CN103693825B - 一种含油污泥的资源化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含油污泥资源化的处理方法，特别是发明一种复合萃取剂，处理炼油厂污水处理过程中产生的含油污泥。本发明是将经过离心脱水后含水率较高的含油污泥，在温度较高的条件下与复合萃取剂混合，破坏含油污泥中水、油、固稳定体系，进行萃取处理，对萃取后的混合物进行固液分离，分离出的固相进行干化，形成固体残渣与煤混合，可作为燃煤锅炉的燃料使用，分离出的油和萃取剂直接进入原油加工系统进行回炼。过程中生成的废水经过生化处理后达标排放，本发明的主要特点在于，萃取效率高、装置流程短，设备投资低。
Description
技术领域
本发明涉及含油污泥的一种萃取处理方法，特别是炼油厂、炼油污水处理厂产生的含油污泥无害化、资源化的处理工艺。
背景技术
炼化企业在石油炼制和废水处理过程中产生大量的含油污泥，它们主要来自隔油池、浮选池、生物活性污泥、原油脱水罐、储油罐和污油罐等。这些污泥成分复杂，属于较稳定的多相体系，一般由水包油、油包水以及悬浮固体组成，且乳化充分，黏度较大，固相难以彻底沉降，处理难度较大。目前，我国石油化工行业中，平均每年约产生80万吨含油污泥。随着企业生产装置规模的不断扩大，这些企业在创造经济效益的同时,也对环境产生了巨大的压力。相应的废渣排放总量及种类也在逐步地增加，使得企业排污总量和污染治理费用也呈现上升的趋势。废固的无害化资源化利用已被列为建设节约性社会的重要工作内容，按照新的法规、标准，许多企业对含油污泥的处置很难达到要求，造成企业排污负担加重，环境污染隐患突出。
近20年以来，虽然有多种有关含油污泥的研究报道，而含油污泥的处理技术也多种多样，每种方法各有各自的优缺点和使用范围，现今含油污泥的处理技术难以得到推广应用形成工业化生产。目前，含油污泥处理问题一直难以得到经济合理地解决，常常采用露天堆放或填埋方式处理，这些污泥中一般含有烃类、苯系物、酚类和蒽类等物质，并伴随恶臭和毒性，若直接和自然环境接触，会对土壤、水体和植被造成较大污染，同时也造成石油资源的浪费。
CN1488591A提出了一种含油污泥的处理方法，将含油污泥进行机械脱水，然后与萃取剂混合并预热，混合均质后进行热萃取-脱水处理，然后进行固液分离，液相进入焦化装置，固相作为燃料。该技术在萃取过程中仅使用一种萃取剂与含油污泥中结构复杂的石油类物质的相容性有很大的局限性，萃取效果有限。
CN1O1823824B、CN200910079177.4提出含油污泥处理工艺中，所述的萃取剂为C4~C20中烃类中的一种，与含油污泥中结构复杂的石油类物质的相容性有很大的局限性，萃取效果有限。
CN1526797A提出一种含油污泥萃取方法，选用萃取剂为轻质煤焦油（常压下沸点45℃～90℃），石油醚、轻质油或C5，仅使用一种萃取剂，含油污泥经过萃取后油萃取不易彻底。
CN1765781A提出一种含油污泥的处理方法，采用萃取剂与含油污泥混合、萃取蒸发脱水处理及固液分离，其特征在于多效多级或单效多级萃取蒸法系统，所述的多效多级萃取蒸发系统的操作条件如下：其第一级采用常压，温度为95～115℃，最后一级压力为0.01～0.60MPa，温度为125～175℃。该技术使用的萃取剂为单一种类萃取剂，针对含油污泥复杂的石油类物质的相容性有很大的局限性，萃取效果有限。
CN1178777A提出一种含油污泥的处理方法，将含油污泥预脱水之后，在减压蒸馏釜内控制一定的压力和温度，蒸出污泥中全部的水和部分油，将剩下的油和泥渣自然分离沉降分离，泥渣加入洗涤水洗涤，洗涤水送入污水处理池，分出的渣排出后进行常规处理。该方法生成废水量大，污泥残渣的处理不彻底。
US4990237公开了一种从含油污泥中回收油的方法，主要是采用常压或微负压下，通过低温和高温两个蒸发段，对含油污泥中的油进行全部蒸发。该方法工艺流程长，设备复杂，操作条件苛刻，能耗大。另外，还有部分专利文献也分别涉及含油污泥的处理，但是这些专利文献所涉及的含油污泥处理技术存在着能量消耗高、工艺流程复杂、操作条件苛刻或含油污泥处理不够彻底等方面的不足之处。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种复合萃取剂，由传统的单一种萃取剂改用复合萃取剂，提高了含油污泥中结构复杂的石油类物质的相容性。含水率较高的含油污泥，经过加热后，破坏了油泥中油、水、沙土之间形成的稳定体系，有利于萃取的进行。该工艺流程短，操作温度低，能量消耗低，实现含油污泥无害化处理和资源化利用。
本发明提供了一种含油污泥处理方法，步骤如下：
（1）将污水处理厂产生的含水率在50.0～90.0wt%的含油污泥送入萃取罐，在100～180℃下，压力0.10～0.80MPa与萃取剂混合进行萃取，萃取时间20～60min，萃取剂与含油污泥的质量比为（200～1）:1；
（2）萃取过程中产生的蒸汽经过冷凝、分离后，分离出来的水由于CODcr含量较低，可以直接进入污水处理系统，处理达标后排放；分离出来的油可以进入原油系统，进行回炼使用。
（3）待萃取结束后，将固液混合物送入固液分离器，分离出的液相混合物直接送往原油加工系统，进行回炼；固相进入干化设备，在温度为110～188℃，压力为20～100kpa（绝压）下干化20～85min后得到固体废渣。
适宜的工艺条件和萃取剂是含油污泥处理技术的关键。本发明含油污泥处理过程中优选的操作范围如下：萃取处理时的温度为120～160℃，操作压力为0.20～0.60MPa，萃取时间为25～45min，萃取剂与含油污泥的质量比为（20～1）:1。
本发明所述的萃取剂是一种复合萃取溶剂，以萃取溶剂的总体积为100％计，含有：
主剂A，沸程为110～135℃的馏分油，占85％～100％(v/v)；
副剂B，沸程为140～150℃的馏分油，占0～15％(v/v)；
助剂C，沸程为80～100℃的馏分油或者工业纯产品，占0～5％(v/v)。
本发明所述的馏分油为石脑油、轻质油等。
本发明所述的助剂C可以为丁酮、庚烷、二甲苯等工业纯产品。
本发明所述的主剂A优选为沸程为120～130℃的馏分油。
本发明的主要特点在于，针对萃取含油污泥并回收溶剂工艺，选择石油产品110～135℃的馏分油作为含油污泥萃取的主溶剂，石油产品馏分油与含油污泥中的油分一样含有多种相类似且同源的石油类物质，相似相容效果较好，因此所选的馏分油对含油污泥中分子量分布较宽的油分有优越的溶解能力，同时可以兼顾部分更高分子量的沥青质和重油组分。
本发明另一特点在于在主溶剂中加入少量的沸程较高的副剂B，含油污泥中总会有部分重油组分很难被萃取出来，少量沸程较高的副剂B的加入会使溶剂对含油污泥中的沥青质和重油成分的溶解能力有所加强。
本发明同时也使用少量的低沸程助剂C来实现调整主溶剂的目的。现有技术中萃取过程大部分在30～90℃温度下进行，少量较低沸点的油分可以在主溶剂中形成局部的溶液错动，使溶解过程中物料的转移更顺畅。
本发明所述的含油污泥包括油田与炼化企业所产生的含油污泥。
本发明所述将离心脱水后的含油污泥直接加入萃取罐，萃取罐上部安装有搅拌器，萃取剂进入萃取罐内，启动搅拌器进行搅拌混合萃取，物料混合均匀后停止搅拌，将混合物料由罐底部打入固液分离设备，分离出的液体直接进入原油加工系统进行回炼。
本发明所述的萃取设备，采用间壁式加热，加热介质一般采用饱和蒸汽，也可以采用导热油、烟道气加热。
本发明所述的固液分离采用沉降分离或离心分离。
本发明所述的萃取设备可以是釜式间歇操作，也可以使塔式连续操作。
本发明所述的含油污泥干化设备最好为间壁式传热干化处理设备，包括旋转窑、各种旋转式蒸发加热器、浆叶式设备干燥机等，加热介质包括高、低压蒸气、导热油、烟道气等。
本发明中经萃取后的固相进入旋转蒸发器，干化后的最终固体废渣的石油类物质含量更低。
本发明采用“热萃取-油回炼”的联合处理方法。其优点在于：①将含油污泥经过热萃取脱水后，破坏了含油污泥中“油、水、沙土”所形成的稳定体系，更有利于萃取的进行。②采用复合萃取剂，对于复杂的含油污泥体系相容性更好，萃取更彻底；③所采用的萃取剂本身来源于石油的不同馏分，萃取剂不需要回收再生，大大缩短了含油污泥处理过程中因萃取剂再生带来的一系列问题（如流程长、设备多、操作复杂、能耗高等）。
具体实施方式
实施例和对比例所述的“％(v/v)”指体积百分含量，其余没标注的“％”为质量百分含量。
从含油污泥中通过萃取分离出来的油分的质量的测定方法。萃取前后含油污泥质量的差值减去等量含油污泥的含水量既是萃取出的油分量。
含油污泥中可萃出油分的测定方法。一定量的含油污泥在大量萃取剂的条件下，多次萃取，直到某次萃取前后干油泥的质量差小于原质量的0.1％为止。
萃出油分占含油污泥中总可萃油分的比例（可萃油分回收率P％）：
实施例1：
溶剂配方为：萃取溶剂主剂选用沸程石脑油110~125℃沸程的馏分油，占85％；副剂选用沸程为140～150℃的馏分油，占10％；助剂沸程为80～100℃的馏分油，占5.0％，组成复合萃取剂。某炼油污水处理厂产生的含油污泥经过机械脱水后，含水率为65.Owt％，油含量为20.0wt％。萃取剂与含油污泥的质量比为1:1，该含油污泥送入萃取罐，在120℃下，压力0.20MPa与萃取剂混合进行萃取，萃取时间20min，待萃取结束后，将固液混合物送入离心分离器，分离出的液相直接进入原油加工系统装置，固相进入浆叶式污泥干化机，在温度为180℃，压力为80KPa（绝压）下干化60min后得到最终固体废渣。分析结果表明：该处理方法最终生成的残渣可萃油分回收率为93.2％。
对比例1：
溶剂配方为：萃取溶剂全部选用沸程石脑油110~125℃沸程的馏分油，占100％。某炼油污水处理厂产生的含油污泥经过机械脱水后，含水率为65.0wt％，油含量为20.0wt％。萃取剂与含油污泥的质量比为1:1，该含油污泥送入萃取罐，在120℃下，压力0.20MPa与萃取剂混合进行萃取，萃取时间20min，待萃取结束后，将固液混合物送入离心分离器，分离出的液相直接进入原油加工系统装置，固相进入浆叶式污泥干化机，在温度为180℃，压力为80KPa（绝压）下干化60min后得到最终固体废渣。分析结果表明：该处理方法最终生成的残渣可萃油分回收率为90.5％。
实施例2：
溶剂配方为：萃取溶剂主剂选用沸程石脑油 110~125℃沸程的馏分油，占90％；副剂选用沸程为140～150℃的馏分油，占5％；助剂沸程为80～100℃的馏分油，占5.0％，组成复合萃取剂。某炼油污水处理厂产生的含油污泥经过机械脱水后，含水率为75.0wt％，油含量为15.0wt％。萃取剂与含油污泥的质量比为5:1，该含油污泥送入萃取罐，在140℃下，压力0.40MPa与萃取剂混合进行萃取，萃取时间40min，待萃取结束后，将固液混合物送入离心分离器，分离出的液相直接进入原油加工系统装置，固相进入浆叶式污泥干化机，在温度为160℃，压力为60KPa（绝压）下干化40min后得到最终固体废渣。分析结果表明：该处理方法最终生成的残渣可萃油分回收率为94.0％。
对比例2：
溶剂配方为：萃取溶剂主剂选用沸程石脑油110～125℃沸程的馏分油，占90％；副剂选用沸程为140～150℃的馏分油，占5％；助剂沸程为80～100℃的馏分油，占5.0％，组成复合萃取剂。某炼油污水处理厂产生的含油污泥经过机械脱水后，含水率为75.0wt％，油含量为15.0wt％。萃取剂与含油污泥的质量比为5:1，该含油污泥送入萃取罐，在80℃下，常压下与萃取剂混合进行萃取，萃取时间40min，待萃取结束后，将固液混合物送入离心分离器，分离出的液相直接进入原油加工系统装置，固相进入浆叶式污泥干化机，在温度为160℃，压力为60KPa（绝压）下干化40min后得到最终固体废渣。分析结果表明：该处理方法最终生成的残渣可萃油分回收率为76.0％。
实施例3：
溶剂配方为：萃取溶剂主剂选用沸程石脑油 110~125℃沸程的馏分油，占95％；副剂选用沸程为140～150℃的馏分油，占2.5％；助剂沸程为80～100℃的馏分油，占2.5％，组成复合萃取剂。某炼油污水处理厂产生的含油污泥经过机械脱水后，含水率为85.0wt％，油含量为9.0wt％。萃取剂与含油污泥的质量比为15:1，该含油污泥送入萃取罐，在160℃下，压力0.50MPa与萃取剂混合进行萃取，萃取时间60min，待萃取结束后，将固液混合物送入离心分离器，分离出的液相直接进入原油加工系统装置，固相进入浆叶式污泥干化机，在温度为120℃，压力为20KPa（绝压）下干化20min后得到最终固体废渣。分析结果表明：该处理方法最终生成的残渣可萃油分回收率为93.0％。
对比例3：
溶剂配方为：萃取溶剂全部选用沸程为80～100℃的馏分油。某炼油污水处理厂产生的含油污泥经过机械脱水后，含水率为85.0wt％，油含量为9.0wt％。萃取剂与含油污泥的质量比为15:1，该含油污泥送入萃取罐，在60℃下，常压下与萃取剂混合进行萃取，萃取时间60min，待萃取结束后，将固液混合物送入离心分离器，分离出的液相直接进入原油加工系统装置，固相进入浆叶式污泥干化机，在温度为120℃，压力为20KPa（绝压）下干化20min后得到最终固体废渣。分析结果表明：该处理方法最终生成的残渣可萃油分回收率为65.0％。
实施例4：
溶剂配方为：萃取溶剂主剂选用沸程石脑油110~125℃沸程的馏分油，占85％；副剂选用沸程为140～150℃的馏分油，占10％；助剂沸程为80～100℃的馏分油，占5.0％，组成复合萃取剂。某炼油污水处理厂产生的含油污泥经过机械脱水后，含水率为70.8wt％，油含量为15.2wt％。萃取剂与含油污泥的质量比为8:1，该含油污泥送入萃取罐，在120℃下，压力0.20MPa与萃取剂混合进行萃取，萃取时间20min，待萃取结束后，将固液混合物送入离心分离器，分离出的液相直接进入原油加工系统装置，固相进入浆叶式污泥干化机，在温度为180℃，压力为80KPa（绝压）下干化60min后得到最终固体废渣。分析结果表明：该处理方法最终生成的残渣可萃油分回收率为94.5％。
对比例4：
溶剂配方为：萃取溶剂全部选用沸程石脑油110~125℃沸程的馏分油，占90％，副剂选用沸程为140～150℃的馏分油，占10％。某炼油污水处理厂产生的含油污泥经过机械脱水后，含水率为70.8wt％，油含量为15.2wt％。萃取剂与含油污泥的质量比为8:1，该含油污泥送入萃取罐，在120℃下，压力0.20MPa与萃取剂混合进行萃取，萃取时间20min，待萃取结束后，将固液混合物送入离心分离器，分离出的液相直接进入原油加工系统装置，固相进入浆叶式污泥干化机，在温度为180℃，压力为80KPa（绝压）下干化60min后得到最终固体废渣。分析结果表明：该处理方法最终生成的残渣可萃油分回收率为90.6％。
实施例5：
溶剂配方为：萃取溶剂主剂选用沸程石脑油110~125℃沸程的馏分油，占85％；副剂选用沸程为140～150℃的馏分油，占10％；助剂沸程为80～100℃的馏分油，占5.0％，组成复合萃取剂。某炼油污水处理厂产生的含油污泥经过机械脱水后，含水率为82.0wt％，油含量为8.0wt％。萃取剂与含油污泥的质量比为5:1，该含油污泥送入萃取罐，在120℃下，压力0.20MPa与萃取剂混合进行萃取，萃取时间20min，待萃取结束后，将固液混合物送入离心分离器，分离出的液相直接进入原油加工系统装置，固相进入浆叶式污泥干化机，在温度为180℃，压力为80KPa（绝压）下干化60min后得到最终固体废渣。分析结果表明：该处理方法最终生成的残渣可萃油分回收率为94.1％。
对比例5：
溶剂配方为：萃取溶剂全部选用沸程石脑油110~125℃沸程的馏分油，占90％，副剂选用沸程为80～100℃的馏分油，占10％；。某炼油污水处理厂产生的含油污泥经过机械脱水后，含水率为82.0wt％，油含量为8.0wt％。萃取剂与含油污泥的质量比为5:1，该含油污泥送入萃取罐，在120℃下，压力0.20MPa与萃取剂混合进行萃取，萃取时间20min，待萃取结束后，将固液混合物送入离心分离器，分离出的液相直接进入原油加工系统装置，固相进入浆叶式污泥干化机，在温度为180℃，压力为80KPa（绝压）下干化60min后得到最终固体废渣。分析结果表明：该处理方法最终生成的残渣可萃油分回收率为90.9％。
实施例6：
溶剂配方为：萃取溶剂主剂选用沸程石脑油110~125℃沸程的馏分油，占85％；副剂选用沸程为140～150℃的馏分油，占10％；助剂沸程为80～100℃的馏分油，占5.0％，组成复合萃取剂。某炼油污水处理厂产生的含油污泥经过机械脱水后，含水率为75.0wt％，油含量为12.0wt％。萃取剂与含油污泥的质量比为2:1，该含油污泥送入萃取罐，在120℃下，压力0.20MPa与萃取剂混合进行萃取，萃取时间20min，待萃取结束后，将固液混合物送入离心分离器，分离出的液相直接进入原油加工系统装置，固相进入浆叶式污泥干化机，在温度为180℃，压力为80KPa（绝压）下干化60min后得到最终固体废渣。分析结果表明：该处理方法最终生成的残渣可萃油分回收率为92.4％。
对比例6：
溶剂配方为：萃取溶剂全部选用沸程石脑油60~200℃沸程的市售石脑油，占100％。某炼油污水处理厂产生的含油污泥经过机械脱水后，含水率为75.0wt％，油含量为12.0wt％。萃取剂与含油污泥的质量比为2:1，该含油污泥送入萃取罐，在120℃下，压力0.20MPa与萃取剂混合进行萃取，萃取时间20min，待萃取结束后，将固液混合物送入离心分离器，分离出的液相直接进入原油加工系统装置，固相进入浆叶式污泥干化机，在温度为180℃，压力为80KPa（绝压）下干化60min后得到最终固体废渣。分析结果表明：该处理方法最终生成的残渣可萃油分回收率为80.6％。
Claims (6)
1.一种含油污泥的处理方法，步骤如下：
(1)将污水处理厂产生的含水率在50.0～90.0wt％的含油污泥送入萃取罐，在100～180℃下，压力0.10～0.80MPa与萃取剂混合进行萃取，萃取时间20～60min，萃取剂与含油污泥的质量比为(200～1)︰1；(2)萃取过程中产生的蒸汽经过冷凝、分离出来的水进入污水处理系统，处理达标后排放；分离出来的油进入原油系统，进行回炼使用；(3)待萃取结束后，将固液混合物送入固液分离器，分离出的液相混合物直接送往原油加工系统，进行回炼；固相进入干化设备，在温度为110～188℃，压力为20～100KPa下干化20～85min后得到固体废渣；以萃取溶剂的总体积为100％计，所述的萃取剂含有：
主剂：沸程为110～135℃的馏分油，占85％～95％(v/v)；
副剂：沸程为140～150℃的馏分油，占2.5％～10％(v/v)；
助剂：沸程为80～100℃的馏分油，占2.5％～5％(v/v)。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述的馏分油为石脑油、轻质油。
3.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述的助剂为丁酮、庚烷、二甲苯。
4.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述的主剂为沸程为120～130℃的馏分油。
5.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于萃取处理时的温度为120～160℃，操作压力为0.20～0.60MPa，萃取时间为25～45min，萃取剂与含油污泥的质量比为(20～1)︰1。
6.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述的固液分离采用沉降分离或离心分离。
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