CN103979756B

CN103979756B - 超临界流体快速溶胀调质含油污泥的方法

Info

Publication number: CN103979756B
Application number: CN201410228697.8A
Authority: CN
Inventors: 杨东元; 扈广法; 齐永红; 王燕; 李霁阳; 许磊; 姚彬
Original assignee: Shaanxi Yanchang Petroleum Group Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Yanchang Petroleum Group Co Ltd
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2034-05-27
Also published as: CN103979756A

Abstract

本发明公开了一种超临界流体快速溶胀调质含油污泥的方法，首选对含油污泥进行减量化分离处理，然后以二氧化碳或水为溶胀剂，在超临界状态下充分溶胀含油污泥，将含油污泥中残留的粒径较大的高分子粘弹性聚合物粒子快速、高效、低成本的分散为粒径小、分布均匀、形态规整的高分子粒子。本发明绿色环保、廉价经济，所需设备简单，含油污泥处理效果好、处理时间短，处理后的含油污泥可直接在现有水煤浆配浆工艺中与煤掺配制得可供气化使用的水煤浆，实现了对含油污泥进行无害化处理及资源化利用，为含油污泥掺配水煤浆进而利用水煤浆气化方法综合利用油泥资源提供了保障，经济与环保综合效益显著，具有较高的工业应用价值。

Description

超临界流体快速溶胀调质含油污泥的方法

技术领域

本发明含油污泥处理技术领域，具体涉及一种基于超临界流体快速溶胀技术调质处理含油污泥的方法。

背景技术

水煤浆是一种由煤、水及添加剂按一定比例经物理研磨混合后，得到的新型、高效、清洁的煤基燃料，水煤浆具有燃烧效率高、污染物排放低等特点，可用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉代油、代气、代煤燃烧，是当今洁净煤技术的重要组成部分。在我国水煤浆主要用于加压煤气化制备合成气继而进行合成氨及甲醇工业，是煤化工产业的龙头。水煤浆要求良好的制浆工艺，需要制得的水煤浆具有较高的煤浆浓度、一定的粘度以保证良好的流动性、较好的稳定性及适宜的粒径分布以保证水煤浆在气化、燃烧时保持良好的特性。因此适宜的煤种、添加剂及配浆工艺对于水煤浆的制浆显得极为重要。

含油污泥的主要成分为油、水及泥，其具有较好的热值和造气性能，将含油污泥按一定比例与煤、添加剂及水进行掺配，配制成含油泥的水煤浆后进行气化，可将常规方法处理含油污泥中难以利用的石油资源转化为合成气，并在1300℃高温处理下对含油污泥彻底进行无害化处理，剩余的泥沙转化为灰分可制水泥。因此，含油污泥掺配水煤浆造气与目前各种油泥处理相比较是一种工艺可行、经济性优良、工业化前景良好并且能对含油污泥进行资源化利用和无害化处理的方法。但由于油泥来源广泛、成分复杂、体系均一性差、分散能力不良且含有大量的胶质和大分子有机质等组分，尤其是油泥中含有大量酸化压裂而残留于原油中的因未能有效破胶返排形成的超高分子量瓜尔胶、田菁胶生物聚合物以及超高分子量球状或网层结构的聚丙烯胺、聚丙烯酸等，因其粘度大、形态恢复性强，在油泥中形成大量粒径在50～20000μm的冻胶状粘弹性颗粒，传统的物理机械研磨、破损法无法将这些粘弹性好的大分子聚合物粒子研磨成符合水煤浆粒径要求的粉末，而化学酸碱分解、生物酶法处理成本高、废水排放量大、适应性差、环境污染严重，同时由于这些粒子的存在影响油泥及煤在水煤浆中的分散性能，进而影响油泥掺配水煤浆的稳定性，更严重的是这些大粒径粒子的存在直接会引起水煤浆进料泵、烧嘴的堵塞而直接影响气化生产。因此，如何在不改变现有水煤浆制浆工艺的条件下将油泥掺配进入水煤浆系统，同时简单、廉价、高效的将油泥中各类超高分子量聚合物大粒径粒子转化为符合水煤浆粒径分布要求的粒子就成为能否使用水煤浆气化技术处理油泥的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服油泥中由于残留各类粒径较大的高分子粘弹性聚合物粒子，直接与煤掺配进行水煤浆制浆造成水煤浆成浆性较差、稳定性不良，易堵塞管路及烧嘴等问题，提供一种采用超临界流体快速溶胀技术，将油泥中残留的粒径较大的高分子粘弹性聚合物粒子快速、高效、低成本的分散为粒径小、分布均匀、形态规整的高分子粒子的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

1、减量化分离处理含油污泥

将含油污泥注入油泥浓缩罐中进行絮凝沉降分离，将油泥浓缩罐上部水回注至污水处理厂处理，下部含水油泥进入卧式螺旋离心机进行离心分离，分离液进入真空转鼓压滤机进行压滤，滤饼与离心分离得到的油泥饼混合后作为待处理油泥。

2、超临界溶胀调质

将待处理油泥送入两段式超临界流体溶胀装置中，以超临界二氧化碳或超临界水为溶胀剂，对待处理油泥进行超临界溶胀调质，溶胀剂与待处理油泥的体积比为1:1～6，得到调质后的含油污泥。

上述的减量化分离处理含油污泥步骤1中，具体可以用聚丙烯酰胺类絮凝剂对含油污泥进行絮凝沉降分离，也可以用聚丙烯酰胺类絮凝剂与聚氧乙烯基醚类反相破乳剂按质量比为10:1～5的混合物对含油污泥进行絮凝沉降分离，其加入量为含油污泥质量的0.1％～0.5％，所述的聚丙烯酰胺类絮凝剂具体为重均分子量为5000～200000道尔顿的阳离子聚丙烯酰胺或重均分子量为1000～200000道尔顿的两性离子聚丙烯酰胺，所述的聚醚多元醇具体可以是聚醚多元醇F-68、聚醚多元醇330N、聚醚多元醇DL-400D、聚醚多元醇DL-1000D、聚醚多元醇MN-3050D等。

上述的超临界溶胀调质步骤2中，溶胀剂与待处理油泥的体积比优选1:5～6，所述的溶胀剂为超临界二氧化碳时，优选超临界溶胀压力为7.5～15MPa、超临界溶胀温度为38～65℃，所述的溶胀剂为超临界水时，优选超临界溶胀压力为22～30MPa、超临界溶胀温度为220～280℃。

本发明采用超临界流体快速溶胀技术将含油污泥中残留的粒径较大的高分子粘弹性聚合物粒子快速、高效、低成本的分散为粒径小、分布均匀、形态规整的高分子粒子，以改善含油污泥掺配水煤浆的稳定性及由于这些大粒径粒子引起的水煤浆进料泵、烧嘴的堵塞问题，使用的溶胀剂为超临界水或超临界二氧化碳，绿色环保、廉价经济，并且能够循环使用，处理后的含油污泥可直接在现有水煤浆配浆工艺中与煤掺配制得可供气化使用的水煤浆，实现了含油污泥的无害化处理及资源化利用。本发明操作及所用设备简单，含油污泥的处理效果好、处理时间短，调质后的含油污泥与煤掺配制水煤浆无需改变现有制浆工艺，具有较高的工业应用价值。

附图说明

图1是本发明超临界流体快速溶胀调质含油污泥的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

以陕西北部某炼油厂污水车间所产生的“三泥”及陕西北部某采油厂联合站原油沉降罐底油泥按质量比1:4混合后的含油污泥为例，其初始含水量为65％，含油类物质25％，含泥量为10％，具体调质方法如下：

1、减量化分离处理含油污泥

将含油污泥用泥浆泵1注入油泥浓缩罐2中，并向油泥浓缩罐2中加入含油污泥质量0.3％的重均分子量为13000道尔顿的两性离子聚丙烯酰胺进行絮凝沉降分离，静置6小时后，将油泥浓缩罐2上部水分离后回注至污水处理厂处理，下部含水油泥进入卧式螺旋离心机3进行固液分离，所得油泥饼含水量为50％、含油量为40％、含泥量为10％，所得分离液用真空转鼓压滤机4进行压滤，滤液返回污水处理厂处理，滤饼与油泥饼混合后作为待处理油泥。

2、超临界溶胀调质

将待处理油泥用螺旋输送机5送入两段式超临界流体溶胀装置6中，以超临界二氧化碳为溶胀剂，按溶胀剂与待处理油泥的体积比为1:5对待处理油泥进行溶胀调质处理，溶胀温度为40℃、溶胀压力为8MPa、溶胀时间为10秒，得到调质后的含油污泥。在两段式超临界流体溶胀装置6内，待处理油泥自上而下靠重力下落，超临界二氧化碳由下而上流动与待处理油泥逆向混合反应后，超临界流体经减压阀进入减压罐后循环使用，调质后的含油污泥落入两段式超临界流体溶胀装置6底部的油泥储槽。

本实施例的重均分子量为13000道尔顿的两性离子聚丙烯酰胺也可用重均分子量为5000道尔顿的阳离子聚丙烯酰胺替换，还可用重均分子量为200000道尔顿的阳离子聚丙烯酰胺或重均分子量为1000道尔顿的两性离子聚丙烯酰胺或重均分子量为200000道尔顿的两性离子聚丙烯酰胺替换。

实施例2

以陕西北部某采油厂联合站原油沉降罐底含油污泥为例，其初始含水量为35％，含油类物质40％，含泥量为25％，具体调质方法如下：

1、减量化分离处理含油污泥

将含油污泥用泥浆泵1注入油泥浓缩罐2中，并向油泥浓缩罐2中加入重均分子量为150000道尔顿的两性离子聚丙烯酰胺与聚醚多元醇330N按质量比为10:3的混合物进行絮凝沉降分离，其加入总量是含油污泥质量的0.2％，静置10小时后，将油泥浓缩罐2上部水分离后回注至污水处理厂处理，下部含水油泥进入卧式螺旋离心机3进行固液分离，所得油泥饼含水量为35％、含油量为45％、含泥量为20％，所得分离液用真空转鼓压滤机4进行压滤，滤液返回污水处理厂处理，滤饼与油泥饼混合后作为待处理油泥。

2、超临界溶胀调质

将待处理油泥用螺旋输送机5送入两段式超临界流体溶胀装置6中，以超临界水为溶胀剂，按溶胀剂与待处理油泥的体积比均为1:6，对待处理油泥进行溶胀调质处理，溶胀温度为240℃、溶胀压力为26MPa、溶胀时间为1秒，得到调质后的含油污泥。

本实施例重均分子量为150000道尔顿的两性离子聚丙烯酰胺与聚醚多元醇330N按质量比为10:3的混合物也可用重均分子量为5000道尔顿的阳离子聚丙烯酰胺与聚醚多元醇F-68按质量比为10:1的混合物替换，还可用重均分子量为1000道尔顿的两性离子聚丙烯酰胺与聚醚多元醇DL-1000D按质量比为10:5的混合物或重均分子量为200000道尔顿的两性离子聚丙烯酰胺与聚醚多元醇MN-3050D按质量比为10:3的混合物替换。

实施例3

在实施例1的超临界溶胀调质步骤2中，将待处理油泥用螺旋输送机5送入两段式超临界流体溶胀装置6中，以超临界二氧化碳为溶胀剂，按溶胀剂与待处理油泥的体积比为1:1对待处理油泥进行溶胀调质处理，溶胀温度为60℃、溶胀压力为15MPa、溶胀时间为10秒，得到调质后的含油污泥。

实施例4

在实施例1的超临界溶胀调质步骤2中，将待处理油泥用螺旋输送机5送入两段式超临界流体溶胀装置6中，以超临界水为溶胀剂，按溶胀剂与待处理油泥的体积比均为1:5，对待处理油泥进行溶胀调质处理，溶胀温度为280℃、溶胀压力为22MPa、溶胀时间为15秒，得到调质后的含油污泥。

实施例5

在实施例2的超临界溶胀调质步骤2中，将待处理油泥用螺旋输送机5送入两段式超临界流体溶胀装置6中，以超临界水为溶胀剂，按溶胀剂与待处理油泥的体积比均为1:1，对待处理油泥进行溶胀调质处理，溶胀温度为220℃、溶胀压力为30MPa、溶胀时间为5秒，得到调质后的含油污泥。

以上列举的仅是本发明的具体实施例子，本领域技术人员在本发明公开内容的基础上所能想到的任意变形均在本发明的保护范围内。

为了证明本发明的有益效果，发明人将实施例1和实施例2调质后的含油污泥与煤、水及添加剂送入磨煤机进行水煤浆制浆，并以实施例1和实施例2中未调质的含油污泥为对比，其中含油污泥的添加量为总水煤浆质量的5％，添加剂的添加量为总水煤浆质量的0.3％，添加剂为聚α-萘磺酸，制得的水煤浆测试结果见表1。

表1 含油污泥掺配水煤浆测试结果

由表1可见，经本发明方法调质处理后的油泥直接与煤掺配制得的水煤浆性能良好，可用于下一步气化燃烧，其残留的大粒径高分子粘弹性粒子均分解为小粒径粒子。

Claims

1.一种超临界流体快速溶胀调质含油污泥的方法，其特征在于它由下述步骤组成：

(1)减量化分离处理含油污泥

将含油污泥注入油泥浓缩罐(2)中用聚丙烯酰胺类絮凝剂或聚丙烯酰胺类絮凝剂与聚氧乙烯基醚类反相破乳剂按质量比为10:1～5的混合物进行絮凝沉降分离，其加入总量为含油污泥质量的0.1％～0.5％，所述的聚丙烯酰胺类絮凝剂为重均分子量为5000～200000道尔顿的阳离子聚丙烯酰胺或重均分子量为1000～200000道尔顿的两性离子聚丙烯酰胺，将油泥浓缩罐(2)上部水回注至污水处理厂处理，下部含水油泥进入卧式螺旋离心机(3)进行离心分离，分离液进入真空转鼓压滤机(4)进行压滤，滤饼与离心分离得到的油泥饼混合后作为待处理油泥；

(2)超临界溶胀调质

将待处理油泥送入两段式超临界流体溶胀装置(6)中，以超临界二氧化碳或超临界水为溶胀剂，对待处理油泥进行超临界溶胀调质，溶胀剂与待处理油泥的体积比为1:1～6，得到调质后的含油污泥。

2.根据权利要求1所述的超临界流体快速溶胀调质含油污泥的方法，其特征在于：所述的超临界溶胀调质步骤(2)中，将待处理油泥送入两段式超临界流体溶胀装置(6)中，以超临界二氧化碳为溶胀剂，对待处理油泥进行超临界溶胀调质，溶胀剂与待处理油泥的体积比为1:5～6，超临界溶胀压力为7.5～15MPa、超临界溶胀温度为38～65℃，得到调质后的含油污泥。

3.根据权利要求1所述的超临界流体快速溶胀调质含油污泥的方法，其特征在于：所述的超临界溶胀调质步骤(2)中，将待处理油泥送入两段式超临界流体溶胀装置(6)中，以超临界水为溶胀剂，对待处理油泥进行超临界溶胀调质，溶胀剂与待处理油泥的体积比为1:5～6，超临界溶胀压力为22～30MPa、超临界溶胀温度为220～280℃。