CN108192645B - 油基钻屑与生物质共热解回收含油组分的方法 - Google Patents

油基钻屑与生物质共热解回收含油组分的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石油化工领域，具体涉及一种油基钻屑与生物质材料共热解回收含油组分的方法。所述方法包括以下步骤：S01、生物质原料风干、研磨后，得到生物质颗粒，备用；S02、将油基钻屑与步骤S01得到的生物质颗粒混合，绝氧加热至设定温度并维持一段时间，使生物质及油基钻屑中的含油混合组分通过共热解形成气相含烃混合物；S03、将步骤S02得到的气相含烃混合物冷却，收集冷凝液；S04、将步骤S03得到的冷凝液进行油水分离，得到含油组分。本发明不仅实现了含油钻屑的二次资源利用，还能促进生物质热解产油提高热解油产量，具有十分明显的环境经济效益。

Description

油基钻屑与生物质共热解回收含油组分的方法
技术领域
本发明涉及石油化工领域，具体涉及一种油基钻屑与生物质材料共热解回收含油组分的方法。
背景技术
页岩气开采作业中产生的油基钻屑含有大量原油、矿物油、柴油、重金属及其他有害物质，属国家危险废物，如不采取合理的处理措施使其达标排放，便会对环境造成严重危害。
现有技术中，对于油基钻屑处理方法包括溶剂萃取法、化学破乳法、固化处理法、MTC技术、生物处理技术、回注地层法及热解吸技术等(甄广峰.废弃油基钻井液无害化处理[D]。黑龙江：东北石油大学，2015)。但是，溶剂萃取法存在有机溶剂挥发性大，毒性大，成本高等缺点；化学破乳法的药剂普适性较差；固化处理法及MTC技术虽然能回收材料资源用作建筑或道路基础材料，但无法回收油类回用于钻井作业；生物处理技术具有环境友好特征，但处理周期长，效率较低；回注地层法处理成本高，对油层和地下水均存在潜在危害，其发展具有局限性；热解吸技术相对而言是更为高效和清洁的含油钻屑处理方法，热解后回收的基油可重新用于配浆，但反应体系的温度较高，能耗大，回收率低，是限制其广泛应用和发展的因素之一。
现有技术中并未提供技能够保证热解率、又可以实现降低能耗和资源回收的处理技术。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种油基钻屑与生物质材料共热解回收含油组分的方法，不仅能降低传统热解工艺中的热解温度，还能提升热解油产率及品质以回用于页岩气开采钻井作业，实现节约能源和资源回收利用的双重目的。
具体而言，所述油基钻屑与生物质材料共热解回收含油组分的方法包括以下步骤：
S01、生物质原料风干、研磨后，得到生物质颗粒，备用；
S02、将油基钻屑与步骤S01得到的生物质颗粒混合，绝氧加热至设定温度并维持一段时间，使生物质及油基钻屑中的含油混合组分通过共热解形成气相含烃混合物；
S03、将步骤S02得到的气相含烃混合物冷却，收集冷凝液；
S04、将步骤S03得到的冷凝液进行油水分离，得到含油组分。
本发明所述方法中，通过对油基钻屑和生物质混合物进行绝氧加热，使附着在油基钻屑中的含油组分以及生物质内热解出的油分呈气相混合析出，从而便于冷凝回收；冷凝液经油水分离，所得含有组分满足油基钻井液要求，可回用于钻井作业；热解后的油基钻屑与生物质干渣混合物的含油率低于1‰，满足《GB 15618-2008土壤环境质量标准》排放要求(工业用地要求石油烃总量≤5000mg/kg)，亦可作为二次资源用于建筑材料等制备工艺。
具体而言，所述生物质选自木材、草类、农业秸秆、藻类、市政污泥中的一种或两种以上的组合。作为优选，所述生物质在共热解前，在90～105℃下烘干24h以上，以去除水分。进一步地，所述生物质颗粒具有10目以下的粒径。
所述油基钻屑共热解前优选需进行预处理，具体为在95～105℃烘干24小时以上，去除水分及消除粘性。
作为优选，步骤S02中，所述油基钻屑与生物质颗粒按照100:1～1:100的重量比混合；所述绝氧加热的升温速率为5～20℃/min，所述设定温度优选为250～350℃，并进一步优选在升温至设定温度后维持30min～3h。
进一步地，所述步骤S02中，所述绝热加热在通入载气的条件下进行，所述载气选自氮气、氦气或甲烷气中的一种或两种以上的组合，载气的进气量优选为0.1～0.3L/min。
步骤S03中，所述冷却在冷却介质温度为10～25℃的条件下进行，具体可以采用循环冷却水对气相含烃混合物进行冷却、并采用玻璃油罐回收混合油组分。
进一步地，所述方法还包括以下步骤中的一种或两种：
S05、将步骤S02产生的油基钻屑与生物质的热解干渣降温，并对其回收利用；
S06、将步骤S04的油水分离得到的水相的回收利用。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供的方法，其工艺流程简单，热解温度较低，耗能小。
(2)通过对油基钻屑和生物质热解前预处理去除水分，大大减小回收油分的含水率。
(3)油基钻屑与生物质共热解，能提升产油量，且生物质热解生物油混合废弃油基钻屑热解油能满足钻井用油油品，实现生物资源利用。
(4)热解后干渣符合国家排放标准，且可回收利用于其他生产工艺原料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的工艺流程图。
图2是本发明混合热解所用装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
结合图2。将棕榈果在100℃条件下烘干24小时，经粉碎机破碎后过10目筛，备用；将油基钻屑在100℃烘干24小时，并与棕榈果颗粒按照15g：15g的比例混合，投入热裂解罐1中，以氮气作为载气，控制进气量为0.15L/min。以10℃/min的速率升温并达到300℃，维持此温度2h。
共热解形成的气相含烃混合物由载气从热裂解罐1送入冷凝器2中，冷凝器2采用10℃左右的水作为冷却介质，冷凝液被送入玻璃油罐3中，玻璃油罐3具有防倒吸釜5和尾气吸收釜6.
所述冷凝液送入油水分离器4，经分离得到热解油3.8g，油品质量符合页岩气钻井液用油标准；热解干渣含油率低于1‰，并满足《GB 15618-2008土壤环境质量标准》的排放要求。
实施例2
结合图2。将火龙果树茎在105℃条件下烘干24小时，经粉碎机破碎后过10目筛，备用；将油基钻屑在105℃烘干24小时，并与棕榈果颗粒按照10g：20g的比例混合，投入热裂解罐1中，以氮气作为载气，控制进气量为0.25L/min。以15℃/min的速率升温并达到350℃，维持此温度2.5h。
共热解形成的气相含烃混合物由载气从热裂解罐1送入冷凝器2中，冷凝器2采用10℃左右的水作为冷却介质，冷凝液被送入玻璃油罐3中，玻璃油罐3具有防倒吸釜5和尾气吸收釜6.
所述冷凝液送入油水分离器4，经分离得到热解油3.1g，油品质量符合页岩气钻井液用油标准；热解干渣含油率低于1‰，并满足《GB 15618-2008土壤环境质量标准》的排放要求。
实施例3
结合图2。将棕榈果在95℃条件下烘干24小时，经粉碎机破碎后过10目筛，备用；将油基钻屑在95℃烘干24小时，并与棕榈果颗粒按照20g：10g的比例混合，投入热裂解罐1中，以氮气作为载气，控制进气量为0.20L/min。以15℃/min的速率升温并达到280℃，维持此温度2h。
共热解形成的气相含烃混合物由载气从热裂解罐1送入冷凝器2中，冷凝器2采用15℃左右的水作为冷却介质，冷凝液被送入玻璃油罐3中，玻璃油罐3具有防倒吸釜5和尾气吸收釜6.
所述冷凝液送入油水分离器4，经分离得到热解油4.5g，油品质量符合页岩气钻井液用油标准；热解干渣含油率低于1‰，并满足《GB 15618-2008土壤环境质量标准》的排放要求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.油基钻屑与生物质材料共热解回收含油组分的方法，其特征在于，由以下步骤组成：
S01、生物质原料风干、研磨后，得到生物质颗粒，备用；所述生物质选自木材、草类、农业秸秆、藻类、市政污泥中的一种或两种以上的组合；
S02、将油基钻屑与步骤S01得到的生物质颗粒混合，绝氧加热至设定温度并维持一段时间，使生物质及油基钻屑中的含油混合组分通过共热解形成气相含烃混合物；
S03、将步骤S02得到的气相含烃混合物冷却，收集冷凝液；
S04、将步骤S03得到的冷凝液进行油水分离，得到含油组分；
所述生物质在共热解前，在90~105℃下烘干24h以上；
所述油基钻屑在共热解前，在95~105℃烘干24小时以上；
步骤S02中，所述油基钻屑与生物质颗粒按照1：0.5~1:100的重量比混合；
所述绝氧加热的升温速率为5~20℃/min，所述设定温度为250~350℃，在升温至设定温度后维持30min~3h；
所述步骤S02中，所述绝氧加热在通入载气的条件下进行，所述载气选自氮气、氦气或甲烷气中的一种或两种以上的组合，载气的进气量为0.1~0.3L/min；
步骤S03中，所述冷却在冷却介质温度为10~25℃的条件下进行；
S05、将步骤S02产生的油基钻屑与生物质的热解干渣降温，并对其回收利用；
S06、将步骤S04的油水分离得到的水相的回收利用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物质颗粒具有10目以下的粒径。
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