CN108101572B - 高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法 - Google Patents

高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于含油污泥处理技术领域及利用化工类废弃物制备陶粒的技术领域，具体涉及一种高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法。其包括以下步骤：其处理过程包括减量化、化学去黏、物理安全化去黏、筛分、造粒等若干步骤。本发明所述高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法，克服了传统高黏度罐底含油污泥处理过程存在的高危险、高耗能、高二次污染等弊端的同时，又可有效减少煤化工废物填埋处理量，使其转化为符合国家标准建筑可用墙体轻质材料。油泥所含泥沙增加了陶粒的Al2O3、Si2O3等金属氧化物质含量，有效的提高了陶粒的筒压强度，实现了油泥系统分质处置、安全化、资源化利用及无害化处理，并做到经济可持续发展。

Description

高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法
技术领域
本发明属于含油污泥处理技术领域及利用化工类废弃物制备陶粒的技术领域，具体涉及一种高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法。
背景技术
高黏度罐底含油污泥是一类含有石油等有机质与泥沙、水等组成的稳定态、胶状体系，所含有的有机质除含有成品油、重质化原油、半成品渣油外还含有大量稠环芳烃及有害微生物，其对环境及人体危害巨大，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。
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。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，尤其是高黏度罐底含油污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
本发明克服传统油泥处理方法处理中存在的危险性大、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，提供一种安全、工艺简单、经济性优良的含油污泥耦合煤化工固废安全化、资源化利用及彻底无害化处理的高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法。
本发明所述高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法，其包括以下步骤：
（1）将高黏度罐底含油污泥经板框压滤机脱水减量化处理；
（2）化学除黏：在油泥储罐中喷淋化学去黏剂；
（3）物理安全化除黏：将处理后的高黏度罐底含油污泥通过螺旋输送机和料管送入立式水蒸气流化炉上方的料斗，使高黏度罐底含油污泥在流化炉内的筛网状塔板上随耙臂的转动做匀速圆周运动，同时由塔下端通入速度为5-8m/s、浓度为7-15g/m3的流化蒸汽，使高黏度罐底含油污泥在流化蒸汽的作用下在金属塔板表面上均匀翻动，持续1小时；
（3）筛分：高黏度罐底含油污泥经流化蒸汽处理后经多级金属筛网筛分后落至塔底的物料出口；颗粒粒径≤15mm；
（4）预造粒：塔底物料出口输出的高黏度罐底含油污泥，经皮带输送机输送至煤化工固废储仓，与之充分搅拌使煤化工固废混合地附着于高黏度罐底含油污泥表面，进行预造粒；
（5）造粒：将预造粒物料进入转窑炉，在转窑炉内经高温熔融化处理，形成坚硬、稳定的陶粒。
优选地，所述高黏度罐底含油污泥，含油率大于25%，其中重质油含量大于10%。
优选地，步骤1经过减量化脱水处理的油泥，其含水率为20%-30%。
优选地，步骤1所述化学去黏剂含有机胺5-15%，表面活性剂1-3%，为含氟类高效表面活性剂。
优选地，所述煤化工固废，为粉煤灰，特别为陕北地区储存的褐煤、长焰煤经煤化工燃烧后粉煤灰。
优选地，所述的转窑炉造粒温度为1100～1300℃，转窑炉长径比12:1～23:1，转窑炉转速0.6～1r/min，转窑炉倾斜度0.003，物料停留时间,0.5～1.5小时。
优选地，步骤（4）预造粒后的高黏度罐底含油污泥，经3h堆放不发生物料间粘附，其闪点为95℃。
优选地，所述立式水蒸气流化炉，塔顶设有物料进口料斗，塔底设有物料出口，内部设有筛网状塔板、耙臂和耙臂驱动装置，耙臂驱动装置驱动耙臂带动筛网状塔板转动，立式水蒸气流化炉的下部设有多级金属筛网盘，耙臂的下部设有蒸汽喷放器，立式水蒸气流化炉外壁设置保温层。
优选地，所述步骤（5）造粒后的尾气用布袋除尘器除尘，后进入换热器，经换热处理后，用活性炭固定床吸附燃烧所产生的二噁英。
优选地，流化塔顶废气经烧塑板除尘器除尘后，依次进入换热器换热后，进入油水分离器中进行水油分离，分离产生轻质油作为蒸汽流化炉中蒸汽加热原料的原料供给，水经超声破乳后回用。
进一步优选地，所述油水分离器为以空气或水为冷凝介质的金属或陶瓷材质的冷凝器。
本发明所述高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法，克服了传统高黏度罐底含油污泥处理过程存在的高危险、高耗能、高二次污染等弊端的同时，又可有效减少煤化工废物填埋处理量，使其转化为符合国家标准建筑可用墙体轻质材料油泥所含泥沙增加了陶粒的Al2O3、Si2O3等金属氧化物质含量，有效的提高了陶粒的筒压强度，实现了油泥系统分质处置、安全化、资源化利用及无害化处理，并做到经济可持续发展。
具体实施方式
下面结合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%。
本发明所述立式水蒸气流化炉，塔顶设有物料进口料斗，塔底设有物料出口，内部设有筛网状塔板、耙臂和耙臂驱动装置，耙臂驱动装置驱动耙臂带动筛网状塔板转动，立式水蒸气流化炉的下部设有多级金属筛网盘，耙臂的下部设有蒸汽喷放器，立式水蒸气流化炉外壁设置保温层。
具体处理方法如下：
（1）将高黏度罐底含油污泥经板框压滤机脱水减量化处理,作为备处理物料，其含水率为20%-30%；
（2）化学除黏：在油泥储罐中喷淋化学去黏剂，化学去黏剂含有机胺5-15%，表面活性剂1-3%，为含氟类高效表面活性剂，利用该剂中的有机胺、表面活性剂使油泥表面蜡质、沥青质分解，达到表面黏度降低的作用。同时有机胺可在下一步处理过程中气化，有效的降低了油泥加热后产生的氯化氢、硫化氢混合蒸汽对设备的腐蚀；
（3）物理安全化除黏：将处理后的高黏度罐底含油污泥通过螺旋输送机和料管送入立式水蒸气流化炉上方的料斗，使高黏度罐底含油污泥在流化炉内的筛网状塔板上随耙臂的转动做匀速圆周运动，同时由塔下端通入速度为5-8m/s、浓度为7-15g/m3的流化蒸汽，使高黏度罐底含油污泥在流化蒸汽的作用下在金属塔板表面上均匀翻动，持续1小时，由塔下端进入的高速、高温饱和蒸汽的流化下，在金属塔板表面上均匀发生翻动及离心运动实现均质处理，同时，物料经高温饱和蒸汽脱轻质油、去黏处理经筛网筛分后落下；使塔内物料经去黏-均质-安全化处理。
（4）筛分：高黏度罐底含油污泥经流化蒸汽处理后经多级金属筛网筛分后落至塔底的物料出口；
（5）预造粒：塔底物料出口输出的高黏度罐底含油污泥，经皮带输送机输送至煤化工固废储仓，与之充分搅拌使煤化工固废混合地附着于高黏度罐底含油污泥表面，进行预造粒；经3h堆放不发生物料间粘附，其闪点为95℃，经过预造粒使其闪点从28℃提升至95℃，，提升了物料的安全性，使无法进入转窑炉处理的易燃易爆油泥，达到进入转窑炉物料安全标准；
（5）将预造粒物料进入转窑炉，在转窑炉内经高温熔融化处理，形成坚硬、稳定的陶粒，转窑炉造粒温度为1100～1300℃，转窑炉长径比12:1～23:1，其中转窑炉转速0.6～1r/min，转窑炉倾斜度0.003，物料停留时间:0.5～1.5小时。
本发明所述高黏度罐底含油污泥，含油率大于25%，其中重质油含量大于10%；所述煤化工固废，为粉煤灰，特别为陕北地区储存的褐煤、长焰煤经煤化工燃烧后粉煤灰。
采用本实施例方法处理后的高黏度罐底含油污泥中石油烃类等有机质回收率可达99.9%，并将所含高分子量胶质、蜡质及沥青质全部转化陶粒的气化中心，实现陶粒的轻质化；汽柴油分离后作为燃料部分解决水蒸气发生过程的能量需求；将油泥中所含金属氧化物作为轻质陶粒的强度支撑剂使陶粒筒压强度达标。处理后油泥达到《轻集料及其试验方法》（GB17431）中对轻质陶粒的要求，堆积密度为600kg/m3，筒压强度为4.7MPa，强度标号25，吸水率9.3%，软化系数6.1%，有害物质残留负荷标准，可作为轻集料直接使用。
实施例2。
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：
（1）将高黏度罐底含油污泥经板框压滤机脱水减量化处理,作为备处理物料，其含水率为20%；
（2）化学除黏：在油泥储罐中喷淋化学去黏剂，化学去黏剂含有机胺5%，表面活性剂1%，为含氟类高效表面活性剂，利用该剂中的有机胺、表面活性剂使油泥表面蜡质、沥青质分解，达到表面黏度降低的作用。同时有机胺可在下一步处理过程中气化，有效的降低了油泥加热后产生的氯化氢、硫化氢混合蒸汽对设备的腐蚀；
（3）物理安全化除黏：将处理后的高黏度罐底含油污泥通过螺旋输送机和料管送入立式水蒸气流化炉上方的料斗，使高黏度罐底含油污泥在流化炉内的筛网状塔板上随耙臂的转动做匀速圆周运动，同时由塔下端通入速度为5m/s、浓度为7g/m3的流化蒸汽，使高黏度罐底含油污泥在流化蒸汽的作用下在金属塔板表面上均匀翻动，持续1小时，由塔下端进入的高速、高温饱和蒸汽的流化下，在金属塔板表面上均匀发生翻动及离心运动实现均质处理，同时，物料经高温饱和蒸汽脱轻质油、去黏处理经筛网筛分后落下；使塔内物料经去黏-均质-安全化处理。
（4）筛分：高黏度罐底含油污泥经流化蒸汽处理后经多级金属筛网筛分后落至塔底的物料出口；
（5）预造粒：塔底物料出口输出的高黏度罐底含油污泥，经皮带输送机输送至煤化工固废储仓，与之充分搅拌使煤化工固废混合地附着于高黏度罐底含油污泥表面，进行预造粒；经3h堆放不发生物料间粘附，其闪点为95℃，经过预造粒使其闪点从28℃提升至95℃，，提升了物料的安全性，使无法进入转窑炉处理的易燃易爆油泥，达到进入转窑炉物料安全标准；
（5）将预造粒物料进入转窑炉，在转窑炉内经高温熔融化处理，形成坚硬、稳定的陶粒，转窑炉造粒温度为1100℃，转窑炉长径比12:1，其中转窑炉转速0.6r/min，转窑炉倾斜度0.003，物料停留时间：1小时。
实施例3。
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：
（1）将高黏度罐底含油污泥经板框压滤机脱水减量化处理,作为备处理物料，其含水率为20%-30%；
（2）化学除黏：在油泥储罐中喷淋化学去黏剂，化学去黏剂含有机胺15%，表面活性剂3%，为含氟类高效表面活性剂，利用该剂中的有机胺、表面活性剂使油泥表面蜡质、沥青质分解，达到表面黏度降低的作用。同时有机胺可在下一步处理过程中气化，有效的降低了油泥加热后产生的氯化氢、硫化氢混合蒸汽对设备的腐蚀；
（3）物理安全化除黏：将处理后的高黏度罐底含油污泥通过螺旋输送机和料管送入立式水蒸气流化炉上方的料斗，使高黏度罐底含油污泥在流化炉内的筛网状塔板上随耙臂的转动做匀速圆周运动，同时由塔下端通入速度为8m/s、浓度为15g/m3的流化蒸汽，使高黏度罐底含油污泥在流化蒸汽的作用下在金属塔板表面上均匀翻动，持续1小时，由塔下端进入的高速、高温饱和蒸汽的流化下，在金属塔板表面上均匀发生翻动及离心运动实现均质处理，同时，物料经高温饱和蒸汽脱轻质油、去黏处理经筛网筛分后落下；使塔内物料经去黏-均质-安全化处理。
（4）筛分：高黏度罐底含油污泥经流化蒸汽处理后经多级金属筛网筛分后落至塔底的物料出口；
（5）预造粒：塔底物料出口输出的高黏度罐底含油污泥，经皮带输送机输送至煤化工固废储仓，与之充分搅拌使煤化工固废混合地附着于高黏度罐底含油污泥表面，进行预造粒；经3h堆放不发生物料间粘附，其闪点为95℃，经过预造粒使其闪点从28℃提升至95℃，提升了物料的安全性，使无法进入转窑炉处理的易燃易爆油泥，达到进入转窑炉物料安全标准；
（5）将预造粒物料进入转窑炉，在转窑炉内经高温熔融化处理，形成坚硬、稳定的陶粒，转窑炉造粒温度为1100～1300℃，转窑炉长径比23:1，其中转窑炉转速1r/min，转窑炉倾斜度0.003，物料停留时间：1.5小时。
本发明所述高黏度罐底含油污泥，含油率大于25%，其中重质油含量大于10%；所述煤化工固废，为粉煤灰，特别为陕北地区储存的褐煤、长焰煤经煤化工燃烧后粉煤灰。
实施例4。
以陕西北部某管输公司联合站原油净化罐罐底的含油污泥为例，其初始含水量为45%，含有机质32%（其中沸点在350 ℃以下的汽柴油组分占22%，重油组分占10%），含泥量为23%。
具体处理方法如下：
（1）将高黏度罐底含油污泥经板框压滤机脱水减量化处理,作为备处理物料，其含水率为20%-30%；
（2）化学除黏：在油泥储罐中喷淋化学去黏剂，化学去黏剂含有机胺10%，表面活性剂3%，为含氟类高效表面活性剂，利用该剂中的有机胺、表面活性剂使油泥表面蜡质、沥青质分解，达到表面黏度降低的作用。同时有机胺可在下一步处理过程中气化，有效的降低了油泥加热后产生的氯化氢、硫化氢混合蒸汽对设备的腐蚀；
（3）将处理后的高黏度罐底含油污泥通过螺旋输送机和料管送入立式水蒸气流化炉上方的料斗，使高黏度罐底含油污泥在流化炉内的筛网状塔板上随耙臂的转动做匀速圆周运动，同时由塔下端通入速度为7m/s、浓度为10g/m3的流化蒸汽，使高黏度罐底含油污泥在流化蒸汽的作用下在金属塔板表面上均匀翻动，持续1小时；由塔下端进入的高速、高温饱和蒸汽的流化下，在金属塔板表面上均匀发生翻动及离心运动实现均质处理，同时，物料经高温饱和蒸汽脱轻质油、去黏处理经筛网筛分后落下；使塔内物料经去黏-均质-安全化处理。
（4）高黏度罐底含油污泥经流化蒸汽处理后经多级金属筛网筛分后落至塔底的物料出口；
（5）塔底物料出口输出的高黏度罐底含油污泥，经皮带输送机输送至煤化工固废储仓，与之充分搅拌使煤化工固废混合地附着于高黏度罐底含油污泥表面，进行预造粒；经3h堆放不发生物料间粘附，其闪点为95℃，经过预造粒使其闪点从28℃提升至95℃，提升了物料的安全性。
（6）将预造粒物料进入转窑炉，在转窑炉内经高温熔融化处理，形成坚硬、稳定的陶粒，转窑炉造粒温度为1200℃，转窑炉长径比18:1，其中转窑炉转速0.8r/min，转窑炉倾斜度0.003，物料停留时间：1小时。
本发明所述高黏度罐底含油污泥，含油率大于25%，其中重质油含量大于10%；所述煤化工固废，为粉煤灰，特别为陕北地区储存的褐煤、长焰煤经煤化工燃烧后粉煤灰。
实施例5。
本实施例将造粒后的尾气和塔顶废气进行了处理，其中转窑炉尾气用布袋除尘器除尘，后进入换热器，经换热处理后，用活性炭固定床吸附燃烧所产生的二噁英；塔顶废气经烧塑板除尘器除尘后，依次进入换热器换热后，进入油水分离器中进行水油分离，分离产生轻质油作为蒸汽流化炉中蒸汽加热原料的原料供给，水经超声破乳后回用。
本实施例所述油水分离器为以空气或水为冷凝介质的金属或陶瓷材质的冷凝器。
处理后的废气中二噁英含量小于0.1ng-TEQ/Nm3达到国家规定排放标准。废水回用率达到85%。
本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以联想到的任意变形均可实现本发明的目的，都在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将高黏度罐底含油污泥经板框压滤机脱水减量化处理；经过减量化脱水处理的油泥，其含水率为20%-30%；
（2）化学除黏：在油泥储罐中喷淋化学去黏剂；所述化学去黏剂含有机胺5-15%，表面活性剂1-3%，为含氟类高效表面活性剂；
（3）物理安全化除黏：将处理后的高黏度罐底含油污泥通过螺旋输送机和料管送入立式水蒸气流化炉上方的料斗，使高黏度罐底含油污泥在流化炉内的筛网状塔板上随耙臂的转动做匀速圆周运动，同时由塔下端通入速度为5-8m/s、浓度为7-15g/m3的流化蒸汽，使高黏度罐底含油污泥在流化蒸汽的作用下在金属塔板表面上均匀翻动，持续1小时；
（3）筛分：高黏度罐底含油污泥经流化蒸汽处理后经多级金属筛网筛分后落至塔底的物料出口；颗粒粒径≤15mm；
（4）预造粒：塔底物料出口输出的高黏度罐底含油污泥，经皮带输送机输送至煤化工固废储仓，与之充分搅拌使煤化工固废混合地附着于高黏度罐底含油污泥表面，进行预造粒；所述煤化工固废，为粉煤灰，特别为陕北地区储存的褐煤、长焰煤经煤化工燃烧后粉煤灰；
（5）造粒：将预造粒物料进入转窑炉，在转窑炉内经高温熔融化处理，形成坚硬、稳定的陶粒；
所述高黏度罐底含油污泥，含油率大于25%，其中重质油含量大于10%。
2.根据权利要求1所述高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法，其特征在于所述的转窑炉造粒温度为1100～1300℃，转窑炉长径比12:1～23:1，转窑炉转速0.6～1r/min，转窑炉倾斜度0.003，物料停留时间， 0.5～1.5小时。
3.根据权利要求2所述的一种用于高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法，其特征在于步骤（4）预造粒后的高黏度罐底含油污泥，经3h堆放不发生物料间粘附，其闪点为95℃。
4.根据权利要求3所述高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法，其特征在于所述立式水蒸气流化炉，塔顶设有物料进口料斗，塔底设有物料出口，内部设有筛网状塔板、耙臂和耙臂驱动装置，耙臂驱动装置驱动耙臂带动筛网状塔板转动，立式水蒸气流化炉的下部设有多级金属筛网盘，耙臂的下部设有蒸汽喷放器，立式水蒸气流化炉外壁设置保温层。
5.根据权利要求4所述高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法，其特征在于所述步骤（5）造粒后的尾气用布袋除尘器除尘，后进入换热器，经换热处理后，用活性炭固定床吸附燃烧所产生的二噁英。
6.根据权利要求5所述高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法，其特征在于流化塔顶废气经烧塑板除尘器除尘后，依次进入换热器换热后，进入油水分离器中进行水油分离，分离产生轻质油作为蒸汽流化炉中蒸汽加热原料的原料供给，水经超声破乳后回用。
7.根据权利要求6所述高黏度罐底含油污泥耦合煤化工固废制备轻质陶粒的方法，其特征在于所述油水分离器为以空气或水为冷凝介质的金属或陶瓷材质的冷凝器。
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