CN106746417A - 一种油基泥浆的处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污泥处理领域，具体涉及一种油基泥浆的处理装置，包括前处理系统、热解脱附系统、冷凝和油水分离系统、蒸汽发生器、燃气系统、烟气处理系统和水处理设备；所述前处理系统包括：异物分选系统、调质反应系统和三相分离机；所述热解脱附系统与三相分离机相连，包括，互相隔开的外加热区和内加热区，尾气出口管、油气混合物出口管，内加热区通过蒸汽管道与蒸汽发生器相连；所述冷凝和油水分离系统包括，喷淋装置和油水分离器，所述油水分离器的出水口与水处理设备相连；所述燃气系统包括，无烟化燃烧装置、连接无烟化燃烧装置与外加热区的第一输气管道和连接无烟化燃烧装置与不凝气出口的进气管道。

Description

一种油基泥浆的处理装置
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，具体涉及一种油基泥浆的处理装置。
背景技术
随着页岩气、致密气等非常规油气开发过程，含油污泥的使用规模逐渐增加。含油污泥具有良好的流变性能、滤失控制性能及润滑性等优点，但钻井过程中，固控循环系统产生的含油污泥和岩屑混合物（简称油基钻屑）的处理成为了一个巨大的环保难题。在含油污泥循环过程中，振筛机、除砂器、除泥器、离心机等设备会不断产生不同粒度的岩屑和泥浆的混合物，矿物油含量超过20%，属于特殊危险废物，进入自然环境中将导致严重的土壤和地下水污染事故，对生态环境造成严重的破坏，直接对人类健康产生危害，因此，开发对废弃含油污泥合理的处理技术成为国内急需解决的问题。目前国内成熟的是采用LRET技术，即对油基钻屑进行机械分离——加热——回收脱附药剂循环使用，缺点是设备投资较高，处理药剂价格昂贵。设备占地面积较大，不易实现随钻处理。
近年来，某些油田公司采用微生物处理技术处理油基钻屑，是利用微生物细菌对油基钻屑进行土壤可耕作式功能修复和改善，利用微生物分解油基钻屑中的石油烃类和其他有机物，但这种方法缺点是处理时间长，不易实现大规模化。多年来，国内一直没有一个技术与经济可行的“含油污泥”处理方法和装置。
近年来，有油田采用热脱附技术对含油污泥进行处理，是指在绝氧加热条件下将岩屑中的绝大部分液相分离冷凝后回收，从而实现钻屑与油分离的目的。
中国发明专利公开说明书CN104402192A公开了一种废弃含油污泥的无害化处理方法及设备，包括将含油污泥与辅助混配剂混合后，经过搅拌-造型-焚烧，得到蒸汽、烟气和渣料。该发明的稳定性差，增加焦化装置的操作符合负荷，不能很好的提取含油污泥的油分。
中国发明专利公开说明书CN103773408A公开了一种含油污泥钻井废弃物中同步回收含油污泥和油基处理回收工艺。其步骤为离心分离过程、药剂常温深度脱附回收含油污泥过程和含油药剂混合蒸馏-冷凝药剂回用过程。该过程化学药剂的使用量会促使二次处理，一定量的热能损耗。
发明内容
本发明的目的，是为了解决背景技术中的问题，提供一种将含油污泥中的可用资源回收利用并达到无害化处理的含油污泥的处理装置。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种油基泥浆的处理装置，包括前处理系统、热解脱附系统、冷凝和油水分离系统、蒸汽发生器、燃气系统、烟气处理系统和水处理设备；
所述热解脱附系统与三相分离机相连，包括，互相隔开的外加热区和内加热区，所述外加热区设置有与烟气处理系统相连的尾气出口管、所述内加热区设置有与冷凝和油水分离系统相连的油气混合物出口管，内加热区通过蒸汽管道与蒸汽发生器相连；
作为优选，所述热解脱附系统的内加热区内设置物料导流机构，用以引导污泥在热解脱附系统内移动和内外翻滚。
作为优选，所述热解脱附系统包括一级热解脱附炉和二级热解脱附炉，所述一级热解脱附炉和二级热解脱附炉的外加热区和内加热区分别相连通，设立两级热解脱附炉可以有效增加污泥在热解脱附系统内的停留时间，提高处理效果。
作为优选，所述前处理系统包括：依次连接的异物分选系统、调质反应系统和三相分离机；所述冷凝和油水分离系统包括，喷淋装置和油水分离器，所述油水分离器的出水口与水处理设备相连，所述喷淋装置设置有与无烟化燃烧装置相连的不凝气出口；所述燃气系统包括，无烟化燃烧装置、连接无烟化燃烧装置与外加热区的第一输气管道和连接无烟化燃烧装置与不凝气出口的进气管道。
通过上述装置，含油污泥首先经过前处理系统分选、调质，分离出来的油送入储油罐回收；分离出来的水送入异物分选系统回用或送入水处理设备处理；分离出来的固相产物为预处理污泥；预处理后的污泥含水率在20%以下，含固率60%以上，无需再进行深度脱水，可直接进行深度无害化处理；分离后回收油纯度在95%以上，可送入炼油厂进行炼化回用；随后固相产物进入热解脱附系统，通过外加热区和内加热区的双重加热作用，可以同时实现热传导、热辐射和热对流的三重作用，使物料能够受热均匀并被加热，将包裹或吸附在物料上无法通过机械分离的油份在“热”的作用下被脱附和分离出来，完成热解脱附过程，最终固相产物含油率<0.3%，含水率<1%。在热解脱附时，产生的油气混合物，从油气混合物出口管进入冷凝和油水分离系统采用水喷淋的方式进行冷凝，冷凝温度控制在40℃-60℃，得到回收液和不凝气体；回收液进行油、水分离得到回收油和水，分离出来的回收油送入储油罐回收；不凝气体送入无烟化燃烧装置再次燃烧利用，无烟化燃烧装置产生的高温气体用以热解脱附系统的加热，整个装置对资源的利用率高，产物环保性强。
作为优选，所述燃气系统还包括用以给蒸汽发生器供热的第二输气管道，将无烟化燃烧装置产生的高温气体进一步用于蒸汽发生器产生过热蒸汽，提高热量利用率。
作为优选，所述烟气处理系统包括，依次连接的活性炭喷射器、布袋除尘器和喷淋洗涤塔，用以达到尾气排放标准。
作为优选，所述异物分选系统包括，震动筛和热水喷射装置。
作为优选，所述热解脱附系统与烟气处理系统之间设置有换热器，所述换热器内设置有导热油，用以降低尾气温度，以保护布袋除尘器。
作为优选，所述换热器设置有用以给调质反应系统供热的第一导热管，将调质反应系统内的污泥加热至160～180℃提高加热效果。
作为优选，所述换热器设置有用以给异物分选系统中的热水喷射装置供热的第二导热管。
作为优选，所述含油污泥的处理装置还包括包装袋气化炉，所述包装袋气化炉设置有与所述无烟化燃烧装置相连通的烟气出口管。
综上所述，本发明的有益效果：
① 本发明所述的一种油基泥浆的处理装置，采用内外加热的热解脱附法，热效能高，处理效果彻底，并且在工艺中充分利用热解气热值，彻底脱除油泥中无法机械分离的油及调质剂，分解大分子有机物以无机炭形式保留，最终产品具有广泛的再利用途径。
② 本发明所述的一种油基泥浆的处理装置，对环境友好，无有毒害气体排放，有效控制二噁英产生。
③ 本发明所述的一种油基泥浆的处理装置与传统的油泥处理技术相比，在大大提高处理效率和效果的基础上，大大减低了投资和运营成本，同时回收了废物中所有的可利用资源，实现了油气田油基钻屑废物的无害化和资源化处理、处置的目标。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中热解脱附系统的结构示意图；
图3是本发明实施例2的示意图；
图4是本发明实施例3的示意图；
图5是本发明实施例4的示意图。
具体实施方式
以下具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
下面结合附图以实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
根据图1～图2所示，一种油基泥浆的处理装置，包括前处理系统、热解脱附系统4、冷凝和油水分离系统5、蒸汽发生器6、燃气系统、烟气处理系统8和水处理设备9；
前处理系统包括：依次连接的异物分选系统1、调质反应系统2和三相分离机3，异物分选系统1包括，震动筛1a和热水喷射装置1b；
热解脱附系统4与三相分离机3相连，包括，互相隔开的外加热区41和内加热区42，外加热区41设置有与烟气处理系统8相连的尾气出口管46、内加热区42设置有与冷凝和油水分离系统5相连的油气混合物出口管47，内加热区42通过蒸汽管道48与蒸汽发生器6相连；热解脱附系统4的内加热区42内设置物料导流机构43，用以引导污泥在热解脱附系统4内移动和内外翻滚；
热解脱附系统4包括一级热解脱附炉44和二级热解脱附炉45，一级热解脱附炉44和二级热解脱附炉45的外加热区41和内加热区42分别相连通
冷凝和油水分离系统5包括，喷淋装置51和油水分离器52，油水分离器52的出水口与水处理设备9相连，喷淋装置51设置有与无烟化燃烧装置7相连的不凝气出口511；
燃气系统包括，无烟化燃烧装置7、连接无烟化燃烧装置7与外加热区41的第一输气管道71和连接无烟化燃烧装置7与不凝气出口511的进气管道72；
烟气处理系统8包括，依次连接的活性炭喷射器81、布袋除尘器82和喷淋洗涤塔83。
装置使用时主要包括以下步骤，
a前置处理：包括分选、调质和初步分离：
分选：将含油污泥通过异物分选系统1进行处置，异物分选系统1包括，震动筛和热水喷射装置以洗去砂石和碎石表面油污，分选出粒径大于5mm的大颗粒杂质单独堆放，液态含油污泥经预热、均质后送入调质反应系统2，通过分选作用可保护调质反应系统2免受进料变化的影响；
调质：调质反应系统2在隔绝外部空气的情况下，通过热源对含油污泥通过外热式加热至160～180℃，通过物化方式对污泥进行调质，初步降低污泥的含水率减少热解脱附成本；
初步分离：调质结束后的污泥送入三相分离机3，实现油-固-水的三相分离，分离出来的油送入储油罐回收；分离出来的水送入异物分选系统1回用或送入水处理设备9处理；分离出来的固相产物为预处理污泥；
b热解脱附：将步骤a中初步分离得到的预处理污泥送入热解脱附系统4内，热解脱附系统4包括互相隔开的外加热区41和内加热区42，预处理污泥输入到内加热区42内，同时内加热区42内通入来自蒸汽发生器6的过热蒸汽用以对预处理污泥进行内部直接加热，过热蒸汽温度为300～600℃，外加热区41内通入来自无烟化燃烧装置7产生的高温气体，高温气体温度为700℃以上，用以对预处理污泥进行外部间接加热；热解脱附系统4的内加热区42内设置物料导流机构43，导流机构43为无轴螺旋绞龙，用以引导污泥在热解脱附系统4内移动的同时使得污泥的内外层互相翻滚以达到均匀受热的目的，热解脱附系统4包括一级热解脱附炉44和二级热解脱附炉45，一级热解脱附炉44和二级热解脱附炉45的外加热区41和内加热区42分别相连通；预处理污泥在内加热区42内处理后得到最终固相产物和气相产物，高温气体经过外加热区41后成为尾气；
c冷凝和油水分离：收集步骤a和步骤b中产生的气相产物，送入分离装置5采用水喷淋的方式进行冷凝，冷凝温度控制在40℃～60℃，得到回收液和不凝气体；回收液进行油、水分离得到回收油和水，分离出来的回收油送入储油罐回收；分离出来的水送入分离装置5回用或送入水处理设备9处理；
d可燃气利用：将步骤c中产生的不凝气体送入无烟化燃烧装置7进行燃烧处理，燃烧温度为1100～1200℃，无烟化燃烧装置7内还通入天然气与不凝气体混合后共同完成燃烧；
e烟气处理：将步骤b产生的尾气送入烟气处理系统8，经处理后排放，烟气处理系统8包括，活性炭喷射器、布袋除尘器和喷淋洗涤塔，脱除尾气中酸性气体、粉尘、二噁英、重金属等有害成分，确保最终烟气无害化后达标排放。
通过该工艺处理油基污泥，中间产物的不凝气体在无烟化燃烧装置7燃烧后充分利用热值，分离的油分主要为轻质油品可回收作为燃料，实现资源化利用，产生的水部分回用到系统内，其他的经过处理后达到国家一级B标准排放。处理后的最终固相产物含油率为<0.3%，含水率<1%；尾气经过烟气处理系统8处理后达到GB18484标准排放。
实施例2：
与上述实施例1不同之处在于，根据图3所示，燃气系统还包括用以给蒸汽发生器6供热的第二输气管道73，使得无烟化燃烧装置7燃烧产生的高温气体分成两股一股送入蒸汽发生器6用以产生过热蒸汽，另一股送入热解脱附系统4的外加热区41内用以外部间接加热。
实施例3：
与上述实施例1不同之处在于，根据图4所示，热解脱附系统4与烟气处理系统8之间设置有换热器10，换热器10内设置有导热油。换热器10设置有用以给调质反应系统2供热的第一导热管101。换热器10设置有用以给异物分选系统1中的热水喷射装置1b供热的第二导热管102。
实施例4：
与上述实施例1不同之处在于，根据图5所示，含油污泥的处理装置还包括包装袋气化炉11，包装袋气化炉11设置有与无烟化燃烧装置7相连通的烟气出口管111，油污泥包装袋直接送入包装袋气化炉11，在600～650℃的无氧条件下加热炭化30min～45min，得到可燃气体和固体残渣，将产生的可燃性气体送入无烟化燃烧装置，将固体残渣投入前置处理步骤中分选阶段的含油污泥内，固体残渣中油分含量极少，其混到未经处理的含油污泥中后能起到降低含油污泥中含油量的作用，有利于热解脱附时油分的充分析出。

Claims (10)

1.一种油基泥浆的处理装置，其特征在于，包括前处理系统、热解脱附系统（4）、冷凝和油水分离系统（5）、蒸汽发生器（6）、燃气系统、烟气处理系统（8）和水处理设备（9）；
所述热解脱附系统（4）与三相分离机（3）相连，包括，互相隔开的外加热区（41）和内加热区（42），所述外加热区（41）设置有与烟气处理系统（8）相连的尾气出口管（46）、所述内加热区（42）设置有与冷凝和油水分离系统（5）相连的油气混合物出口管（47），内加热区（42）通过蒸汽管道（48）与蒸汽发生器（6）相连。
2.根据权利要求1所述的一种油基泥浆的处理装置，其特征在于，所述热解脱附系统（4）的内加热区（42）内设置物料导流机构（43），用以引导污泥在热解脱附系统（4）内移动和内外翻滚。
3.根据权利要求2所述的一种油基泥浆的处理装置，其特征在于，所述热解脱附系统（4）包括一级热解脱附炉（44）和二级热解脱附炉（45），所述一级热解脱附炉（44）和二级热解脱附炉（45）的外加热区（41）和内加热区（42）分别相连通。
4.根据权利要求3所述的一种油基泥浆的处理装置，其特征在于，所述前处理系统包括：依次连接的异物分选系统（1）、调质反应系统（2）和三相分离机（3）；
所述冷凝和油水分离系统（5）包括，喷淋装置（51）和油水分离器（52），所述油水分离器（52）的出水口与水处理设备（9）相连，所述喷淋装置（51）设置有与无烟化燃烧装置（7）相连的不凝气出口（511）；
所述燃气系统包括，无烟化燃烧装置（7）、连接无烟化燃烧装置（7）与外加热区（41）的第一输气管道（71）和连接无烟化燃烧装置（7）与不凝气出口（511）的进气管道（72）。
5.根据权利要求4所述的一种油基泥浆的处理装置，其特征在于，所述燃气系统还包括用以给蒸汽发生器（6）供热的第二输气管道（73）。
6.根据权利要求5所述的一种油基泥浆的处理装置，其特征在于，所述烟气处理系统（8）包括，依次连接的活性炭喷射器（81）、布袋除尘器（82）和喷淋洗涤塔（83）。
7.根据权利要求6所述的一种油基泥浆的处理装置，其特征在于，所述异物分选系统（1）包括，震动筛（1a）和热水喷射装置（1b）。
8.根据权利要求7所述的一种油基泥浆的处理装置，其特征在于，所述热解脱附系统（4）与烟气处理系统（8）之间设置有换热器（10），所述换热器（10）内设置有导热油，所述换热器（10）设置有用以给调质反应系统（2）供热的第一导热管（101）。
9.根据权利要求8所述的一种油基泥浆的处理装置，其特征在于，所述换热器（10）设置有用以给异物分选系统（1）中的热水喷射装置（1b）供热的第二导热管（102）。
10.根据权利要求9所述的一种油基泥浆的处理装置，其特征在于，还包括包装袋气化炉（11），所述包装袋气化炉（11）设置有与所述无烟化燃烧装置（7）相连通的烟气出口管（111）。
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