CN106810038A - 一种油基泥浆的处理工艺 - 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工艺，包括以下步骤：a前置处理：包括分选、调质和初步分离；b热解脱附；c冷凝和油水分离；d可燃气利用；e烟气处理。通过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。
Description
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工艺。
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工艺。
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工艺，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进行处置，分选出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，通过分选作用可保护调质反应系统免受进料变化的影响；
调质：调质反应系统在隔绝外部空气的情况下，通过热源对含油污泥加热至50～180℃，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：在调质结束后的污泥送入三相分离机，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；
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内，所述热解脱附系统包括互相隔开的外加热区和内加热区，所述预处理污泥输入到内加热区内，同时内加热区内通入来自蒸汽发生器经过加热后的过热蒸汽作为内热源及保护介质，外加热区内通入来自无烟化燃烧装置产生的高温气体，用以对预处理污泥进行间接加热；预处理污泥在内加热区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后成为尾气；
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%；
C三相分离：收集步骤b中产生的气相产物，送入分离装置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回用或送入水处理设备处理；
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进行燃烧处理，燃烧产生的高温气体用以热解脱附系统的加热；
e烟气处理：将步骤b产生的尾气送入烟气处理系统，经处理达标后排放，所述烟气处理系统包括，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。
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，所述导流机构为无轴螺旋绞龙，用以引导污泥在热解脱附系统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。
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，所述步骤a中异物分选系统包括，震动筛和热水喷射装置以洗去砂石和碎石表面油污，分选阶段中单独堆放的大颗粒杂质的粒径为5mm。
作为优选，所述步骤d中不凝气体的燃烧温度为1100～1200℃，所述无烟化燃烧装置内的燃烧物质为不凝气体与柴油、天然气、回收油和生物质燃料中的一种或几种的混合物。
作为优选，所述步骤c中无烟化燃烧装置燃烧产生的热量分成两部分，一部分用于加热蒸汽发生器（6）产生的过热蒸汽，另一部分随着高温气体进入热解脱附系统（4）的外加热区（41）内用以间接加热。
作为优选，所述步骤b中用以内部直接加热的过热蒸汽温度为500～800℃，用以外部间接加热的高温气体温度为600℃以上。
作为优选，所述步骤a中用于调质的水中含有药剂，用以杀菌消毒。
作为优选，所述步骤a中调质阶段，通过换热器提供热源，所述换热器内设置有载热介质，所述换热器设置在热解脱附系统与烟气处理系统之间，通过热解脱附系统产生的尾气对换热器内的载热介质进行加热。
作为上述方案的优选，所述载热介质为导热油。
作为优选，所述步骤a中分选阶段，异物分选系统内也通入载热介质加热，加热温度在45℃～90℃。
作为优选，还包括含油污泥包装袋处理步骤，具体步骤为：将含油污泥包装袋直接送入包装袋气化炉，在600～650℃的无氧条件下加热气化10min～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。
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工艺，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工艺，对环境友好，无有毒害气体排放，有效控制二噁英产生。
③ 本发明所述的种含油污泥的处理工艺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工艺，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：在调质反应系统2中，通过热源对含油污泥加热至50～180℃，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的经过加热后的过热蒸汽作为内热源及保护介质，过热蒸汽温度为500～800℃，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600℃以上，用以对预处理污泥进行间接加热；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三相分离：收集步骤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，经处理达标后排放，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，步骤d中，无烟化燃烧装置7燃烧产生的热量分成两部分，一部分用于加热蒸汽发生器6产生的过热蒸汽，另一部分随着高温气体进入热解脱附系统4的外加热区41内用以间接加热。
实施例3：
与上述实施例2不同之处在于，根据图4所示，步骤a中调质阶段，通过换热器10提供热源，换热器10内设置有导热油，换热器10设置在热解脱附系统4与烟气处理系统8之间，通过热解脱附系统4产生的尾气对换热器10内的导热油进行加热，步骤a中分选阶段，异物分选系统1内也通入导热油加热，加热温度在45℃～90℃。
实施例4：
与上述实施例3不同之处在于，根据图5所示，还包括含油污泥包装袋处理步骤，具体步骤为：将含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10min～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工艺，其特征在于，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，分选出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）；
调质：在调质反应系统（2）中，通过热源对含油污泥加热至50～180℃，通过物化方式对污泥进行调质；
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，所述热解脱附系统（4）包括互相隔开的外加热区（41）和内加热区（42），所述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）经过加热后的过热蒸汽作为内热源及保护介质，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，用以对预处理污泥进行间接加热；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三相分离：收集步骤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，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，燃烧产生的高温气体用以热解脱附系统（4）的加热；
e烟气处理：将步骤b产生的尾气送入烟气处理系统（8），经处理达标后排放。
2.根据权利要求1所述的一种油基泥浆的处理工艺，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工艺，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工艺，其特征在于，所述步骤d中不凝气体的燃烧温度为1100～1200℃，所述无烟化燃烧装置（7）内的燃烧物质为不凝气体与柴油、天然气、回收油和生物质燃料中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种油基泥浆的处理工艺，其特征在于，所述步骤c中无烟化燃烧装置（7）燃烧产生的热量分成两部分，一部分用于加热蒸汽发生器（6）产生的过热蒸汽，另一部分随着高温气体进入热解脱附系统（4）的外加热区（41）内用以间接加热。
6.根据权利要求5所述的一种油基泥浆的处理工艺，其特征在于，所述过热蒸汽温度500～800℃，高温气体温度600℃以上。
7.根据权利要求6所述的一种油基泥浆的处理工艺，其特征在于，所述步骤a中用于调质的水中含有药剂。
8.根据权利要求7所述的一种油基泥浆的处理工艺，其特征在于，所述步骤a中调质阶段，通过换热器（10）提供热源，所述换热器（10）内设置有载热介质，所述换热器（10）设置在热解脱附系统（4）与烟气处理系统（8）之间，通过热解脱附系统（4）产生的尾气对换热器（10）内的载热介质进行加热。
9.根据权利要求8所述的一种油基泥浆的处理工艺，其特征在于，所述步骤a中分选阶段，异物分选系统（1）内也通入载热介质加热，加热温度在45℃～90℃。
10.根据权利要求9所述的一种油基泥浆的处理工艺，其特征在于，还包括含油污泥包装袋处理步骤，具体步骤为：将含油污泥包装袋直接送入包装袋气化炉（11），在600～650℃的无氧条件下加热气化10min～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。
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