氧化剂为空气和/或氧气或燃料油；

气相产物出口3，贯穿设置于所述焚烧室主体顶部，开口于焚烧室内部腔室并向腔室内延伸，以供气相产物排出焚烧室；

废渣出口4，位于焚烧室主体底部，与焚烧室内部腔室流体连通，以供废渣排出焚烧室；所述废渣出口4连接有物料输送机5及料斗6。

辐射保温层7的加热方式为导热油、电加热、微波加热或工业炉；

实施例2利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油工艺的焚烧装置

如图2所示，本实施例的利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油工艺的装置包括两级串联的焚烧单元，每级焚烧单元的结构与实施例1基本相同，不同之处在于：第一级焚烧单元的废渣出口连接第二级焚烧单元的预处理油泥入口，即将第一级焚烧单元燃烧后的废渣作为第二级焚烧单元的进料，第二级焚烧单元的废渣出口连接有物料输送机5及料斗6。

实施例3利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油的工艺

一种利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油的工艺，所述工艺首先将含油污泥进行焚烧处理，经气固分离得到气相产物和废渣；所述气固分离采用沉降法或旋风分离法。

如图3所示，焚烧后的气相产物经气体变换、气体分离、气体还原、气体脱硫脱硝得到合成气。所述气体脱硫脱硝后经甲烷化得到合成天然气或经费托合成和烷基化、异构化工艺得到合成汽油。

所述气体变换将气相产物变换为主要组成为二氧化碳和氢气的混合气；

所述气体分离将变换得到的二氧化碳和氢气分离开；

所述气体还原将分离后的二氧化碳还原得到一氧化碳，并配制合成气。

所述气固分离后的废渣用作建筑材料或绿化工程。

含油污泥经本发明工艺及焚烧装置处理后，不但不会对环境造成污染，而且可以变废为宝，转化成有用的化工产品或进一步得到合成天然气、合成汽油，既可作为工业原料也可用于民用。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征以及工艺方法，但本发明并不局限于上述详细结构特征以及工艺方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征以及工艺方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (18)

1.一种利用含油污泥制备合成气及合成天然气或合成汽油的工艺，其特征在于，所述工艺首先将含油污泥进行焚烧处理，然后对气相产物进行处理得到合成气以及合成天然气或合成汽油；

其中，所述工艺采用的焚烧装置包括：

焚烧室主体，其内部形成腔室，其外部设有辐射保温层（7）；

预处理油泥入口（1），贯穿设置于所述焚烧室主体顶部，开口于焚烧室内部腔室，以供预处理油泥进入所述腔室内；

氧化剂入口（2），贯穿设置于所述焚烧室主体侧壁，开口于焚烧室内部腔室，以供氧化剂进入所述腔室内，所述氧化剂入口（2）为喷枪形式；

气相产物出口（3），贯穿设置于所述焚烧室主体顶部，开口于焚烧室内部腔室并向腔室内延伸，以供气相产物排出焚烧器；

废渣出口（4），位于焚烧室主体底部，与焚烧室内部腔室流体连通，以供废渣排出焚烧室；

其中，所述焚烧装置为单级或多级串联的形式。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述合成气通过甲烷化工艺得到合成天然气。

3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述合成气通过费托合成和烷基化、异构化工艺制得合成汽油。

4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述含油污泥经焚烧处理后，经气固分离得到气相产物和废渣。

5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述气固分离采用沉降法或旋风分离法。

6.如权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述气固分离采用旋风分离法。

7.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，焚烧后的气相产物经气体变换、气体分离、气体还原得到合成气。

8.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，所述气体还原后进行气体脱硫脱硝得到合成气。

9.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，所述合成气经甲烷化得到合成天然气。

10.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，所述合成气经费托合成和烷基化、异构化工艺得到合成汽油。

11.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，所述气体变换将气相产物变换为主要组成为一氧化碳、二氧化碳和氢气的混合气。

12.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，所述气体分离将变换得到的一氧化碳、二氧化碳和氢气分离开。

13.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，所述气体还原将分离后的二氧化碳还原得到一氧化碳，并配制合成气。

14.如权利要求1-13之一所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：

（1）将含油污泥进行焚烧，经气固分离得到气相产物和废渣；

（2）焚烧后的气相产物经气体变换、气体分离、气体还原、气体脱硫脱硝得到合成气；

（3）将制成的合成气通过甲烷化工艺制成合成天然气；或将制成的合成气通过费托合成、烷基化和异构化工艺得到合成汽油。

15.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述氧化剂为空气、氧气或燃料油中的一种或至少两种的组合。

16.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述焚烧室主体具有锥形底。

17.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，辐射保温层（7）的加热方式为导热油、电加热、微波加热或工业炉。

18.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述废渣出口（4）连接有物料输送机（5）及料斗（6）。