CN104860508A - 一种油田废弃物的处理方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油田废弃物的处理方法，包括供热、一级处理、二级处理和气体处理部分，通过热源对饱和蒸汽进行加热至过热蒸汽；将油田废弃物置于一级处理器内，引入供热部分的过热蒸汽采用内热式加热的方式进行热脱附；将一级处理后的油田废弃物送入二级处理器内，引入供热部分的过热蒸汽采用内热式加热的方式对二级处理器内的油田废弃物再次进行热脱附；收集一级处理部分和二级处理部分中产生的气相产物经三相分离塔及油水分离后，回收得到油、水和不凝气体；将二级处理后的固体产物进行冷却后排出。本发明还提供了一种实现该方法的装置。本发明具有工艺简化、设备简单、处理效率高，生产成本低，能量利用率高，节能环保等优点。

Description

一种油田废弃物的处理方法及其装置

技术领域：

本发明涉及油田废弃物的处理和利用技术领域，更具体的说是涉及一种油田废弃物的处理方法及其装置。

背景技术：

油田废弃物通常是指钻井过程中产生的油基泥浆、页岩屑和水基泥浆等，近年来，随着国家对石油开采力度的加大，油田废弃物不断大量产生和累积，在油气勘探开发过程中，废弃物的处理不当对水资源、土壤等造成严重的污染，日前，油田废弃物的无害化处理越来越受到重视。

中国发明专利CN103923670A公开了一种油田废弃物的工业处理方法，运用蒸汽加热或导热油加热将油田废弃物预热至80-300℃，得到预处理固体产物和气体，并对预处理的固体产物进行微波热解处理，得到总石油烃含量低于3％的固体处理物和气体，并将预热处理和微波热解处理回收的油和不凝气体用于蒸汽加热或导热油加热的燃料，提高了能源利用率。

在实际的使用过程中，据申请人反映，该方法能够较好地完成油田废弃物的热解，但是其存在下述问题：油田废弃物的预热处理和微波热解阶段分别采用独立的热源提供能量，预热处理的加热装置采用蒸汽锅炉或导热油锅炉，微波热解阶段的加热装置采用微波发生器，增加了设备数量和能量消耗，生产成本高，另外，该方法预热时及微波热解处理时需要控制含氧量低于7％，经预热处理得到的预处理固体产物需在-5000～-100Pa的压力下进行微波热解，整体工艺及对应结构复杂，能量利用率低。

发明内容：

本发明的目的之一是针对现有技术的不足之处，提供一种油田废弃物的处理方法，该方法通过过热蒸汽采用内热式的加热方式对油田废弃物进行两级热脱附处理，使用一个热源为过热蒸汽的加热提供热量，整体工艺及对应结构简化，对两级处理过程的含氧量和压力均无特殊要求，能量利用率高，清洁环保。

本发明的技术解决措施如下：

一种油田废弃物的处理方法，包括供热、一级处理、二级处理和气体处理部分，其特征在于：

(a)供热部分：通过热源对饱和蒸汽进行加热至300-600℃，使饱和蒸汽成为过热蒸汽；

(b)一级处理部分：将油田废弃物置于一级处理器内，引入供热部分的过热蒸汽采用内热式加热的方式使过热蒸汽与所述油田废弃物直接接触传热进行热脱附；一级处理器内为欠氧状态；

(c)二级处理部分：将一级处理后的油田废弃物送入二级处理器内，引入供热部分的过热蒸汽采用内热式加热的方式使过热蒸汽与所述油田废弃物直接接触传热再次进行热脱附；二级处理器内为欠氧状态；

(d)气体处理部分：收集一级处理部分和二级处理部分中产生的气相产物经三相分离塔及油水分离后，回收得到油、水和不凝气体；

(e)将二级处理后的固体产物进行冷却后排出。

其中，由于过热蒸汽清洁环保，将过热蒸汽直接通入一级处理器和二级处理器内对油田废弃物进行加热，充分利用过热蒸汽的热量，提高处理效率，具有较高的能量利用率和经济性。

作为改进，所述一级处理器和二级处理器通过设置在其外部的外热夹套采用外热式加热的方式对其内部的油田废弃物进行辅助加热。

作为改进，所述热源通过电磁感应加热方式获取。

作为改进，所述气体处理部分中回收的不凝气体和油可作为燃料供燃气或燃油发电机组进行发电。

作为改进，所述气体处理部分中回收的不凝气体和油可作为燃料供燃烧器进行燃烧，产生的高温烟气通入设置在一级处理器和二级处理器外部的外热夹套内辅助供热，提高能源利用率，降低能耗。

作为改进，所述一级处理部分和二级处理部分中产生的气相产物在引入三相分离塔之前进行除尘处理，提高净化效率。

本发明的另一目的是针对现有技术的不足之处，提供一种油田废弃物的处理装置，该装置仅配置一个电磁加热过热蒸汽发生装置对饱和蒸汽进行加热成过热蒸汽，可根据一级处理器和二级处理器的实际需要进行分别供热，设备及对应结构简化，运行稳定，生产成本低。

本发明解决所述技术问题的方案是：

一种油田废弃物的处理装置，包括进料斗、供热单元、一级处理器、二级处理器和气体处理单元，其特征在于：

所述供热单元为电磁加热过热蒸汽发生装置，其内部设有若干过热蒸汽管道，外部四周分布有电磁感应加热线圈；

所述一级处理器和二级处理器均设置在外热夹套内，一级处理器的进料口与所述进料斗的出料端相连接，其出料口与二级处理器的进料口相连接，该二级处理器的出料口连接一出料装置；

所述一级处理器和二级处理器的过热蒸汽进口分别通过过热蒸汽输送管道与所述电磁加热过热蒸发生装置的过热蒸汽出口相连通；

所述气体处理单元包括烟气收集管路、三相分离塔和油水分离器，一级处理器和二级处理器的气体出口分别通过烟气收集管路与三相分离塔的进气口相连接，该三相分离塔的液体出口与油水分离器相连接。

其中，三相分离塔的作用是将一级处理器和二级处理器中产生的水蒸气和油气，进行喷淋冷凝、气液分离和净化，提高油份和不凝气体的回收率。

作为改进，所述一级处理器和二级处理器成对设置在所述外热夹套内，延长热脱附时间，提高油田废弃物的处理效率，具有较高的能量利用率。

作为改进，所述进料斗的出料端与一级处理器的进料口之间通过进料螺旋连接，一级处理器的出料口与二级处理器的进料口之间通过螺旋下料装置连接。

作为改进，所述三相分离塔的出气口与燃气发电机组或燃烧器相连接；所述油水分离器的出油口与燃油发电机组或燃烧器相连接。

作为改进，所述烟气收集管路上设有与其相连通的除尘装置。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过过热蒸汽采用内热式加热的方式对油田废弃物的热脱附处理进行供热，由于过热蒸汽冷凝后直接变成水，热量高、清洁环保，同时，在外热夹套内成对设置多个一级处理器和二级处理器，采用两级处理延长油田废弃物的热脱附时间，提高处理效率和能量利用率；

(2)仅使用一个电磁加热过热蒸发生装置为饱和蒸汽加热成过热蒸汽提供热量，降低能耗；

(3)净化回收两级处理后产生的气相产物，将回收得到的不凝气体和油作为燃料回收利用，实现能源循环利用，节能环保；

综上所述，本发明具有工艺简化、设备简单、处理效率高，生产成本低，能量利用率高，节能环保等优点。

附图说明：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例一油田废弃物的处理方法的工艺流程图；

图2为本发明实施例二所提供的一种油田废弃物的处理装置的结构示意图；

图3为本发明实施例二所提供的第二种油田废弃物的处理装置的结构示意图；

图中：1、进料斗；1a、出料端；2、一级处理器；2a、进料口；2b、出料口；2c、过热蒸汽进口；3、二级处理器；3a、进料口；3b、出料口；3c、过热蒸汽进口；4、电磁加热过热蒸发生装置；41、过热蒸汽管道；4a、过热蒸汽出口；5、外热夹套；6、出料装置；7、过热蒸汽输送管道；8、进料螺旋；9、螺旋下料装置；10、烟气收集管路；11、三相分离塔；11a、进气口；11b、液体出口；111、喷淋器；12、油水分离器；13、除尘装置；14、引风机；15、油罐。

具体实施方式：

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。

实施例一

图1为实施例一油田废弃物的处理方法的工艺流程图；如图1所示，一种油田废弃物的处理方法，包括供热、一级处理、二级处理和气体处理部分，

(a)供热部分：通过热源对饱和蒸汽进行加热至300-600℃，使饱和蒸汽成为过热蒸汽；

(b)一级处理部分：将油田废弃物置于一级处理器2内，引入供热部分的过热蒸汽采用内热式加热的方式使过热蒸汽与所述油田废弃物直接接触传热进行热脱附；一级处理器2内为欠氧状态；

(c)二级处理部分：将一级处理后的油田废弃物送入二级处理器3内，引入供热部分的过热蒸汽采用内热式加热的方式使过热蒸汽与所述油田废弃物直接接触传热再次进行热脱附；二级处理器3内为欠氧状态；

(d)气体处理部分：收集一级处理部分和二级处理部分中产生的气相产物经三相分离塔及油水分离后，回收得到油、水和不凝气体；

(e)将二级处理后的固体产物进行冷却后排出。

其中，由于过热蒸汽清洁环保，采用内热式加热的方式将过热蒸汽直接通入一级处理器2和二级处理器3内对油田废弃物进行加热，充分利用过热蒸汽的热量，提高热脱附处理效率，具有较高的能量利用率和经济性。

本实施例中，所述一级处理器2和二级处理器3通过设置在其外部的外热夹套5采用外热式加热的方式对其内部的油田废弃物进行辅助加热，该外热夹套5内可通过在其内壁上设置若干电磁感应加热线圈，通过电磁感应加热方式为一级处理器2和二级处理器3内的油田废弃物进行外热式辅助加热提供热源，也可通过燃烧室燃烧燃料将产生的高温烟气通入该外热夹套5内为一级处理器2和二级处理3器内的油田废弃物进行外热式辅助加热提供热源，提高处理效率。

所述热源通过电磁感应加热方式获取，将饱和蒸汽加热成过热蒸汽，清洁环保；其中，所述气体处理部分中回收的不凝气体和油可作为燃料回收利用，一方面可作为燃料供燃气或燃油发电机组进行发电，为所述电磁感应加热方式获取的热源提供电能；另一方面可通过燃烧器进行燃烧，产生的高温烟气通入一级处理器2和二级处理器3外部的外热夹套内5辅助供热，提高能源利用率，降低能耗。此外，所述一级处理部分和二级处理部分中产生的气相产物在引入三相分离塔之前进行除尘处理，去除气相产物中含有的粉尘等，提高净化处理效率。

实施例二

图2为实施例二所提供的一种油田废弃物的处理装置的结构示意图；如图2所示，一种油田废弃物的处理装置，包括进料斗1、供热单元、一级处理器2、二级处理器3和气体处理单元，所述供热单元为电磁加热过热蒸汽发生装置4，其内部设有若干过热蒸汽管道41，外部四周分布有电磁感应加热线圈；所述一级处理器2和二级处理器3均设置在外热夹套5内，一级处理器2的进料口2a与所述进料斗1的出料端1a相连接，其出料口2b与二级处理器3的进料口3a相连接，该二级处理器3的出料口3b连接一出料装置6；所述一级处理器2的过热蒸汽进口2c和二级处理器3的过热蒸汽进口3c分别通过过热蒸汽输送管道7与所述电磁加热过热蒸汽发生装置4的过热蒸汽出口4a相连通。

其中，本实施例中，所述进料斗1的出料端1a与一级处理器2的进料口2a之间通过进料螺旋8连接，所述一级处理器2的出料口2b与二级处理器3的进料口3a之间通过螺旋下料装置9连接，油田废弃物由进料斗1经进料螺旋8推送至一级处理器2内，利用电磁加热过热蒸汽发生装置4对饱和蒸汽进行加热产生的过热蒸汽对油田废弃物进行第一级热脱附处理，得到水蒸气、油气和预处理固体产物，通过螺旋推进输送方式将所述预处理固体产物由一级处理器2的出料口经螺旋下料装置9送入二级处理器3内，再通过过热蒸汽对所述预处理固体产物进行第二级热脱附处理，得到水蒸气、油气和固体残渣，两级处理提高了油田废弃物的热脱附处理效果和效率，使得到的固体残渣达到环保排放要求，固体残渣通过螺旋推进输送方式经与所述二级处理器3的出料口3b相连接的出料装置6输出，冷却后封存。本实施例中，出料装置6具体为螺旋输出装置。

所述气体处理单元包括烟气收集管路10、三相分离塔11和油水分离器12，一级处理器2和二级处理器3的气体出口分别通过烟气收集管路10与三相分离塔11的进气口11a相连接，该三相分离塔11的液体出口11b与油水分离器12相连接，其中，烟气收集管路10上设有与其相连通的除尘装置13和引风机14，该引风机14置于所述除尘装置13与所述三相分离塔11之间，所述一级处理器2和二级处理器3内产生的水蒸气和油气经烟气收集管路10引入除尘装置13内，用于去除油气中含有的粉尘等，经除尘后的油气通过引风机14引入至三相分离塔11内，通过喷淋器111喷淋冷凝后得到不凝气体和油分，油分经油水分离器12进行油、水分离，其中，不凝气体可进行净化后达标排放，回收得到的油可输送到油罐15内进行封存，此外，所述三相分离塔11的出气口与燃气发电机组或燃烧器相连接，三相分离塔内的不凝气体通过风机引入燃气发电机组进行发电，为磁加热过热蒸汽发生装置4提供电能，引入燃烧器内进行燃烧产生高温烟气为所述外热夹套5辅助供热，进而对一级处理器2和二级处理器3内的油田废弃物进行辅助加热，提高处理效率，节约能耗；同理，所述油水分离器12的出油口与燃油发电机组或燃烧器相连接，从油水分离器12内回收得到的油供给燃油发电机组进行发电或作为燃烧器燃烧燃料。其中，本实施例中，三相分离塔11的作用是将一级处理器2和二级处理器3内产生的水蒸气和油气，进行喷淋冷凝、气液分离和净化，提高油份和不凝气体的回收率。

在另一个实施例中，如图3所示，所述一级处理器2和二级处理器3成对并排设置在所述外热夹套5内，提高油田废气物的处理效率和能量利用率。

虽然本实施例中的附图中给出了设置一对和三对一级处理器2和二级处理器3的内容，但是本发明并不仅仅局限于保护设置一对和三对一级处理器2和二级处理器3的内容，还保护其他数量的内容。

以上结合附图所述的仅是本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可作出各种变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，都不会影响本发明实施的效果和实用性。

Claims (10)

1.一种油田废弃物的处理方法，包括供热、一级处理、二级处理和气体处理部分，其特征在于：

(a)供热部分：通过热源对饱和蒸汽进行加热至300-600℃，使饱和蒸汽成为过热蒸汽；

(b)一级处理部分：将油田废弃物置于一级处理器内，引入供热部分的过热蒸汽采用内热式加热的方式使过热蒸汽与所述油田废弃物直接接触传热进行热脱附；一级处理器内为欠氧状态；

(c)二级处理部分：将一级处理后的油田废弃物送入二级处理器内，引入供热部分的过热蒸汽采用内热式加热的方式使过热蒸汽与所述油田废弃物直接接触传热再次进行热脱附；二级处理器内为欠氧状态；

(d)气体处理部分：收集一级处理部分和二级处理部分中产生的气相产物经三相分离塔及油水分离后，回收得到油、水和不凝气体；

(e)将二级处理后的固体产物进行冷却后排出。

2.如权利要求1所述的一种油田废弃物的处理方法，其特征在于：所述一级处理器和二级处理器通过设置在其外部的外热夹套采用外热式加热的方式对其内部的油田废弃物进行辅助加热。

3.如权利要求2所述的一种油田废弃物的处理方法，其特征在于：所述热源通过电磁感应加热方式获取。

4.如权利要求3所述的一种油田废弃物的处理方法，其特征在于：所述气体处理部分中回收的不凝气体和油可作为燃料供给燃气或燃油发电机组进行发电。

5.如权利要求3所述的一种油田废弃物的处理方法，其特征在于：所述气体处理部分中回收的不凝气体和油可作为燃料供燃烧器进行燃烧，产生的高温烟气通入设置在一级处理器和二级处理器外部的外热夹套内辅助供热。

6.如权利要求1至5任一项所述的一种油田废弃物的处理方法，其特征在于：所述一级处理部分和二级处理部分中产生的气相产物在引入三相分离塔之前进行除尘处理。

7.一种油田废弃物的处理装置，包括进料斗、供热单元、一级处理器、二级处理器和气体处理单元，其特征在于：

所述供热单元为电磁加热过热蒸汽发生装置，其内部设有若干过热蒸汽管道，外部四周分布有电磁感应加热线圈；

所述一级处理器和二级处理器均设置在外热夹套内，一级处理器的进料口与所述进料斗的出料端相连接，其出料口与二级处理器的进料口相连接，该二级处理器的出料口连接一出料装置；

所述一级处理器和二级处理器的过热蒸汽进口分别通过过热蒸汽输送管道与所述电磁加热过热蒸汽发生装置的过热蒸汽出口相连通；

所述气体处理单元包括烟气收集管路、三相分离塔和油水分离器，一级处理器和二级处理器的气体出口分别通过烟气收集管路与三相分离塔的进气口相连接，该三相分离塔的液体出口与油水分离器相连接。

8.如权利要求7所述的一种油田废弃物的处理装置，其特征在于：所述一级处理器和二级处理器成对设置在所述外热夹套内。

9.如权利要求8所述的一种油田废弃物的处理装置，其特征在于：所述三相分离塔的出气口与燃气发电机组或燃烧器相连接；所述油水分离器的出油口与燃油发电机组或燃烧器相连接。

10.如权利要求7至9任一项所述的一种油田废弃物的处理装置，其特征在于：所述烟气收集管路上设有与其相连通的除尘装置。