CN104789249A - 油砂无害化资源化处理方法及专用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油砂无害化资源化处理方法及专用装置，处理方法包括用余热使油沙脱水、隔绝空气真空加料、干法高温排放粉状固体渣、油沙热解生成物气、液、固三相分离等步骤。本发明采用化学热解处理办法，反应釜热解油沙，避免了现有技术工艺缺欠，处理过程连续化、自动化；不仅可以处理某一品种油沙、也可以处理混合废物油沙；处理油沙的生成物液态油含蜡率很低，便于做燃料或石油原料；气体是可燃气回流做燃料；污水处理后达标回流做冷却水或锅炉用水；固体废渣是焦粉，热值相褐煤、无烟，是自用脱水汽、蒸汽泵蒸汽的锅炉燃料。

Description

油砂无害化资源化处理方法及专用装置

技术领域

本发明涉及一种油砂无害化资源化处理方法的专用装置。

背景技术

油沙的油成分与原油成分一致，大量是采油遗留的沥青质油；污水、泥沙及采油使用的塑料、橡胶等废物。所指油沙1是采油现场含油废弃物，包括含油泥沙、含油污染塑料、橡胶废物混合物。2是储油罐底的油性沉积物及其他油废物。3是天然的油砂矿。

油沙对环境影响极大，散发污染气体、污染地下水及土地。当年采油过程对油沙处理不彻底，油沙堆积物是重大环境污染源、也是安全危险源。

治理油沙一般用以下几种技术，1是生物法处理，降解油脂；2是物理法处理,水蒸气加热油沙堆积物，分离油与其他组分，降低油沙的含油率；3是化学办法处理，采用焚烧技术、釜热解技术、流化床热解技术等。化学工艺过程有微正压、微负压之分。微负压工艺后部往往使用蒸气泵移动生成物，处理过程产生污水量较大、设备较多。

目前，几种技术的试验或应用存在一些问题，有些问题无法克服而不能应用：例如化学办法热裂解用固定釜、流化床，热解往往发生二次反应，固体生成物结焦，间歇式清焦而不能连续运行；焚烧处理加大废气排放量、浪费资源及增排废气，不宜推广；生成物采用蒸汽泵湿法流动、耗能较大、污水量大；有的不使用催化剂，油沙生成液态油含蜡率较高，固体渣残存挥发份较高；生物法处理周期长；蒸汽法脱油，固体渣的残存油量较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种处理方便、效果好的油砂无害化资源化处理方法及专用装置。

本发明的技术解决方案是：

一种油砂无害化资源化处理方法，其特征是：包括下列步骤：

（1）利用余热使油沙脱水

设置油沙库房，库房采用钢结构保温墙体与彩钢瓦保温屋面；油沙库房地坪下是利用余热烟道，将烟气余热传给地坪；地坪是承重钢支撑、吸热片钢板；库房围墙设置水蒸气暖气，不断给库房提供热气流稳定库房温度；依靠钢板坡度及专用管路收集脱掉的含油污水送至污水池隔油含油污水收集管沟，将污水送至污水箱；油沙先经粉碎机将其中的废塑料、橡胶粉碎；油沙库房前部为油沙堆积区，后部为布料区；在油沙上方设置抽气机，排放水蒸气；油沙经余热脱水处理后，由布料区的布料机将油沙输入皮带机；油沙堆积区配置铲车，翻动油沙增加脱水效率；

（2）隔绝空气真空加料

布料机出口后设置皮带机、皮带秤、斗式提升机，将油沙计量后送至料斗；在布料机尾端采油沙样品，化验含水率，作为核算催化剂比例依据；设置二级储料仓，上、下二级料仓之间设置密闭刀型阀，料仓设置可产生500-1000帕真空的水蒸气泵，料仓中设置送油沙的垂直螺旋输送机；

斗式提升机将油沙送至上料仓，再到下料仓，PLC控制上、下二级料仓依次抽真空；水平螺旋输送机无氧气条件下将下料仓来料推入反应釜；

用脉冲式发生器脉冲式喷射催化剂；皮带秤提供油沙数量核算催化剂量，催化剂用量为油沙质量的1-2%，用氮气做载体，从水平中心轴向反应釜中喷入催化剂；

反应釜内部设置多道有导向槽的反应床，导向槽是钢制半圆槽，与主轴成15°夹角，出口端接触反应床；反应床是垂直设置的网眼钢板，中心有大于￠400的催化剂气流、油气流通道；反应床与反应釜壁有50-80mm间隙，通过流动状态油沙；油沙在反应床成流体幕均布、余料通过间隙进入下一道反应床；根据物料处理量设置6-8道反应床；最后二道反应床前放置钢球，球磨化固体废渣，形成粉状渣；

反应釜外设置密闭加热炉，给反应釜提供裂解热能；裂解热源是煤、电、天然气或油；

（3）干法高温排放粉状固体渣

采用有机固体废物热解生成物气固相连续排放装置，进行固体渣排放；固体渣到达反应釜出口由提升机构进入渣斗，粉状固体渣在料斗内填满料斗出口并密封,阻断裂解气，由PLC程控螺旋输送机，将高温固体渣排进隔绝空气的密封储罐；

（4）油沙热解生成物气、液、固三相分离

热解生成物油气从反应釜排出，进入沉降过滤器，所述沉降过滤器采用有机废物热解生成含尘气体分离装置，经沉降过滤器处理的油气进入冷却系统，形成液态油、污水与不凝可燃气，进一步进入油气分离器分离液态与气态生成物。

在油气分离器的可燃气出口段设置防爆水封、防爆膜、阻火器。

催化剂喷入反应釜中的第二道反应床。

一种油砂无害化资源化处理方法的专用装置，其特征是：包括利用余热使油沙脱水的油沙库房，库房采用钢结构保温墙体与彩钢瓦保温屋面；油沙库房地坪下是利用余热烟道，将烟气余热传给地坪；地坪是承重钢支撑、吸热片钢板；库房围墙设置水蒸气暖气，不断给库房提供热气流稳定库房温度；依靠钢板坡度及专用管路收集脱掉的含油污水送至污水池隔油含油污水收集管沟，将污水送至污水箱；油沙库房中设置将油沙中的废塑料、橡胶粉碎的粉碎机；油沙库房前部为油沙堆积区，后部为布料区；在油沙上方设置抽气机，排放水蒸气；布料区设置布料机，布料机后设置将皮带机；油沙堆积区配置铲车，翻动油沙增加脱水效率；

布料机出口后设置皮带机、皮带秤、斗式提升机；斗式提升机后设置二级储料仓，上、下二级料仓之间设置密闭刀型阀，料仓设置可产生500-1000帕真空的水蒸气泵，料仓中设置送油沙的垂直螺旋输送机；下料仓下方设置将下料仓来料推入反应釜的水平螺旋输送机；

设置脉冲式发生器从水平中心轴向反应釜中喷入催化剂；

反应釜内部设置多道有导向槽的反应床，导向槽是钢制半圆槽，与主轴成15°夹角，出口端接触反应床；反应床是垂直设置的网眼钢板，中心有大于￠400的催化剂气流、油气流通道；反应床与反应釜壁有50-80mm间隙，通过流动状态油沙；油沙在反应床成流体幕均布、余料通过间隙进入下一道反应床；根据物料处理量设置6-8道反应床；最后二道反应床前放置钢球；

反应釜外设置密闭加热炉，给反应釜提供裂解热能；

采用有机固体废物热解生成物气固相连续排放装置，进行固体渣排放；固体渣到达反应釜出口由提升机构进入渣斗；

反应釜后设置沉降过滤器，沉降过滤器后设置冷却系统，冷却系统后设置油气分离器。

本发明采用化学热解处理办法，即用反应釜设备对油沙实施热裂解-催化改质，使用一步法工艺。反应釜热解油沙，避免了现有工艺缺欠，处理过程连续化、自动化；不仅可以处理某一品种油沙、也可以处理混合废物油沙；处理油沙的生成物液态油含蜡率很低，便于做燃料或石油原料；气体是可燃气回流做燃料；污水处理后达标回流做冷却水或锅炉用水；固体废渣是焦粉，热值相褐煤、无烟，是自用脱水汽、蒸汽泵蒸汽的锅炉燃料。

本发明处理的油沙品种多，实用性强，可广泛用于国内各油田、全球油田的油沙治理，也可用于油沙矿的开采，对保护地球环境有十分重要的意义。

油沙经过上述步骤热解催化改质，实现无害化、资源化。热裂解所需燃料由装置本身提供，不需要外界燃料。

不再占用土地资源，在油沙污染地建设装置，无害化处理油沙可恢复土地资源。

油沙裂解污水经过处理全部自用；隔绝空气热解，废气量大幅度降低，经除尘脱硫、脱硝，废气达标；二噁英在飞灰二次燃烧中分解，大幅度降低危害。

油沙热解-催化改质的生成油品相当于轻质原油、低硫、低蜡原油，是优质燃料、石化原料油。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一个实施例的专用装置结构示意图。

具体实施方式

一种油砂无害化资源化处理方法，包括下列步骤：

（1）利用余热使油沙脱水

设置油沙库房1，库房采用钢结构保温墙体与彩钢瓦保温屋面；油沙库房地坪下是利用余热烟道2，将烟气余热传给地坪；地坪是承重钢支撑、吸热片钢板；库房围墙设置水蒸气暖气7，不断给库房提供热气流稳定库房温度；依靠钢板坡度及专用管路收集脱掉的含油污水送至污水池隔油含油污水收集管沟，将污水送至污水箱；油沙先经粉碎机3将其中的废塑料、橡胶粉碎；油沙库房前部为油沙堆积区4，后部为布料区5；在油沙上方设置抽气机，排放水蒸气；油沙经余热脱水处理后，由布料区的布料机将油沙输入皮带机6；油沙堆积区配置铲车，翻动油沙增加脱水效率；

（2）隔绝空气真空加料

布料机出口后设置皮带机6、皮带秤8、斗式提升机9，将油沙计量后送至料斗10；在布料机尾端采油沙样品，化验含水率，作为核算催化剂比例依据；设置二级储料仓，上、下二级料仓11、12之间设置密闭刀型阀13，料仓设置可产生500-1000帕真空的水蒸气泵，料仓中设置送油沙的垂直螺旋输送机；

斗式提升机将油沙送至上料仓11，再到下料仓12，PLC控制上、下二级料仓依次抽真空；水平螺旋输送机14无氧气条件下将下料仓来料推入反应釜15；

用脉冲式发生器16脉冲式喷射催化剂；皮带秤提供油沙数量核算催化剂量，催化剂用量为油沙质量的1-2%，用氮气做载体，从水平中心轴向反应釜15中喷入催化剂；

反应釜（反应釜基本构造可以采用高分子废物热解催化回转反应釜，CN102875837A）内部设置多道有导向槽的反应床，导向槽是钢制半圆槽，与主轴成15°夹角，出口端接触反应床；反应床是垂直设置的网眼钢板，中心有大于￠400的催化剂气流、油气流通道；反应床与反应釜壁有50-80mm间隙，通过流动状态油沙；油沙在反应床成流体幕均布、余料通过间隙进入下一道反应床；根据物料处理量设置6-8道反应床；最后二道反应床前放置钢球，球磨化固体废渣，形成粉状渣；

反应釜外设置密闭加热炉，给反应釜提供裂解热能；裂解热源是煤、电、天然气或油；

按油沙实验确定油沙裂解温度。一般在300-550℃波动。使用可燃气、自产油外部加热反应釜，将热能传给油砂裂解。

调整燃油机、燃气机燃料量维持设定温度。

按油沙实验确定完全热裂解时间。一般在45-90min波动。

物料停留时间按经验公式核算并控制。

 经验公式：T=f*L/D*N*Θ

其中T、D、L、N、Θ分别是时间[分钟]、直径[米]、反应釜长度[米]、转速【r/min】和坡度【小数】。f是经验系数。

通过PLC程控改变驱动主电机减速机速比，调整所需反应釜转速改变停留时间。

反应微正压控制范围0.00-0.04Mpa。

（3）干法高温排放粉状固体渣

采用有机固体废物热解生成物气固相连续排放装置（例CN201832618U），进行固体渣排放；固体渣到达反应釜出口由提升机构进入渣斗16，粉状固体渣在料斗内填满料斗出口并密封,阻断裂解气，由PLC程控螺旋输送机17，将高温固体渣排进隔绝空气的密封储罐；

（4）油沙热解生成物气、液、固三相分离

热解生成物油气从反应釜排出，进入沉降过滤器18，所述沉降过滤器采用有机废物热解生成含尘气体分离装置（例CN201832491U），经沉降过滤器处理的油气进入冷却系统19，形成液态油、污水与不凝可燃气，进一步进入油气分离器20分离液态与气态生成物。

在油气分离器的可燃气出口段设置防爆水封21、防爆膜、阻火器22。

可燃气回流做热源：可燃气是油沙裂解生成的不凝气，主要是氢气、碳5以下碳氢化合物。

可燃气燃烧嘴、配置相应空气辅助点火装置燃烧可燃气，PLC控制燃气嘴、燃油嘴燃烧量控制反应釜温度。

固体渣、燃气余热利用：加热反应釜的可燃气燃烧尾气、燃油燃烧的尾气有较高余热，温度一般高于于250℃。

固体渣相当于褐煤热值，使用粉煤锅炉【余热锅炉】生产水蒸汽，固体渣燃烧后减量大约50%以上，其烟气有较高余热。

利用反应釜加热炉烟气、余热锅炉烟气及水蒸气对油沙进行脱水。

三废100%处理达标：

油沙脱水产生的含油污水、油气分离器产生的污水、水蒸气泵形成的含油污水收集至污水箱，经过隔油将浮油与污水分离。污水经过稀释、PH调整、膜技术、生化技术等深度处理，达到工业用水指标，回流用于锅炉水、冷却补充水。污泥自然脱水送至油沙堆再裂解。

固体废渣烧锅炉，减量固体渣50%以上。燃烧后的固体渣是良好的建筑材料。固体渣的有害物【主要是重金属及氧化物】不超过填埋标准，可以就地填埋，回复土地资源；固体渣的有害物【主要是重金属及氧化物】超标，属于危废渣，不准直接填埋，必须用水泥固化做建筑切块。

用于脱水后的烟气经过专用设施处理，如袋滤除尘、喷淋脱硫、脱硝排放，袋滤飞灰再次送入固体废渣烧掉。

以上步骤均有PLC可编程控系统程控，自动化管理全过程。

催化剂喷入反应釜中的第二道反应床。

一种油砂无害化资源化处理方法的专用装置，包括利用余热使油沙脱水的油沙库房，库房采用钢结构保温墙体与彩钢瓦保温屋面；油沙库房地坪下是利用余热烟道，将烟气余热传给地坪；地坪是承重钢支撑、吸热片钢板；库房围墙设置水蒸气暖气，不断给库房提供热气流稳定库房温度；依靠钢板坡度及专用管路收集脱掉的含油污水送至污水池隔油含油污水收集管沟，将污水送至污水箱；油沙库房中设置将油沙中的废塑料、橡胶粉碎的粉碎机；油沙库房前部为油沙堆积区，后部为布料区；在油沙上方设置抽气机，排放水蒸气；布料区设置布料机，布料机后设置将皮带机；油沙堆积区配置铲车，翻动油沙增加脱水效率；

布料机出口后设置皮带机、皮带秤、斗式提升机；斗式提升机后设置二级储料仓，上、下二级料仓之间设置密闭刀型阀，料仓设置可产生500-1000帕真空的水蒸气泵，料仓中设置送油沙的垂直螺旋输送机；下料仓下方设置将下料仓来料推入反应釜的水平螺旋输送机；

设置脉冲式发生器从水平中心轴向反应釜中喷入催化剂；

反应釜内部设置多道有导向槽的反应床，导向槽是钢制半圆槽，与主轴成15°夹角，出口端接触反应床；反应床是垂直设置的网眼钢板，中心有大于￠400的催化剂气流、油气流通道；反应床与反应釜壁有50-80mm间隙，通过流动状态油沙；油沙在反应床成流体幕均布、余料通过间隙进入下一道反应床；根据物料处理量设置6-8道反应床；最后二道反应床前放置钢球；

反应釜外设置密闭加热炉，给反应釜提供裂解热能；

采用有机固体废物热解生成物气固相连续排放装置，进行固体渣排放；固体渣到达反应釜出口由提升机构进入渣斗；

反应釜后设置沉降过滤器，沉降过滤器后设置冷却系统，冷却系统后设置油气分离器。

Claims (5)

1.一种油砂无害化资源化处理方法，其特征是：包括下列步骤：

（1）利用余热使油沙脱水

设置油沙库房，库房采用钢结构保温墙体与彩钢瓦保温屋面；油沙库房地坪下是利用余热烟道，将烟气余热传给地坪；地坪是承重钢支撑、吸热片钢板；库房围墙设置水蒸气暖气，不断给库房提供热气流稳定库房温度；依靠钢板坡度及专用管路收集脱掉的含油污水送至污水池隔油含油污水收集管沟，将污水送至污水箱；油沙先经粉碎机将其中的废塑料、橡胶粉碎；油沙库房前部为油沙堆积区，后部为布料区；在油沙上方设置抽气机，排放水蒸气；油沙经余热脱水处理后，由布料区的布料机将油沙输入皮带机；油沙堆积区配置铲车，翻动油沙增加脱水效率；

（2）隔绝空气真空加料

布料机出口后设置皮带机、皮带秤、斗式提升机，将油沙计量后送至料斗；在布料机尾端采油沙样品，化验含水率，作为核算催化剂比例依据；设置二级储料仓，上、下二级料仓之间设置密闭刀型阀，料仓设置可产生500-1000帕真空的水蒸气泵，料仓中设置送油沙的垂直螺旋输送机；

斗式提升机将油沙送至上料仓，再到下料仓，PLC控制上、下二级料仓依次抽真空；水平螺旋输送机无氧气条件下将下料仓来料推入反应釜；

用脉冲式发生器脉冲式喷射催化剂；皮带秤提供油沙数量核算催化剂量，催化剂用量为油沙质量的1-2%，用氮气做载体，从水平中心轴向反应釜中喷入催化剂；

反应釜内部设置多道有导向槽的反应床，导向槽是钢制半圆槽，与主轴成15°夹角，出口端接触反应床；反应床是垂直设置的网眼钢板，中心有大于￠400的催化剂气流、油气流通道；反应床与反应釜壁有50-80mm间隙，通过流动状态油沙；油沙在反应床成流体幕均布、余料通过间隙进入下一道反应床；根据物料处理量设置6-8道反应床；最后二道反应床前放置钢球，球磨化固体废渣，形成粉状渣；

反应釜外设置密闭加热炉，给反应釜提供裂解热能；裂解热源是煤、电、天然气或油；

（3）干法高温排放粉状固体渣

采用有机固体废物热解生成物气固相连续排放装置，进行固体渣排放；固体渣到达反应釜出口由提升机构进入渣斗，粉状固体渣在料斗内填满料斗出口并密封,阻断裂解气，由PLC程控螺旋输送机，将高温固体渣排进隔绝空气的密封储罐；

（4）油沙热解生成物气、液、固三相分离

热解生成物油气从反应釜排出，进入沉降过滤器，所述沉降过滤器采用有机废物热解生成含尘气体分离装置，经沉降过滤器处理的油气进入冷却系统，形成液态油、污水与不凝可燃气，进一步进入油气分离器分离液态与气态生成物。

2.根据权利要求1所述的油砂无害化资源化处理方法，其特征是：在油气分离器的可燃气出口段设置防爆水封、防爆膜、阻火器。

3.根据权利要求1或2所述的油砂无害化资源化处理方法，其特征是：催化剂喷入反应釜中的第二道反应床。

4. 一种油砂无害化资源化处理方法的专用装置，其特征是：包括利用余热使油沙脱水的油沙库房，库房采用钢结构保温墙体与彩钢瓦保温屋面；油沙库房地坪下是利用余热烟道，将烟气余热传给地坪；地坪是承重钢支撑、吸热片钢板；库房围墙设置水蒸气暖气，不断给库房提供热气流稳定库房温度；依靠钢板坡度及专用管路收集脱掉的含油污水送至污水池隔油含油污水收集管沟，将污水送至污水箱；油沙库房中设置将油沙中的废塑料、橡胶粉碎的粉碎机；油沙库房前部为油沙堆积区，后部为布料区；在油沙上方设置抽气机，排放水蒸气；布料区设置布料机，布料机后设置将皮带机；油沙堆积区配置铲车，翻动油沙增加脱水效率；

布料机出口后设置皮带机、皮带秤、斗式提升机；斗式提升机后设置二级储料仓，上、下二级料仓之间设置密闭刀型阀，料仓设置可产生500-1000帕真空的水蒸气泵，料仓中设置送油沙的垂直螺旋输送机；下料仓下方设置将下料仓来料推入反应釜的水平螺旋输送机；

设置脉冲式发生器从水平中心轴向反应釜中喷入催化剂；

反应釜内部设置多道有导向槽的反应床，导向槽是钢制半圆槽，与主轴成15°夹角，出口端接触反应床；反应床是垂直设置的网眼钢板，中心有大于￠400的催化剂气流、油气流通道；反应床与反应釜壁有50-80mm间隙，通过流动状态油沙；油沙在反应床成流体幕均布、余料通过间隙进入下一道反应床；根据物料处理量设置6-8道反应床；最后二道反应床前放置钢球；

反应釜外设置密闭加热炉，给反应釜提供裂解热能；

采用有机固体废物热解生成物气固相连续排放装置，进行固体渣排放；固体渣到达反应釜出口由提升机构进入渣斗；

反应釜后设置沉降过滤器，沉降过滤器后设置冷却系统，冷却系统后设置油气分离器。

5.根据权利要求4所述的油砂无害化资源化处理方法的专用装置，其特征是：在油气分离器的可燃气出口段设置防爆水封、防爆膜、阻火器。