CN104876406B

CN104876406B - 一种针对含油污泥深度资源化利用的工艺和系统

Info

Publication number: CN104876406B
Application number: CN201510238662.7A
Authority: CN
Inventors: 陈良泽; 陈国叶
Original assignee: FUJIAN KEHUI ENVIRONMENT-PROTECTION ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: FUJIAN XINHUANNENG ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2035-05-12
Also published as: CN104876406A

Abstract

本发明公开一种针对含油污泥深度资源化利用的工艺，其步骤是：将含油污泥和调质剂送至调质罐内，调质罐装有伴热装置，搅拌均匀，实现油‑水‑泥三相分离；油水混合液通过分离为油分和水分；油泥送至真空脱水机内；脱水后的油泥送至干馏炉内进行干馏；干馏气体经净化处理后送入干馏炉燃烧室作为燃料，剩余污泥经碳化为生物炭，经冷却装置冷却后可作为土壤改良剂，干馏炉烟气可通过余热锅炉产生蒸汽，蒸汽用于调理罐的伴热，余热回收后的烟气经脱硫除尘后达标排放。本发明还公开对应的系统，由调质罐、混合液离心分离器、真空脱水机、冷凝器、螺旋输送机、干馏炉、冷却器和干馏气体净化装置组成。本发明治理污染，回收宝贵资源，实现资源循环利用。

Description

一种针对含油污泥深度资源化利用的工艺和系统

技术领域

本发明涉及一种针对含油污泥深度资源化利用的工艺和系统，属于环保工程技术。

背景技术

含油污泥主要来源于原油开采产生的落地含油污泥、油田集输过程中产生的罐底含油污泥以及炼油厂污水处理厂产生的含油污泥。落地含油污泥是采油生产过程中没有进入集输管线而散落在采油区地面的石油或从石油管线中泄露出的石油，与地面砾石、泥沙、杂草等混合而成，在石油开采过程中，洗井、作业外排、井口洒落、事故排放等会产生大量的落地油泥。罐底油泥是对油、气、水集输构筑物清洗后从罐底清理出的含油污泥沉积物，主要包括构筑物底部产生的沉淀物及生产突发事件产生的溢油或正常的污油沉积等。

含油污泥的组成成分极其复杂，是一种极其稳定的悬浮乳状液体系，含有大量老化原油、蜡质、沥青质、胶体、固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物等，还包括生产过程中投加的大量凝聚剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水处理剂。含油污泥中一般含油率在10～50%，含水率在40～90%，我国石油化学行业中，平均每年产生80万t罐底泥、池底泥，胜利油田每年产生含油污泥在10万吨以上，大港油田每年产生含油污泥约15万吨，河南油田每年产生5万吨含油污泥。含油污泥中含有大量的苯系物、酚类、蒽、芘等有恶臭的有毒物质，含油污泥若不加以处理，不仅污染环境，而且造成资源的浪费。

目前处理含油污泥的几种方法主要包括生物堆肥、焚烧技术、固化、干馏、调质-机械脱水等。生物堆肥技术：处理周期长，无法处理高含油污泥，且处理环烷烃、芳烃、杂环类等成分效果较差。焚烧技术：无法直接焚烧，需前置干化装置，且操控难度较大，极易产生大量的二噁英，处置成本高。油泥固化技术：固化油泥堆放占用大量土地面积，受地理限制较大。直接干馏：耗能太高，处置费用大。调质-机械脱水：机械脱水装置易堵塞，维修率高，且脱水泥饼需外运处置，后续处置费用高。但是，这些处置方法都存在处置不彻底、易产生二次污染、处置成本高等问题，不能从根本上解决含油污泥处置难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对含油污泥深度资源化利用的工艺和系统，以治理污染，回收宝贵资源，实现资源循环利用。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种针对含油污泥深度资源化利用的工艺，其步骤是：

第一步，通过污泥螺杆泵将含油污泥从堆场送至生产区内的调质罐内，调质罐分为两种：落地油泥调质罐和非落地油泥调质罐，每个调质罐均装有伴热装置，用于提高含油污泥的流动性，降低其粘度；

第二步，通过药剂泵将调质剂从药剂罐输送至调质罐，搅拌均匀，落地油泥调质罐装有振捣器，可加快油-水-泥三相分离，非落地油泥调质罐内物料搅拌均匀后静置一段时间即可实现油-水-泥三相分离；

第三步，油-水-泥三相分离后，调质罐内上部的油水混合液通过罐体出液口流出调质罐，分离出的油水混合液经混合液离心分离器分离为油分和水分；

第四步，调质罐内下部的物料（油泥）经螺杆泵输送至真空脱水机内，真空脱水机以导热油为热源，在真空高温条件下油泥内部剩余水分和部分油分被烘出，烘出的气体经冷凝器冷却收集后获得油水混合液，油水混合液经混合液离心分离器分离为油分和水分；

第五步，脱水后的油泥送至干馏机进料仓，之后油泥通过螺旋输送机送至干馏炉内进行干馏；

第六步，油泥在干馏炉内经高温干馏后，其有机物分解为甲烷、乙烯、丙烯等干馏气体，干馏气体经净化处理后送入干馏炉燃烧室作为燃料使用，剩余污泥经碳化为生物炭，生物炭经冷却装置冷却后可作为土壤改良剂使用，干馏炉烟气可通过余热锅炉产生蒸汽，蒸汽用于调理罐的伴热，余热回收后的烟气经脱硫除尘后达标排放。

所述第一步，调质罐装有蒸汽伴热装置，罐内油泥温度保持在50℃～75℃范围内，以保证油泥在调质过程中具有最佳的调质温度和最佳的流动性。

所述第二步，每升油泥调质剂的组分为：破乳剂SP 200～300mg/L，絮凝剂（明矾400～650mg/L，阳离子聚丙烯酰胺20～50mg/L），水100～300g/L。

所述第二步，针对于落地污泥，调质罐装有立式振捣器，用以加快油-水-泥三相分离；对于非落地油泥，采用静置6h方式自然沉淀分离油-水-泥三相。

所述单个调质罐储存体积为15m³，调质罐侧面上部出液口管安装于容积10m³刻度线上方10cm处，出液口管道斜朝上，与水泵直接连接，可将调质罐内分离出的油水混合液直接抽出罐体，出液口管道泵的开关与调质罐的液位联动；罐体液位采用超声波液位计自动计量。

所述第四步，真空脱水机采用的热源温度为220℃，脱水机真空度为-0.098MPa，真空脱水机回收的油水混合液采用离心分离器进行油水分离。

所述第四步，真空脱水机烘出的气体经冷凝器冷却后气体送至干馏炉的燃烧室。

所述第五步，干馏炉采用窑式干馏炉，连续生产，干馏温度为750℃～900℃；干馏室压力为-20Pa～+20Pa℃；生物炭的固定碳含量>20%，生物炭出干馏炉温度为350℃～400℃，经斜式套管冷去器冷却后，温度可降至40℃～45℃。

一种针对含油污泥深度资源化利用的系统，由调质罐、混合液离心分离器、真空脱水机、冷凝器、螺旋输送机、干馏炉、冷却器和干馏气体净化装置组成；调质罐分落地油泥调质罐和非落地油泥调质罐两种，调质罐中装有搅拌器和伴热装置，落地油泥调质罐中还装有振捣器，调质罐的顶部开设油泥进料口、上部开设油水混合液出液口、下部开设油泥出口；调质罐上部的油水混合液出液口接至混合液离心分离器的顶部入口，混合液离心分离器的上部出口接至油分储存罐，混合液离心分离器的下部出口接至水分储存罐；调质罐下部的油泥出口通过螺杆泵接至真空脱水机，真空脱水机上部的气体出口接至冷凝器，真空脱水机下部的油泥出口通过螺旋输送机接至干馏炉；冷凝器下部的液相出口接至混合液离心分离器，冷凝器上部的气相出口接至干馏炉的燃烧室；干馏炉上部的干馏气体出口接至干馏气体净化装置，干馏气体净化装置中装有除尘循环水管道和脱硫循环水管道，干馏气体净化装置的出口再接至干馏炉的燃烧室，干馏炉上部的烟气出口接至脱硫除尘器，干馏炉下部的碳化污泥出口接至冷却器。

所述伴热装置为蒸汽伴热装置，振捣器为立式振捣器，冷却器为斜式套管冷却器。

所述干馏炉上部的烟气出口通过余热锅炉接至脱硫除尘器，余热锅炉的蒸汽口接到伴热装置。

采用上述方案后，本发明首先通过调质罐对含油污泥进行调质（及捣振），使油泥中的油-水-泥三相分离；调质油泥在调质罐去除部分油分和水分后，经螺杆泵管道输送至真空脱水机内，依靠导热油为热源，在真空条件下将油泥中剩余的水分和部分油分烘出；真空脱水机内烘出来的气体经冷凝回收后获得油水混合液，混合液经油水分离器分离为油分和水分；真空脱水机内剩余的脱水污泥送至窑式干馏机内，经高温热解炭化后制成生物炭；脱水污泥在干馏机内热解过程中产生的干馏气体经净化后，可直接送入干馏机燃烧室进行燃烧，为干馏机提供部分燃料；整个工艺中回收的油分均可送入干馏机燃烧室作为燃料燃烧，水分可作为调质釜所需水源进行回用。

本发明工艺通过化学调质-真空脱水-干馏，可一次性将油泥制成可用于改良土壤的生物炭、油分和水分，干化工序分两部分：一为化学调质后静置（或捣振静置）分离油水混合液，二为真空高温脱水；之后将脱水后的油泥送至干馏机进行干馏，制成生物炭，用于土壤改良或水体净化。本发明杜绝了二噁英的生成，实现资源化利用油泥，可彻底将油泥变废为宝，无任何二次污染，降低油泥处置成本，利用前景广阔。

本发明极大提高了含油污泥的脱水率和油回收率，彻底实现了含油污泥的资源化利用。本技术适用于处理各种含油污泥，且运行成本低，具有很好的经济效益。

附图说明

图1是本发明的具体应用实例流程图；

图2是本发明中落地油泥调质罐示意图。

标号说明：

药剂罐1，落地油泥调质罐2，非落地油泥调质罐3，真空脱水机4，冷凝器5，混合液离心分离器6，油分储存罐7，水分储存罐8，螺旋输送机9，干馏炉10，冷却器11，干馏气体净化装置12，搅拌器13，振捣器14，油水混合液出液口15，油泥进料口16，伴热装置17，油泥出口18，螺杆泵19，脱硫除尘器20，余热锅炉21。

具体实施方式

如图1所示，是本发明的应用实例流程图。

本发明采用的系统，由调质罐、混合液离心分离器6、真空脱水机4、冷凝器5、螺旋输送机9、干馏炉10、冷却器11和干馏气体净化装置12组成。

调质罐分为落地油泥调质罐2和非落地油泥调质罐3两种。落地油泥调质罐2和非落地油泥调质罐3中都装有搅拌器13和伴热装置17（具体可采用蒸汽伴热装置），配合图2所示，落地油泥调质罐2中还装有振捣器14（具体可采用立式振捣器）。落地油泥调质罐2和非落地油泥调质罐3的顶部都开设油泥进料口16，落地油泥调质罐2和非落地油泥调质罐3的上部都开设油水混合液出液口15，落地油泥调质罐2和非落地油泥调质罐3的下部都开设油泥出口18。

落地油泥调质罐2和非落地油泥调质罐3上部的油水混合液出液口15一起接至混合液离心分离器6的顶部入口，混合液离心分离器6的上部出口接至油分储存罐7，混合液离心分离器6的下部出口接至水分储存罐8。

落地油泥调质罐2和非落地油泥调质罐3下部的油泥出口18通过螺杆泵19接至真空脱水机4，真空脱水机4上部的气体出口接至冷凝器5，真空脱水机4下部的油泥出口通过螺旋输送机9接至干馏炉10。

冷凝器5下部的液相出口接至混合液离心分离器6，冷凝器5上部的气相出口接至干馏炉10的燃烧室。

干馏炉10上部的干馏气体出口接至干馏气体净化装置12，干馏气体净化装置12中装有除尘循环水管道和脱硫循环水管道，干馏气体净化装置12的出口再接至干馏炉10的燃烧室。干馏炉10上部的烟气出口接至脱硫除尘器20，脱硫除尘器20的出口接大气（排放），为了充分利用资料，本发明在干馏炉10上部的烟气出口与脱硫除尘器20之间可以增加余热锅炉21，余热锅炉21的蒸汽口再接到伴热装置17。干馏炉10下部的碳化污泥出口接至冷却器11（具体可采用斜式套管冷却器）。

本发明应用实例所使用的部分设备参数如下：

（1）落地油泥调质罐2

容积为15m³，伴热蒸汽温度为180℃，罐内物料温度保持在65℃～70℃。

（2）真空脱水机4

容积为8m³，每批可处理含油污泥5 m³；操作压力（表压）为-0.098MPa；物料加热温度为160℃。

（3）窑式干馏炉10

总热负荷：30万Kcal/h，干馏温度为750℃～900℃。

本发明的工艺步骤是：

第一步，通过污泥螺杆泵将含油污泥从堆场送至生产区内，通过油泥进料口16送入落地油泥调质罐2和非落地油泥调质罐3，通过伴热装置17提高含油污泥的流动性，降低其粘度。实际操作时罐内油泥温度保持在50℃～75℃范围内，以保证油泥在调质过程中具有最佳的调质温度和最佳的流动性。

对不同批次油泥组分需要进行检测，并通过实验确定调质剂的配比。每升油泥调质剂的组分为：破乳剂SP 200～300mg/L，絮凝剂（明矾400～650mg/L，阳离子聚丙烯酰胺20～50mg/L），水100～300g/L。

第二步，按实验配比调配调质剂。通过药剂泵将调质剂从药剂罐1经油泥进料口16输送至落地油泥调质罐2和非落地油泥调质罐3，利用搅拌器13搅拌均匀。

落地油泥调质罐2中通过振捣器14，可加快油-水-泥三相分离，非落地油泥调质罐3内物料搅拌均匀后静置6h即可实现油-水-泥三相分离。

第三步，油-水-泥三相分离后，落地油泥调质罐2和非落地油泥调质罐3内上部的油水混合液通过出液口15流出，分离出的油水混合液经混合液离心分离器6分离为油分和水分，分别送至油分储存罐7和水分储存罐8。

第四步，落地油泥调质罐2和非落地油泥调质罐3内下部的物料（油泥）通过油泥出口18再经螺杆泵19输送至真空脱水机4内。真空脱水机以导热油为热源，采用的热源温度为220℃，脱水机真空度为-0.098MPa，在真空高温条件下油泥内部剩余水分和部分油分被烘出，烘出的气体经冷凝器5冷却收集后获得油水混合液，油水混合液由下部的液相出口流至混合液离心分离器6，再分离为油分和水分。

单个调质罐储存体积为15m³，调质罐侧面上部出液口15安装于容积10m³刻度线上方10cm处，出液口15管道斜朝上，与水泵直接连接，可将调质罐内分离出的油水混合液直接抽出罐体，出液口15管道泵的开关与调质罐的液位联动；罐体液位采用超声波液位计自动计量。

第五步，脱水后的油泥送至干馏机进料仓，之后油泥通过螺旋输送机9送至干馏炉10内进行干馏。

第六步，干馏炉10采用窑式干馏炉，连续生产，干馏温度为750℃～900℃；干馏室压力为-20Pa～+20Pa℃。

油泥在干馏炉10内经高温干馏后，其有机物分解为甲烷、乙烯、丙烯等干馏气体，干馏气体经干馏气体净化装置12净化处理后送入干馏炉10燃烧室作为燃料使用。

剩余污泥经碳化为生物炭，生物炭的固定碳含量>20%，生物炭出干馏炉温度为350℃～400℃，生物炭经斜式套管冷却器11冷却后，温度可降至40℃～45℃，可作为土壤改良剂使用。

干馏炉10烟气可通过余热锅炉21产生蒸汽，蒸汽用于调理罐的伴热，余热回收后的烟气经脱硫除尘器20后达标排放。

在此针对不同批次的含油污泥，列举两个应用实例。

实例一：

落地油泥：含油量14.5%，含水量19%，其它固形物含量66.5%。处理量为10m³（密度1.5t/m³）。

首先通过污泥螺杆泵将10 m³落地油泥从堆场送至调质罐内，调质罐伴热蒸汽温度为180℃，罐内物料温度保持在65℃～70℃；调质剂组分为：破乳剂SP 2Kg，明矾4Kg，阳离子聚丙烯酰胺0.2Kg，清水1000Kg；将调质剂打入调质罐内，搅拌60分钟，之后启动振捣器捣振30分钟；振捣完成后物料静置60分钟，启动水泵抽取调质罐上部的油水混合液，获得混合液3850Kg,混合液送至离心分离器进行分离；调质罐下部的油泥经螺杆泵送至真空脱水机内进一步干化，脱水机每批次进料5 m³，每次进料30分钟；真空脱水机内物料温度为160℃，真空度为-0.098MPa，每批次烘干时间4h；脱水机烘出的气体经冷凝回收后总共获得油水混合液1380Kg,混合液送至离心分离器进行分离；真空脱水机内剩余的干化油泥经溜管送至干馏机料仓，再通过螺旋输送机送至干馏炉内进行连续干馏；干馏炉燃烧室温度为800℃；油泥干馏获得5.8t生物炭。

实例二：

罐底油泥：含油量53%，含水量25%，其它固形物含量22%。处理量为10m³（密度1.7t/m³）。

首先通过污泥螺杆泵将10 m³罐底油泥从堆场送至调质罐内，调质罐伴热蒸汽温度为180℃，罐内物料温度保持在55℃～65℃；调质剂组分为：破乳剂SP 3Kg，明矾6Kg，阳离子聚丙烯酰胺0.5Kg，清水2000Kg；将调质剂打入调质罐内，搅拌60分钟后静置6h，启动水泵抽取调质罐上部的油水混合液，获得混合液8590Kg,混合液送至离心分离器进行分离；调质罐下部的油泥经螺杆泵送至真空脱水机内进一步干化，脱水机每批次进料5 m³，每次进料30分钟；真空脱水机内物料温度为160℃，真空度为-0.098MPa，每批次烘干时间4h；脱水机烘出的气体经冷凝回收后总共获得油水混合液2250Kg,混合液送至离心分离器进行分离；真空脱水机内剩余的干化油泥经溜管送至干馏机料仓，再通过螺旋输送机送至干馏炉内进行连续干馏；干馏炉燃烧室温度为850℃；油泥干馏获得3.4t生物炭。

以罐底油泥为例计算经济效益。

本工艺处理罐底油泥的成本为1200元/吨，处理油泥可收费2500元/吨，产品生物炭销售收入120元/吨，则处理罐底油泥收益为1420元/吨。以处置罐底油泥规模10000吨/年为例，每年可获得净利润1420万元，经济效益明显。

以上仅为本发明的一个具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims

1.一种针对含油污泥深度资源化利用的工艺，其特征在于步骤是：

第一步，通过污泥螺杆泵将含油污泥从堆场送至生产区内的调质罐内，调质罐分为两种：落地油泥调质罐和非落地油泥调质罐，每个调质罐均装有伴热装置；

第二步，将调质剂从药剂罐输送至调质罐，搅拌均匀，落地油泥调质罐装有振捣器，加快实现油-水-泥三相分离，非落地油泥调质罐内物料搅拌均匀后静置6小时即实现油-水-泥三相分离；

第四步，调质罐内下部的油泥经螺杆泵输送至真空脱水机内，真空脱水机以导热油为热源，在真空高温条件下油泥内部剩余水分和部分油分被烘出，烘出的气体经冷凝器冷却收集后获得油水混合液，油水混合液经混合液离心分离器分离为油分和水分；

第六步，油泥在干馏炉内经高温干馏后，其有机物分解为干馏气体，干馏气体经净化处理后送入干馏炉燃烧室作为燃料使用，剩余污泥经碳化为生物炭，干馏炉烟气经脱硫除尘后达标排放。

2.如权利要求1所述的一种针对含油污泥深度资源化利用的工艺，其特征在于：所述第一步，调质罐装有蒸汽伴热装置，罐内油泥温度保持在50℃～75℃范围内。

3.如权利要求1所述的一种针对含油污泥深度资源化利用的工艺，其特征在于：所述第二步，每升油泥调质剂的组分为：破乳剂SP 200～300mg/L，明矾400～650mg/L，阳离子聚丙烯酰胺20～50mg/L，水100～300g/L。

4.如权利要求1所述的一种针对含油污泥深度资源化利用的工艺，其特征在于：所述调质罐的单个储存体积为15m³，调质罐侧面上部出液口安装于容积10m³刻度线上方10cm处，出液口管道斜朝上，与水泵直接连接，将调质罐内分离出的油水混合液直接抽出罐体，出液口管道泵的开关与调质罐的液位联动；罐体液位采用超声波液位计自动计量。

5.如权利要求1所述的一种针对含油污泥深度资源化利用的工艺，其特征在于：所述第四步，真空脱水机采用的热源温度为220℃，脱水机真空度为-0.098MPa。

6.如权利要求1所述的一种针对含油污泥深度资源化利用的工艺，其特征在于：所述第四步，真空脱水机烘出的气体经冷凝器冷却后气体送至干馏炉的燃烧室。

7.如权利要求1所述的一种针对含油污泥深度资源化利用的工艺，其特征在于：所述第五步，干馏炉采用窑式干馏炉，连续生产，干馏温度为750℃～900℃；干馏室压力为-20Pa～+20Pa℃；生物炭的固定碳含量>20%，生物炭出干馏炉温度为350℃～400℃，经斜式套管冷却器冷却后，温度可降至40℃～45℃。

8.如权利要求1所述的一种针对含油污泥深度资源化利用的工艺，其特征在于：所述第六步，干馏炉烟气通过余热锅炉产生蒸汽，蒸汽用于调理罐的伴热，余热回收后的烟气经脱硫除尘后达标排放。

9.一种针对含油污泥深度资源化利用的系统，其特征在于：由调质罐、混合液离心分离器、真空脱水机、冷凝器、螺旋输送机、干馏炉、冷却器和干馏气体净化装置组成；调质罐分落地油泥调质罐和非落地油泥调质罐两种，调质罐中装有搅拌器和伴热装置，落地油泥调质罐中还装有立式振捣器，调质罐的顶部开设油泥进料口、上部开设油水混合液出液口、下部开设油泥出口；调质罐上部的油水混合液出液口接至混合液离心分离器的顶部入口，混合液离心分离器的上部出口接至油分储存罐，混合液离心分离器的下部出口接至水分储存罐；调质罐下部的油泥出口通过螺杆泵接至真空脱水机，真空脱水机上部的气体出口接至冷凝器，真空脱水机下部的油泥出口通过螺旋输送机接至干馏炉；冷凝器下部的液相出口接至混合液离心分离器，冷凝器上部的气相出口接至干馏炉的燃烧室；干馏炉上部的干馏气体出口接至干馏气体净化装置，干馏气体净化装置中装有除尘循环水管道和脱硫循环水管道，干馏气体净化装置的出口再接至干馏炉的燃烧室，干馏炉上部的烟气出口接至脱硫除尘器，干馏炉下部的碳化污泥出口接至冷却器。

10.如权利要求9所述的一种针对含油污泥深度资源化利用的系统，其特征在于：所述干馏炉上部的烟气出口通过余热锅炉接至脱硫除尘器，余热锅炉的蒸汽口接到伴热装置。