CN105693055B - 一种油泥分质‑气化资源化利用的方法 - Google Patents

Abstract

一种油泥分质‑气化资源化利用的方法，采用油泥减量化、干化‑分质一体化处理、高温水煤浆气化耦合技术对含油污泥进行无害化处理及资源化利用。其可避免传统油泥提油过程存在的高耗能、高二次污染、分离油品质差等弊端。使用多段炉对高含油污泥进行干化脱水，汽柴油多级多段分馏提油，剩余重质油及泥沙无需经复杂及高能耗分离，直接进行高温气化无害化处理，产生热量以合成气为载体利用，实现油泥中有效油份的回收及能量的利用，通过多段炉分质分离及气化耦合处理使高能耗的油泥热处理过程达到能量自足并同时生产汽柴油、合成气等资源，真正实现油泥的资源化利用及无害化处理，并做到经济可持续发展。

Description

一种油泥分质-气化资源化利用的方法

技术领域

本发明属于含油污泥处理技术领域，具体涉及一种油泥分质-气化资源化利用的方法。

背景技术

含油污泥是一类含有石油等有机质与水、泥沙等组成的稳定胶状体系，其中的有机质除含有重质化原油、半成品渣油及成品油外还含油大量稠环芳烃及有害微生物，其对人体及环境危害巨大，已经被我国列为固体危险废弃物（HW08）项，必须经过有效处理无害化后才可排放。目前国内已有的处理含油污泥的方法，归纳起来有：焚烧法、焦化法、填埋法、地耕法、溶剂萃取法、含油污泥综合利用、固化法、化学破乳法及生物治理等。这些方法均存在处理油泥综合成本高、设备投资大、资源回收率低、二次污染严重，经济性较差，难以大面积推广。因此，如何能尽可能减少油泥分离处理工艺、将其中的石油类资源充分利用、油泥深度无害化处理并能实现油泥处理经济产出，做到油泥处理良性可收益性发展就成为油泥处理的关键所在。

美国专利US4642715开发溶剂萃取-氧化处理组合的油泥处理工艺，处理后残渣可满足填埋环保要求，但存在溶剂使用量大、成本高、溶剂回收易造成二次污染等缺点。中国专利CN 1683262 使用常压蒸馏装置进行油泥中原油成分的分离，虽然设备投资小，工艺流程简单，但由于油泥中泥沙的存在，使得蒸馏分离过程中传质、传热困难，原油结焦严重，不能有效进行分离。中国专利CN102351389 将油泥作为焦化原料处理，虽然可以充分利用油泥中的原油资源，但对焦化装置冲击大，且对油泥中宝贵的石油资源炼焦也造成浪费。

油泥中，尤其是高含油的罐底泥中所含有的石油烃污染物主要为原油及老化原油，其分布与该产地的原油具有类似的沸程馏分。而其中的轻质油及柴油组分是价值最大也是最具分离价值的部分，而含有的重质组分如蜡质、沥青质组分其价值极低，分离后其利用及转换较为困难，不具备提取分质利用的价值。油泥资源化的关键在于使用最低的能耗及成本将其中有价值的轻质油及柴油组分进行分质分离，而将价值较低的蜡质及沥青质留于油泥中进行无害化处理。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种油泥分质-气化资源化利用的方法，克服传统油泥处理方法尤其是热解处理中存在的能耗高、易造成二次污染、资源利用率低、经济性差、大规模工业化困难、综合利用程度不高、油泥中高胶质重质油污染得不到无害化处理等问题，油泥进行化学调质处理后，在卧螺离心机中进行有效的可分离水的脱出，降低油泥的含水率及后续处理压力，分离出来的含油污水可进入污水处理系统处理，也可作为终端气化处理制浆水使用。经卧螺离心脱水后的油泥固态浆态化，进入多段炉分质系统中的上层干化段，利用后端分馏段及气化段的高热量合成气为热源对油泥进行干化脱水，干化后的油泥进入反应器的下部分馏段，利用后端高温气化的合成气为热载体进行分馏提取，控制反应温度及气体流速使油泥中沸程＜350℃的高价值汽柴油组分进行分馏分离，同时在该温度段，由于重质油的粘滞作用，分离油气含尘量极低，可达到使用要求。经分质处理后的含有重质油的油泥掺渣，作为气化原料在分散剂作用下，与煤、水进行制浆，在气化炉内进行高温气化处理，将油泥中的低价值、难分离利用的重质油资源转化为合成气进而合成甲醇等化工原料，同时部分高温合成气经换热变热后作为热载体进入前端多段炉油泥分质系统中的干化段及分馏段，为其提供热量。从而实现油泥的分质分离能量净输出系统。通过油泥干化、多段炉分质分离及气化耦合处理使传统的能耗极高的油泥热处理分质分离过程达到自足并同时生产汽柴油、合成气等资源，真正实现油泥的资源化利用及无害化处理，并做到经济可持续发展。

具有工艺简单、工业应用经济性优良、可实现油泥中汽柴油组分分级分馏提取并实现完成资源化利用及彻底无害化处理的油泥处置方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种油泥分质-气化资源化利用的方法，包括以下步骤：

1）将经化学调质离心脱水减量化处理后的油泥，作为油泥分质-气化处理的物料；

2）将物料送入干化-分质利用一体化反应器多段炉的上方料斗，并通过喂料螺旋机及料管进入多段炉的干化段，物料在炉内耙齿推力及耙臂的转动作用下，在具有加热功能的金属炉层表面上均匀发生翻动及向心及离心运动，根据炉盘的公母决定物料的运动方向，由干化段→汽油提取段→柴油提取段依次下移；

3）物料在干化段时，与油气分离器出口的低温合成气进行热交换，控制干化段温度在100～150℃去除水分完成干化过程；

4）干化后的物料向下移动进入汽油提取段后，与气化炉出口的高温合成气进行热交换，控制合成气的进量使物料加热至150～250℃，完成汽油分馏提取过程，分馏得到的油气进入汽油冷凝器进行油气分离，分离后的汽油收集，降温后的低温合成气进入干化段利用；

5）汽油分馏后的物料向下移动进入柴油提取段后，与气化炉出口的高温合成气进行热交换，控制合成气的进量使物料加热至250～350℃，完成柴油分馏提取过程，分馏得到的油气进入柴油冷凝器进行油气分离，分离后的柴油收集，降温后的低温合成气进入干化段利用；

6）经过分质提取汽柴油后的油泥残渣含有重质油、蜡质及沥青质组分及泥沙，无需经过冷却，直接与原料煤混合进入水煤浆制浆工段制备为含重质油泥水煤浆后进入气化炉进行高温气化反应，得到高温合成气及灰渣。高温合成气作为热载体进入干化-分质一体多段炉反应器利用，灰渣填埋或制水泥。

所述的多段炉为具有耙臂、耙齿、多级金属盘、保温层、内热式燃烧器、固体物料进出口、气体物料进出口的密闭热处理设备。

所述的气化炉可为德士古气化炉、多元料浆气化炉、多喷嘴气化炉，也可为壳牌气化炉、鲁齐气化炉、恩德炉。

所述的汽油及柴油分馏提取段仅依靠自身分馏段惯性除尘，无需额外的除尘设备或油尘分离设备，即可得到满足要求的油品。

所述的作为热载体使用的合成气其温度为900～1100℃。

所述的油泥分质-气化资源化利用系统处理油泥无需外界提供热能。

所述的汽油分离器可为金属或陶瓷材质的以空气或水为冷凝介质的冷凝器。

本发明的有益效果是：

本发明以油泥掺配水煤浆气化资源化利用为终端处理方法，在油泥减量化的过程中使用新型多段炉对高含油污泥进行干化脱水、汽柴油多级多段分馏提油，剩余重质油及泥沙无需经复杂及高能耗分离，直接进行高温气化无害化处理，产生热量以合成气为载体利用，实现油泥中有效油份的回收及能量的利用，通过多段炉分质分离及气化耦合处理使高能耗的油泥热处理过程达到能量自足并同时生产汽柴油、合成气等资源，真正实现油泥系统分质处置、资源化利用及无害化处理。

1）系统集成，通过减量化处理及资源化利用可系统解决石油采、集、输、炼过程中形成的油泥排放问题，做到减量排放，无害处理；

2）资源利用率高、无二次污染，油泥中油气资源利用率大于99.8%，高温处理后剩余固体物实现完全无害化处理，无污染物转移，满足国际上最严格的排放标准，技术达到世界先进水平；

3）工艺简单、经济效益优良，油泥无需进行复杂的分离过程，处理工艺简单、利用煤化工行业成熟的水煤浆气化技术进行危废处理可节约煤炭资源，经济效益显著；对气化工艺及设备无不良影响，无需对现有设备进行改动，处理投资较低。

4）分质利用、资源集成效益显著，经过分质气化处理，将油泥中宝贵的汽柴油资源最大程度提取，同时难分离的重质油资源转化为合成气，实现对油泥中各类资源的合理分质利用，经济效益显著。

5）能量自平衡，处置过程无需外源供能，经济性良好。彻底改变传统油泥处理过程中高能耗的弊端，利用重质油泥气化热作为油泥分质能量，实现油泥处理系统能量的自足，极大的降低了油泥处理成本。

6）分质油品品质高、避免热解的弊端，传统热解提油，能耗大、油品缩合严重、资源损失大，分离油含灰量大，无法直接利用。油泥分质过程严格控制分馏温度段，仅分质提取高价值的汽柴油组分，避免过热使油泥发生大量的热解反应而造成的缩合成碳产气等油品损失，同时将重质油留存于油泥中增加了油泥的对飞灰的粘附性，降低了油品的含尘量，提高了分离油的品质。

本发明处理成本低廉、处理效率高、无二次污染、所需设备规模小、工业放大较容易，与传统油泥处理方法相比能最大限度的回收石油资源，经济与环保综合效益显著，具有较高的工业经济价值。

附图说明

图1是本发明油泥分质-气化资源化利用的工艺流程示意图。

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

以陕西北部某采油厂联合站原油沉降罐底的含油污泥为例，其初始含水量为40%，含有机质35%（其中沸点在350 ℃以下的汽柴油组分占12%，重油组分占13%），含泥量为25%，具体处理方法如下：

将经化学调质离心脱水减量化处理后的油泥，作为油泥分质-气化处理的物料；将物料送入干化-分质利用一体化反应器多段炉的上方料斗，并通过喂料螺旋机及料管进入多段炉的干化段，物料在炉内耙齿推力及耙臂的转动作用下，在具有加热功能的金属炉层表面上均匀发生翻动及向心及离心运动（根据炉盘的公母决定物料的运动方向），由干化段→汽油提取段→柴油提取段依次下移；

物料在干化段时，与油气分离器出口的低温合成气进行热交换，控制干化段温度在120℃去除水分完成干化过程；控制物料在干化段的停留时间使水分完全脱除后进入汽油提取段。

干化后的物料向下移动进入汽油提取段后，与气化炉出口的高温合成气进行热交换，控制合成气的进量使物料加热至150～250℃，完成汽油分馏提取过程，分馏得到的油气进入汽油冷凝器进行油气分离，分离后的汽油收集，降温后的低温合成气进入干化段利用；

汽油分馏后的物料向下移动进入柴油提取段后，与气化炉出口的高温合成气进行热交换，控制合成气的进量使物料加热至250～350℃，完成柴油分馏提取过程，分馏得到的油气进入柴油冷凝器进行油气分离，分离后的柴油收集，降温后的低温合成气进入干化段利用；

经过分质提取汽柴油后的油泥残渣含有重质油、蜡质及沥青质组分及泥沙，无需经过冷却，直接与原料煤混合进入水煤浆制浆工段制备浓度为60～61%的含重质油泥水煤浆后进入德士古气化炉在1300℃高温下进行气化反应，得到高温合成气及灰渣。高温合成气作为热载体进入干化-分质一体多段炉反应器利用，灰渣填埋或制水泥。

采用本实施例方法处理后的含油污泥中石油烃类等有机质回收率可达99.5%，并将包括高分子量胶质、蜡质及沥青质全部转化为合成气，汽柴油实现分级分质提取，总汽柴油回收率大于96%，处理后油泥达到《农用污泥中污染物控制的标准》（GB4284-84）中对污泥中的矿物油含量要求，并不含有害细菌，可直接进行填埋或制水泥使用。

实施例2

以陕西北部某采油厂落地油泥为例，其初始含水量为20%，含有机质55%（其中沸点在350 ℃以下的汽柴油组分占21%，重油组分占23%），含泥量为25%，具体处理方法如下：

将经化学调质离心脱水减量化处理后的油泥，作为油泥分质-气化处理的物料；将物料送入干化-分质利用一体化反应器多段炉的上方料斗，并通过喂料螺旋机及料管进入多段炉的干化段，物料在炉内耙齿推力及耙臂的转动作用下，在具有加热功能的金属炉层表面上均匀发生翻动及向心及离心运动（根据炉盘的公母决定物料的运动方向），由干化段→汽油提取段→柴油提取段依次下移；

物料在干化段时，与油气分离器出口的低温合成气进行热交换，控制干化段温度在100℃去除水分完成干化过程；控制物料在干化段的停留时间使水分完全脱除后进入汽油提取段。

干化后的物料向下移动进入汽油提取段后，与气化炉出口的高温合成气进行热交换，控制合成气的进量使物料加热至150～250℃，完成汽油分馏提取过程，分馏得到的油气进入汽油冷凝器进行油气分离，分离后的汽油收集，降温后的低温合成气进入干化段利用；

汽油分馏后的物料向下移动进入柴油提取段后，与气化炉出口的高温合成气进行热交换，控制合成气的进量使物料加热至250～350℃，完成柴油分馏提取过程，分馏得到的油气进入柴油冷凝器进行油气分离，分离后的柴油收集，降温后的低温合成气进入干化段利用；

经过分质提取汽柴油后的油泥残渣含有重质油、蜡质及沥青质组分及泥沙，无需经过冷却，直接与原料煤混合进入水煤浆制浆工段制备浓度为60～61%的含重质油泥水煤浆后进入多喷嘴气化炉在1350℃高温下进行气化反应，得到高温合成气及灰渣。高温合成气作为热载体进入干化-分质一体多段炉反应器利用，灰渣填埋或制水泥。

采用本实施例方法处理后的含油污泥中石油烃类等有机质回收率可达99.9%，并将包括高分子量胶质、蜡质及沥青质全部转化为合成气，汽柴油实现分级分质提取，总汽柴油回收率大于98%，处理后油泥达到《农用污泥中污染物控制的标准》（GB4284-84）中对污泥中的矿物油含量要求，并不含有害细菌，可直接进行填埋或制水泥使用。

Claims (8)

1.一种油泥分质-气化资源化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将经化学调质离心脱水减量化处理后的油泥，作为油泥分质-气化处理的物料；

2）将物料送入干化-分质利用一体化反应器多段炉的上方料斗，并通过喂料螺旋机及料管进入多段炉的干化段，物料在炉内耙齿推力及耙臂的转动作用下，在具有加热功能的金属炉层表面上均匀发生翻动及向心及离心运动，根据炉盘的公母决定物料的运动方向，由干化段→汽油提取段→柴油提取段依次下移；

3）物料在干化段时，与油气分离器出口的低温合成气进行热交换，控制干化段温度在100～150℃去除水分完成干化过程；

4）干化后的物料向下移动进入汽油提取段后，与气化炉出口的高温合成气进行热交换，控制合成气的进量使物料加热至150～250℃，完成汽油分馏提取过程，分馏得到的油气进入汽油冷凝器进行油气分离，分离后的汽油收集，降温后的低温合成气进入干化段利用；

5）汽油分馏后的物料向下移动进入柴油提取段后，与气化炉出口的高温合成气进行热交换，控制合成气的进量使物料加热至250～350℃，完成柴油分馏提取过程，分馏得到的油气进入柴油冷凝器进行油气分离，分离后的柴油收集，降温后的低温合成气进入干化段利用；

6）经过分质提取汽柴油后的油泥残渣含有重质油、蜡质及沥青质组分及泥沙，无需经过冷却，直接与原料煤混合进入水煤浆制浆工段制备为含重质油泥水煤浆后进入气化炉进行高温气化反应，得到高温合成气及灰渣,高温合成气作为热载体进入干化-分质一体多段炉反应器利用，灰渣填埋或制水泥。

2.根据权利要求1所述的一种油泥分质-气化资源化利用的方法，其特征在于，所述的油泥为罐底油泥或污水处理含油污泥，含油率大于10%。

3.根据权利要求1所述的一种油泥分质-气化资源化利用的方法，其特征在于，所述的多段炉为具有耙臂、耙齿、多级金属盘、保温层、内热式燃烧器、固体物料进出口、气体物料进出口的密闭热处理设备。

4.根据权利要求1所述的一种油泥分质-气化资源化利用的方法，其特征在于，所述的气化炉可为德士古气化炉或多元料浆气化炉或多喷嘴气化炉。

5.根据权利要求1所述的一种油泥分质-气化资源化利用的方法，其特征在于，所述的汽油及柴油分馏提取段仅依靠自身分馏段惯性除尘，无需额外的除尘设备或油尘分离设备，即可得到满足要求的油品。

6.根据权利要求1所述的一种油泥分质-气化资源化利用的方法，其特征在于，所述的作为热载体使用的合成气其温度为900～1100℃。

7.根据权利要求1所述的一种油泥分质-气化资源化利用的方法，其特征在于，所述的油泥分质-气化资源化利用系统处理油泥无需外界提供热能。

8.根据权利要求1所述的一种油泥分质-气化资源化利用的方法，其特征在于，所述的汽油分离器可为金属或陶瓷材质的以空气或水为冷凝介质的冷凝器。