CN103145306B - 一种超临界萃取法处理含油污泥的组合工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超临界萃取法处理含油污泥的组合工艺及装置。所述组合工艺包括一级分离工序和二级分离工序；所述一级分离工序包括一级连续分离工序，所述一级连续分离工序使含油污泥在超临界条件下被萃取，萃取相进入二级分离工序进行原油组分和萃取剂的分离回收。本发明所述组合工艺及装置对含油污泥中原油组分的分离效率高，同时能够对原油和萃取剂进行重新回收利用，有效地避免了含油污泥过程中对环境的二次污染，同时能够变废为宝，实现含油污泥的资源化、无害化。

Description

一种超临界萃取法处理含油污泥的组合工艺及装置

技术领域

本发明涉及一种含油污泥的处理工艺，属于含油污泥的处理技术领域，尤其涉及一种超临界萃取法处理含油污泥的组合工艺及装置。

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。

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，处理成本更大。

溶剂萃取法是油泥处理技术中常用的一种方法，其利用“相似相溶”原理，选择合适的有机溶剂作萃取剂，将有机物从油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。

超临界萃取是近二十年来迅速发展起来的一种新型萃取分离技术。超临界流体是指温度和压力处于临界温度和临界压力以上的流体。超临界流体是介于气体和液体之间的特殊流体，兼有气体和液体的双重物性，其密度接近于液体的密度，对液体和固体的溶解能力接近于普通的液体溶剂，黏度和扩散速度接近于普通气体。因此，超临界流体具有较好的渗透性和较强的溶解能力，以及很高的传质速率和很快达到萃取平衡的能力。超临界萃取就是利用超临界流体的这种特性萃取分离物质，然后借助等温降压或等压升温的方法使超临界流体变成普通气体，即可将萃取剂与待分离物质分离。

CN1526797A公开了一种用溶剂萃取法从含油污泥中回收燃料油的方法，该方法针对的原料为含油污泥，包括油田与炼化企业的含油污泥。采用溶剂法、塔式连续或釜式间歇萃取，常压下分馏，萃取溶剂可循环利用。萃取溶剂选用轻质煤焦油，也可使用石油醚、轻质油或C5。

CN102453494A公开了一种超声强化超临界萃取油泥的方法，油泥和萃取剂进入带有强化超声装置的超临界萃取装置，设定超临界萃取压力及超临界萃取温度，进行超临界萃取。

现有利用超临界萃取处理含油污泥的方法，虽然在超临界萃取部分能够实现高效的萃取分离，但是工艺整体的萃取效果有限，萃取率偏低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种超临界萃取法处理含油污泥的组合工艺及装置。本发明通过处理工艺的合理组合，对含油污泥进行资源化、无害化处理，比现有处理含油污泥工艺的萃取效果更好，萃取率更高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种超临界萃取法处理含油污泥的组合工艺，所述组合工艺包括一级分离工序和二级分离工序；所述一级分离工序包括一级连续分离工序，所述一级连续分离工序使含油污泥在超临界条件下被萃取，萃取相A进入二级分离工序进行原油组分和萃取剂的分离回收。

本发明通过超临界萃取使萃取剂在超临界条件下逐级萃取油泥，油泥中含有的原油组分被分离出来，作为萃取相A进入二级分离工序。在二级分离工序中主要实现原油组分和萃取剂的分离。

本发明采用超临界萃取的方法连续、高效分离油泥，与传统萃取分离方法相比具有分离效率高、溶剂回收率高，再通过二级分离回收石油中的轻组分及萃取剂，达到变废为宝的目的，解决了现有处理方法的环境二次污染以及处理效率低等弊端。

本发明所述一级分离工序还包括一级间歇分离工序，所述一级间歇分离工序使含油污泥与萃取剂在反应釜中混合，所得萃取相B与一级连续分离工序得到的萃取相A一同进入二级分离工序。在实际操作中，将含油污泥和萃取剂同时加入反应釜中，进行萃取分离，该过程为间歇式。一级间歇分离工序与上述一级连续分离工序配合对含油污泥中的原油组分进行萃取，能够提高萃取效率。

所述一级间歇分离工序中，在反应釜内加入含油污泥和萃取剂，萃取分离后，萃取相B由上口输出，萃余相由下口输出。

由于萃余相中不可避免地含有少量的轻组分和残余的萃取剂，进一步地，所述一级间歇分离工序中的萃余相经一级闪蒸器B进行分离，蒸发掉易挥发的轻组分和少量残余的萃取剂，底部收集固体产品；优选地，所述固体产品做焚烧处理，避免产生二次污染。

本发明所述二级分离工序使一级分离工序的萃取相与外加萃取剂进入萃取塔系统，进行原油组分中轻重组分的萃取分离。

进一步地，所述萃取塔系统得到的萃取相经分离器分离得到原油组分和萃取剂。

本发明所述一级连续分离工序使含油污泥和萃取剂进入超临界萃取塔，进行含油污泥中原油组分的超临界萃取，塔顶得到富集原油组分的萃取相A，塔底得到富集重组分及不溶性杂质的萃余相。

进一步地，所述一级连续分离工序中的萃余相经一级闪蒸器A进行分离，蒸发掉易挥发的轻组分和少量残余的萃取剂，底部收集固相产品；优选地，所述固相产品做焚烧处理。

本发明所述萃取剂通过计量泵由萃取剂罐中泵入超临界萃取塔或萃取塔中。

本发明所述萃取剂优选自正戊烷。本领域技术人员能够获知的其他用于萃取含油污泥中原油组分的溶剂均可用于实施本发明。

所述一级分离工序中含油污泥与萃取剂的质量比根据具体油泥与萃取剂的性质而定。

本发明还提供一种实现如上所述超临界萃取法处理含油污泥的组合工艺的装置，所述装置包括一级分离系统和二级分离系统；所述一级分离系统包括一级连续分离系统，所述一级连续分离系统包括超临界萃取塔，所述超临界萃取塔的顶部出口与二级分离系统连接。

所述超临界萃取塔可由本领域技术人员从现有技术中获得，应用于本发明时，能够实现含油污泥的超临界萃取即可。

本发明所述一级分离系统还包括一级间歇分离系统，所述一级间歇分离系统包括反应釜，所述反应釜的顶部出口与二级分离系统连接；优选地，所述反应釜中设有搅拌装置。

进一步地，所述反应釜底部出口连接一级闪蒸器B，一级闪蒸器B顶部连接冷凝器B，冷凝器B连接储罐B。

本发明所述二级分离系统包括萃取塔系统，所述萃取塔系统的顶部出口与分离器连接；分离器底部连接储罐D，顶部连接冷凝器D，冷凝器D连接储罐E。

进一步地，所述萃取塔系统的底部出口与二级闪蒸器连接，二级闪蒸器顶部连接冷凝器C，冷凝器C连接储罐C。

本发明所述萃取塔系统包括一级或两级萃取塔，进一步优选包括一级萃取塔和二级萃取塔。

本发明所述一级连续分离系统的超临界萃取塔的底部与一级闪蒸器A连接，一级闪蒸器A的顶部连接冷凝器A，冷凝器A连接储罐A。

进一步地，所述冷凝器A、冷凝器B、冷凝器C及冷凝器D均连入尾气处理系统。

与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过超临界连续萃取与间歇萃取的组合方式对含油污泥中的原油组分进行分离（粗分），再将萃取相引入专门的分离系统，通过萃取塔系统对萃取相进行层层分离，最终使原油组分与萃取剂分离，分别得到回收利用。本发明所述组合工艺及装置对含油污泥中原油组分的分离效率高，同时能够对萃取剂进行重新回收利用，有效地避免了含油污泥过程中对环境的二次污染，同时能够变废为宝，实现含油污泥的资源化、无害化。所述装置能够较好地实现本发明工艺目的，操作容易，成本低。

通过本发明工艺及装置对含油污泥进行处理，油泥萃取率能够达到90%以上。具体根据原料的选择与损耗经过经济评价后选择最优值。

附图说明

图1是本发明具体实施例所述的一级分离工序流程图；

图2是本发明具体实施例所述的二级分离工序流程图；

图3是本发明具体实施例所述的另一种二级分离工序流程图。

图中：1-超临界萃取塔；2-一级闪蒸器A；3-冷凝器A；4-储罐A；5-反应釜；6-搅拌装置；7-一级闪蒸器B；8-冷凝器B；9-储罐B；10-一级萃取塔；11-分离器；12-储罐D；13-冷凝器D；14-储罐E；15-二级闪蒸器；16-冷凝器C；17-储罐C；18-萃取相A；19-萃取相B；20-二级萃取塔。

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：

如图1、图2所示，一种超临界萃取法处理含油污泥的组合工艺的装置，所述装置包括一级分离系统和二级分离系统；所述一级分离系统包括一级连续分离系统，所述一级连续分离系统包括超临界萃取塔1，所述超临界萃取塔1的顶部出口与二级分离系统连接。所述超临界萃取塔的底部连接一级闪蒸器A2连接，一级闪蒸器A2的顶部连接冷凝器A3，冷凝器A4连接储罐A4。

所述一级分离系统还包括一级间歇分离系统，所述一级间歇分离系统包括反应釜5，所述反应釜5的顶部出口与二级分离系统连接；所述反应釜5中设有搅拌装置6；所述反应釜5底部出口连接一级闪蒸器B7，一级闪蒸器B7顶部连接冷凝器B8，冷凝器B8连接储罐B9。

所述二级分离系统包括一级萃取塔10，所述一级萃取塔10的顶部出口与分离器11连接；分离器11底部连接储罐D12，顶部连接冷凝器D13，冷凝器D13连接储罐E14；所述一级萃取塔10的底部出口与二级闪蒸器15连接，二级闪蒸器15顶部连接冷凝器C16，冷凝器C16连接储罐C17。

所述冷凝器A3、冷凝器B8、冷凝器C16及冷凝器D13均连入尾气处理系统。

图3示出了本发明所述二级分离系统的另一种流程图。图3与图2的区别在于，在所述一级萃取塔10的顶部连接二级萃取塔20，所述二级萃取塔20的顶部连接分离器11。

如图1和图2所示，一种超临界萃取法处理含油污泥的组合工艺，所述组合工艺包括一级分离工序和二级分离工序；所述一级分离工序包括一级连续分离工序，所述一级连续分离工序使含油污泥在超临界条件下被萃取，萃取相A18进入二级分离工序进行原油组分和萃取剂的分离回收。

所述一级连续分离工序使含油污泥和萃取剂进入超临界萃取塔1，进行含油污泥中原油组分的超临界萃取，塔顶得到富集原油组分的萃取相A18，塔底得到富集重组分及不溶性杂质的萃余相；所述一级连续分离工序中的萃余相经一级闪蒸器A2进行分离，蒸发掉易挥发的轻组分和少量残余的萃取剂，底部收集固相产品；所述固相产品做焚烧处理。

所述一级分离工序还包括一级间歇分离工序，所述一级间歇分离工序使含油污泥与萃取剂在反应釜5中混合，所得萃取相B19与一级连续分离工序得到的萃取相A18一同进入二级分离工序。

所述一级间歇分离工序中，在反应釜5内加入含油污泥和萃取剂，萃取分离后，萃取相B19由上口输出，萃余相由下口输出；所述一级间歇分离工序中的萃余相经一级闪蒸器B7进行分离，蒸发掉易挥发的轻组分和少量残余的萃取剂，底部收集固体产品，所述固体产品做焚烧处理。

所述二级分离工序使一级分离工序的萃取相（包括萃取相A18和萃取相B19）与外加萃取剂进入一级萃取塔10，进行原油组分中轻重组分的萃取分离，所述一级萃取塔10的顶部得到的萃取相经分离器11进行分离，得到原油组分和萃取剂。所述一级萃取塔10的萃余相经二级闪蒸器15进行分离，闪蒸出的原油组分经冷凝后回收。

所述萃取剂为正戊烷。所述一级分离工序中含油污泥与萃取剂的质量比为1:3。

如图3所示，与图2流程的区别在于，所述一级萃取塔10顶部得到的萃取相进入二级萃取塔20继续萃取，二级萃取塔20得到的萃取相进入分离器11进行分离。

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处理方法，但本发明并不局限于上述详细结构特征以及处理方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征以及处理方法才能实施。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 (20)

1.一种超临界萃取法处理含油污泥的组合工艺，其特征在于，所述组合工艺包括一级分离工序和二级分离工序；所述一级分离工序包括一级连续分离工序，所述一级连续分离工序使含油污泥在超临界条件下被萃取，萃取相A进入二级分离工序进行原油组分和萃取剂的分离回收；

所述一级分离工序还包括一级间歇分离工序，所述一级间歇分离工序使含油污泥与萃取剂在反应釜中混合，所得萃取相B与一级连续分离工序得到的萃取相A一同进入二级分离工序；

所述二级分离工序使一级分离工序的萃取相与外加萃取剂进入萃取塔系统，进行原油组分中轻重组分的萃取分离；所述萃取塔系统得到的萃取相经分离器分离得到原油组分和萃取剂。

2.如权利要求1所述的组合工艺，其特征在于，所述一级间歇分离工序中，在反应釜内加入含油污泥和萃取剂，萃取分离后，萃取相B由上口输出，萃余相由下口输出。

3.如权利要求1所述的组合工艺，其特征在于，所述一级间歇分离工序中的萃余相经一级闪蒸器B进行分离，蒸发掉易挥发的轻组分和少量残余的萃取剂，底部收集固相产品。

4.如权利要求3所述的组合工艺，其特征在于，所述固相产品做焚烧处理。

5.如权利要求1所述的组合工艺，其特征在于，所述一级连续分离工序使含油污泥和萃取剂进入超临界萃取塔，进行含油污泥中原油组分的超临界萃取，塔顶得到富集原油组分的萃取相A，塔底得到富集重组分及不溶性杂质的萃余相。

6.如权利要求1所述的组合工艺，其特征在于，所述一级连续分离工序中的萃余相经一级闪蒸器A进行分离，蒸发掉易挥发的轻组分和少量残余的萃取剂，底部收集固相产品。

7.如权利要求6所述的组合工艺，其特征在于，所述固相产品做焚烧处理。

8.如权利要求1所述的组合工艺，其特征在于，所述一级分离工序中含油污泥与萃取剂的质量比为1:3。

9.一种实现如权利要求1-8之一所述超临界萃取法处理含油污泥的组合工艺的装置，其特征在于，所述装置包括一级分离系统和二级分离系统；所述一级分离系统包括一级连续分离系统，所述一级连续分离系统包括超临界萃取塔，所述超临界萃取塔的顶部出口与二级分离系统连接；

所述一级分离系统还包括一级间歇分离系统，所述一级间歇分离系统包括反应釜，所述反应釜的顶部出口与二级分离系统连接。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述反应釜中设有搅拌装置。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述反应釜底部出口连接一级闪蒸器B，一级闪蒸器B顶部连接冷凝器B，冷凝器B连接储罐B。

12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述二级分离系统包括萃取塔系统，所述萃取塔系统的顶部出口与分离器连接；分离器底部连接储罐D，顶部连接冷凝器D，冷凝器D连接储罐E。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述萃取塔系统的底部出口与二级闪蒸器连接，二级闪蒸器顶部连接冷凝器C，冷凝器C连接储罐C。

14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述萃取塔系统包括一级或两级萃取塔。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述两级萃取塔为一级萃取塔和二级萃取塔。

16.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述一级连续分离系统的超临界萃取塔的底部与一级闪蒸器A连接，一级闪蒸器A的顶部连接冷凝器A，冷凝器A连接储罐A。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述冷凝器A连入尾气处理系统。

18.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述冷凝器B连入尾气处理系统。

19.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述冷凝器C连入尾气处理系统。

20.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述冷凝器D连入尾气处理系统。