CN108285261B - 微波处理含油污泥设备及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微波处理含油污泥设备及其处理方法。其中，方法包括将含油污泥和添加剂混合均匀后连续输送到谐振腔体的转盘上并在跟随转盘转动的过程中进行微波加热；分离出来的油气从谐振腔体的上盖开设的油气出口排出，剩余物质从上盖开设的出料口排出。微波处理含油污泥设备的输送装置穿过谐振腔体的进料口伸入谐振腔体内，谐振腔体的转盘位于输送装置出料端的下方并与驱动机构传动连接，与微波源连接的波导穿过上盖的微波馈入口伸入到谐振腔体内，油气收集机构与上盖上开设的油气出口连通，出料管与上盖开设的出料口连通。本发明提供的微波处理含油污泥设备及其处理方法加热更为有效，其加热更加均匀，适用于含油污泥的连续化处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种微波处理含油污泥设备及其处理方法，属于石油化工废弃物处理技术领域。
背景技术
石油开采、石油炼制以及其他石油化工相关领域都会产生大量的含油污泥。若不加处理直接排放，一方面对环境造成严重影响，另一方面造成资源浪费，因此实现含油污泥的无害化和资源化是当前研究的最终目标。
目前对含油污泥的处理方法主要有：回注法、固化法、机械分离法、清洗法、生物法、溶剂萃取法以及热化学处理法。其最终目的是实现含油污泥的减量化、无害化以及资源化。这些处理方面均存在一定不足，如填埋法和固化法占用土地，留有环境污染隐患，浪费资源。生物法处理周期长，残余油含量难以达标。萃取法需要大量的溶剂。传统的热处理方法有焚烧法和热解析法，焚烧法有废气和废渣排放，而普通的热解析方法能够将有机物进行回收，实现资源化和无害化，但目前传统热解析方法能耗高，处理时间长。
基于此，在现阶段的研究中，提出了通过微波加热来处理含油污泥的方式。具体来说，在初期的研究过程中是将含油污泥放入微波设备的谐振腔体中，从而使含油污泥在谐振腔体内被微波源产生的微波加热，当达到含油污泥内油的某种组分的气化温度时，该组分就从含油污泥中逸出，然后被收集起来，以此实现对含油污泥的资源化处理。
为了适应工业化生产，随后提出了一种连续化加工的微波处理含油污泥设备，该微波处理含油污泥设备包括外壳、设置在外壳内的谐振腔体、设置在谐振腔体内的传送带。在外壳上开设有进料口，含油污泥从该进料口进入外壳内并落到谐振腔体内的传送带上，然后被传送带送到微波加热段进行微波加热，在加热过程中蒸馏出来的油的组分从外壳上开设的出气口排出并被收集起来，脱除了油的含油污泥被传送带运送到出料段，然后从外壳上开设的出料口排出微波处理含油污泥设备。
但是，上述微波处理含油污泥设备需要在谐振腔体内安装传送带，会严重影响微波的电磁场分布，导致加热效率低和加热不均匀。
发明内容
本发明提供一种微波处理含油污泥设备及其处理方法，以解决上述或者其他潜在问题。
根据本发明的一些实施例，提供一种微波处理含油污泥的方法，包括：将含油污泥和添加剂混合均匀，所述添加剂包括1％～99％重量份的高分子聚合物以及1％～99％重量份的无机物，该无机物为无机盐和/或成盐氧化物；将混合后的物料连续输送到谐振腔体内不停转动的转盘上进行微波加热处理；微波加热处理过程中产生的油气从所述盖设在所述转盘上的上盖所开设的油气出口排出；经过微波加热处理后的剩余物质从所述上盖所开设的出料口排出。
如上所述的方法，其中，所述高分子聚合物为多糖类高分子聚合物、环氧树脂和酚醛树脂中的一种或多种。
如上所述的方法，其中，所述多糖类高分子聚合物为葡聚糖，甘露聚糖，淀粉和纤维素中的一种或者多种。
如上所述的方法，其中，所述成盐氧化物为氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化硅、氧化硼中、氧化铝和氧化钛中的一种或者多种。
如上所述的方法，其中，所述无机盐为硅酸盐和/或磷酸盐。
如上所述的添加剂可以是甘露聚糖和氧化钛的混合物，例如，可以是75％重量的甘露聚糖与25％重量的氧化钛混合而成的混合物，这种添加剂的组分简单，且甘露聚糖和氧化钛的混合物的搭配能够改善微波分布的均匀性、并提高将微波能转化为热能的效率，以降低微波加热过程中热点的出现。
根据本发明的一些实施例，提供一种用于实现上述方法的微波处理含油污泥设备，包括：进料机构、谐振腔体、油气收集机构、出料管、微波源以及驱动机构；所述进料机构包括物料输送装置以及进料管，所述物料输送装置用于将包含有含油污泥和添加剂搅拌均匀并从所述进料管的进料端输送到所述进料管的出料端；所述谐振腔体包括：转盘、罩设在转盘上方的上盖以及第一挡板；所述上盖开设有进料口、微波馈入口以及出料口，所述进料管穿过所述进料口后位于所述转盘的上方；所述微波馈入口内穿设有与所述微波源连接的波导；所述出料管与所述出料口连通；所述第一挡板与所述上盖连接，用于改变经过微波加热后的剩余物质的运动方向，以使所述剩余物质经所述出料口进入所述出料管；所述上盖还开设有油气出口，所述油气收集机构与所述油气出口连通；所述驱动机构与所述转盘传动连接，用于驱动所述转盘转动。
如上所述的微波处理含油污泥设备，其中，所述谐振腔体还包括环形隧道，所述环形隧道与所述上盖固定、并位于所述转盘的上方；所述转盘和所述环形隧道围成顶端具有开口的容纳空间，所述容纳空间用于容纳从所述进料管的出料端输入所述谐振腔体的物料。
如上所述的微波处理含油污泥设备，其中，所述第一挡板固定在所述环形隧道上。
如上所述的微波处理含油污泥设备，其中，所述波导伸入到所述容纳空间内。
如上所述的微波处理含油污泥设备，其中，所述物料输送装置为螺旋搅拌器。
本发明提供的微波处理含油污泥设备及其处理方法，通过将物料输送装置设置在谐振腔体的外部并通过进料管将物料连续输送到谐振腔体的转盘上，从而避免了物料输送装置设置在谐振腔体内所造成的影响谐振腔体内部微波场分布的问题，继而使得谐振腔体内的微波场分布更加均匀；而且物料在进入谐振腔体内后会随着转盘转动，从而使得物料能够运动到不同的位置接受微波加热，这样就进一步使得物料能够接受强度基本相同的微波加热，避免了局部过热现象的出现，保证了微波加热的均匀性，物料也就不会由于热点的出现而生成焦炭，进而也就不会有焦炭附着在谐振腔体的内壁上，提高了微波处理含油污泥设备的寿命，适宜于对含油污泥进行连续化处理。
本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
通过参照附图的以下详细描述，本发明实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本发明的多个实施例进行说明，其中：
通过参照附图的以下详细描述，本发明实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本发明的多个实施例进行说明，其中：
图1为本发明实施例提供的微波处理含油污泥设备的结构示意图；
图2为图1中微波处理含油污泥设备的俯视图。
图中：
1、微波处理含油污泥设备； 10、进料机构；
101、进料管； 101a、进料端；
101b、出料端； 101c、物料入口；
103、螺旋搅拌器； 105、端盖；
20、谐振腔体； 201、上盖；
201a、进料口； 201b、出料口；
201c、油气出口； 201d、微波馈入口；
201e、进气口； 203、转盘；
205、动力机构； 207、环形隧道；
209、第一挡板； 301、出料管；
303、废料存储罐； 40、油气收集机构；
401、冷凝管； 403、冷凝器；
405、气液分离罐； 407、氮气储罐；
409、风机； 501、微波源；
503、波导； 2、含油污泥。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
图1为本实施例提供的微波处理含油污泥设备的结构示意图，图2为图1中微波处理含油污泥设备的俯视图，这两幅图中均省略了与本发明不相干的部件或者结构，这些不相干的部件和结构与现有技术相同。本实施例的微波处理含油污泥设备，用于处理原油废弃物或者含油钻井废弃物等含油污泥。
如图1和图2所示，该微波处理含油污泥设备1包括螺旋搅拌器103、进料管101、谐振腔体20、油气收集机构40、出料管301、微波源501以及驱动机构，其中螺旋搅拌器103和进料管101组成了微波处理含油污泥设备1的进料机构10，当然，进料机构10还可以包括其他装置和结构，例如端盖105，其用于封闭下面将要描述到的进料管101的进料端101a。为了使本领域技术人员更清晰的了解如何使用本实施例的微波处理含油污泥设备1来处理含油污泥2，以下将按照图2中箭头的方向(也即原料、产物及废弃物的运动方向)对各设备及其部件进行描述，但应当理解，以下描述不构成对本发明的具体限制。
参见图1和图2，螺旋搅拌器103设置在进料管101内，其作为输送含油污泥2的物料输送装置，当然，其同时也可以用于对含油污泥2或者对含油污泥2以及添加到含油污泥2中的活性炭或者下面将会详细描述到的添加剂进行搅拌，从而使得活性炭或者添加剂能够与含油污泥2均匀混合后再从进料管101的出料端101b输送到下述的谐振腔体20内部，以便进行微波加热处理。在本实施例中，如图1所示，螺旋搅拌器103设置在进料管101的进料端101a，在其他一些实施例中，螺旋搅拌器103也可以设置在进料管101位于谐振腔体20外面部分的任意合适位置。
可以理解，虽然本实施例中螺旋搅拌器103设置在进料管101内，但在另一些实施方式中，螺旋搅拌器103也可以单独设置，例如可以使用螺旋搅拌机与进料管101的进料端101a连通，从而实现对原料的输送以及搅拌作用。
还需要说明一点，虽然本实施例采用螺旋搅拌器103作为输送含油污泥2或者包含有含油污泥2的混合物的物料输送装置，但是，在其他一些实施例中也可以使用旋浆式搅拌器、涡轮式搅拌器、电磁搅拌器等替代本实施例的螺旋搅拌器103作为物料输送装置、或者搭配其他动力输送机构来作为物料输送装置，这些替换同样属于本发明的保护范围。当然，如果在其他一些实施方式中，不需要对含油污泥2或者不需要对含油污泥2以及添加到含油污泥2中的物质进行搅拌时，则还可以使用其他动力输送机构(例如泵)来替换本实施例中的螺旋搅拌器103。
进料管101的进料端101a可以直接与运送含油污泥2的管道以及运送活性炭或者下述添加剂的管道等连通，从而含油污泥2可以通过进料管101的进料端101a进入该进料管101、并在螺旋搅拌器103的搅拌作用下经过该进料管101的出料端101b输送到谐振腔体20内。继续参考图1，进料管101的进料端101a也可以通过端盖105密封，然后在靠近进料端101a的管壁上开设一个或者多个物料入口101c以便通过上述一个或者多个物料入口101c将含油污泥2、活性炭或者添加剂等物料直接输送到螺旋搅拌器103的凹槽内，然后在螺旋搅拌器103的转动过程中被搅拌和输送，最终将含油污泥2或者含油污泥2与活性炭或者添加剂搅拌均匀后经进料管101的输送端输送到谐振腔体20内，继而被微波加热处理。
谐振腔体20包括转盘203、盖设在转盘203上的上盖201以及第一挡板209。当然，在另外一些实施方式中，如果转盘203的直径小于上盖201下端的直径时，则谐振腔体20还应该包括下盖，从而可以将上盖201和下盖连接在一起，以便使得上盖201和下盖之间围合成一个用于容纳上述转盘203的闭合空间。
在上盖201上开设有进料口201a、微波馈入口201d、出料口201b和油气出口201c。可以理解，当谐振腔体20还包括有下盖时，进料口201a、微波馈入口201d和出料口201b的部分或者全部可以开设在下盖上。
进料管101的出料端101b穿过上述进料口201a伸入到谐振腔体20内、且位于转盘203的上方，以使从进料管101的出料端101b输出的含油污泥2、包含有含油污泥2和活性炭或者包含有含油污泥2和添加剂的混合物等物料能够直接落到转盘203上。
转盘203则能够在驱动机构的驱动下绕着垂直轴线转动，以带动从进料管101的输出端输入到谐振腔体20内的含油污泥2或者包含有含油污泥2的混合物等物料运动。在本实施例中，动力机构205可以是轴传动机构、齿轮传动机构、带传动机构、链传动机构等任意现有技术中合适的传动机构。
如图2黑色的实心箭头所示，沿着转盘203的转动方向，微波馈入口201d设置在进料口201a的前方，与微波源501连接的波导503穿过该微波馈入口201d伸入到谐振腔体20内，以便对含油污泥2或者包含有含油污泥2的混合物进行微波加热处理。波导503可以是矩形波导和圆波导中的任意一种。
可选地，上盖201开设有多个微波馈入口201d，每一个微波馈入口201d内均穿设有一根波导503。应当理解，为了使得微波电磁场的强度在谐振腔体20内的分布比较一致，当谐振腔体20设置一个微波馈入口201d时，这个微波馈入口201d设置在上盖201的顶部；当谐振腔体20具有多个微波馈入口201d时，这些微波馈入口201d沿着上盖201的径向均匀布置，例如，可以在如图1所示的在左侧和右侧各设置一个微波馈入口201d。此外，为了避免油气或者固体颗粒进入波导内，在波导503的出射端(也即微波出射的一端)设置有馈入窗口，在该窗口上设置有由石英或者陶瓷等制作而成的第二挡板。
在本实施例中，上述多个波导503可以与一个或者多个微波源501连接，也即，多个波导503的其中一部分或者全部与同一个微波源501连接，也可以是多个波导503的其中一部分或者全部分别与各自的微波源501连接。通过设置多个微波源501可以获得更高的微波处理功率，例如根据需要可以使用多个915MHz的75KkW或100kW的微波源；也可以使用一个或多个2450MHz的10kW的微波源，在保证处理量的同时提高微波对含油污泥2的处理效率。
继续沿着转盘203的转动方向，在微波馈入口201d的前方设置有出料口201b、且该出料口201b位于进料口201a和微波馈入口201d之间。在出料口201b的前方且靠近出料口201b的位置设置有与上盖201连接的第一挡板209，从而当转盘203带动物料转动时，物料能够先被从波导503导入的微波加热，从含油污泥2或者包含有含油污泥2的混合物中分离出来的油气从上盖201开设的油气出口201c进入到下述的油气收集机构40内，而经过加热处理的剩余物质(固体颗粒)则随着转盘203转动到出料口201b的位置时将被第一挡板209挡住而无法继续跟随转盘203转动，继而从出料口201b处进入与该出料口201b连通的出料管301内，请参照图2。
可选的，在一些实施方式中，出料管301还可以与废料存储罐303连通，从而可以将经过加热处理后的剩余物质经出料管301输送到废料存储罐303中储存起来，以避免对环境的污染，而且还能在后续过程中将存储在废料存储罐303中的剩余物质进行资源化处理和利用。
油气收集机构40包括冷凝管401和冷凝器403。其中，冷凝管401的一端与油气出口201c连通，另一端与冷凝器403连通，以将微波加热处理分离出来的油气引入冷凝器403中冷却成液体。可以理解，为了将冷凝器403中冷却的液体收集起来，还可以选择性地设置一个与冷凝器403连通的气液分离罐405，从而液体可以从冷凝器403流入到该气液分离罐405中。
进一步，为了保证微波加热处理时谐振腔体20内没有氧气，或者为了提高微波加热处理分离出来的油气的流速，还可以选择性地设置氮气储罐407并在气液分离罐405的上部开设出气口。氮气储罐407分别与谐振腔体20上设置的进气口201e以及气液分离罐405的出气口连通。具体的，该氮气储罐407通过进气管道与谐振腔体20的侧壁201上开设的进气口201e连通，气液分离罐405储罐405的出气口通过回流管道与该氮气储罐407连通。在微波加热处理之前往谐振腔体20内充入氮气就可以将谐振腔体20内的氧气排出去，并且在微波加热从处理的过程中，还可以通过控制氮气的流速来提升油气冷凝的效果。
此外，为了加快气体的流动，在冷凝管401或者连接冷凝器403和气液分离罐405的管道中还可以设置风机409，从而可以通过风机409的抽吸或者吹送作用将谐振腔体20内经微波加热分离出来的油气引入冷凝器403内。可选的，在油气出口201c和冷凝器403之间的冷凝管401上还可以设置用于将油气中的固体颗粒进行分离的旋风分离器(图中未示出)，以避免固体颗粒堵塞冷凝器403。在一些可选的实施方式中，还可以在油气收集机构40的管路上设置压力表，例如在连接冷凝器403和气液分离罐405的管道上设置压力表。通过设置压力表可以对微波加热处理分离出的油气进行检测，以便控制整个工艺过程。在另一些可选的实施方式中，冷凝器403还可以设置一个或多个用于监测冷凝温度的温度表。
进一步，为了避免落到转盘203上的物料过于分散，在一些实施方式中，还可以在转盘203的上方设置与上盖201连接的环形隧道207，从而使得环形隧道207和转盘203之间围合成用于容纳含油污泥2或者包含有含油污泥2的混合物等的物料。如图2所示，本实施例的环形隧道207可以包括封闭的外壁以及封闭的内壁，当然，在其他一些实施方式中，外壁和内壁也可以不是一个封闭的环。可选的，设置在靠近出料口201b位置的第一挡板209也可以固定在上述环形隧道207上。
此外，还需要说明一点的是，进料管101、出料管301、波导503以及冷凝管401均可以通过法兰固定在谐振腔体20的上盖201上，从而保证谐振腔体20的密封性，避免从微波源501导入的微波泄露到谐振腔体20外。
本实施例的微波处理含油污泥设备1，通过将螺旋搅拌器103设置在谐振腔体20外部，从而可以通过螺旋搅拌器103与进料管101的配合将物料输送到谐振腔体20内进行微波加热处理，从而避免了将螺旋搅拌器103设置在腔体内部时存在的螺旋搅拌器103工作的时候会对微波进行反射从而改变微波场分布导致的微波场分布不稳定的问题。当然，在本实施例中，由于螺旋搅拌器103设置到了谐振腔体20的外部，因此，在拆装维修螺旋搅拌器103时也无需对谐振腔体20进行拆装，使得本实施例的微波处理含油污泥设备1的维护保养简单、方便、高效。
另外，由于转盘203在微波加热过程中持续的在转动，这样不仅可以进一步改变谐振腔体20中的微波分布，使得微波的分布更加均匀，从而使得谐振腔体20内各个地方的物料加热更加均匀，而且由于物料会随着转盘203的转动而转动，使得物料可以在运动的过程中经过谐振腔体20的不同地方，使得所有的物料均能够受到强度基本相同的微波的加热，继而保证物料加热的均匀性，避免出现局部过热现象，也就不会出现物料过度加热生成焦炭后粘附在谐振腔体20的内壁上的问题。
在本实施例中，通过添加诸如活性炭或者含有高分子聚合物的添加剂可以提高微波处理含油污泥2的脱油率和处理效率，使得含油污泥2的连续化处理更加高效。例如，使用上述微波处理含油污泥设备1以500kg/h对没有添加任何物质的含油钻井废弃物进行连续处理时，假如微波功率为75kW、频率为915MHz时，经过微波加热处理后的剩余物料中的有机物含量为1.8％，而当在含油钻井废弃物中添加5％重量份(指占混合物的重量)的活性炭，使用相同条件进行微波加热处理，剩余物料中的有机物含量为0.9％。由上可知，当在含油污泥2中添加活性炭时，可以提高微波加热处理的脱油率。
但是，通过在含油污泥2中加入活性炭，在微波加热处理过程中往往会出现局部过热的现象，也即物料会出现热点，这些热点的出现会导致物料中的有机物裂解生成焦炭，生成的焦炭又使得该处的温度进一步升高，甚至出现玻璃化现象，也会引起油气出现等离子体现象，因此一方面使得谐振腔体20的内壁上沉积大量的焦炭，使得后续处理过程中这些沉积位置一直保持过热的现象，严重影响了微波加热的均匀性，并使得谐振腔体20的使用寿命急剧下降；另一方面等离子体的出现存在安全隐患。
有鉴于此，本发明提供一种用于添加到含油固体废弃物中的添加剂，该添加剂包括有1％～99％重量份的高分子聚合物以及1％～99％重量份的固体状的无机物，其中，无机物为无机盐和成盐氧化物中的一种或者多种。在处理含油固体废弃物时，将上述该添加剂与含油固体废弃物混合均匀，然后输送到谐振腔体的转盘203上。通过在含油固体废弃物中均匀混入上述添加剂，提议使得混合物处的微波功率密度相较于没有添加添加剂的含油固体废弃物高，经过实验验证，最高可以达到108W/m3(瓦/立方米)，此外还可以使得混合物处的微波分布均匀，从而使得该混合物的加热均匀，避免了局部过热现象的发生(也即避免了热点的出现)，继而避免了等离子现象的发生，避免了微波加热过程中由于热点出现导致有机物热解所产生的焦炭影响后续处理过程，从而不会出现谐振腔体20的内壁在微波加热处理后附着有大量焦炭的问题，也就避免了损坏微波加热设备1的可能。
在本发明中，高分子聚合物包括多糖类高分子聚合物、环氧树脂和酚醛树脂中的一种或者多种。在一些可选的实施方式中，多糖类高分子聚合物可以是葡聚糖、甘露聚糖、淀粉和纤维素中的一种或者多种。当然，在本发明中可以选择任意合适分子量的高分子聚合物，例如可以选择市场上出售量较大的分子量为1000～10000的alpha-葡聚糖或者beta-葡聚糖、分子量为5000～10000的甘露聚糖、分子量为10000到100000的淀粉以及分子量为5000～100000的纤维素、分子量为500到1000的酚醛树脂。需要说明一点，当选用的高分子聚合物的分子量较大时，一般推荐选择极性较大的成盐氧化物(例如氧化钙)与高分子聚合物相互搭配，从而更利于提高物料吸收微波以及将微波转化为热能的能力，也即使添加剂与含油固体废弃物混合后具有更高的微波功率密度以及更均匀的微波分布，以使加热速率和加热均匀性更好。此外，当添加剂中含有环氧树脂时则可以选择环氧值大于0.25的环氧树脂，也可以选择市售量大的环氧值为0.25～0.45的环氧树脂。在一些可选的实施方式中，可以选择环氧值较大的环氧树脂，当选用环氧值较大的环氧树脂时，无机组分中可以选配氧化钛等介电常数较高的物质，以提高添加剂与含油固体废弃物混合之后的混合物所在位置的微波功率密度以及微波分布的均匀性，从而提高含油固体废弃物的脱油率、并避免加热不均匀现象的产生。
在本发明中，无机盐可以是弱酸强碱盐，例如磷酸钠、磷酸钾、硅酸钠、硅酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、次氯酸酸钠等弱酸强碱盐。成盐氧化物可以是酸性氧化物(例如氧化硅和氧化硼)中的一种或者多种，也可以是碱性氧化物(例如氧化铁、氧化镁和氧化钙)中的一种或者多种，还可以是两性氧化物(例如氧化铝和氧化钛)中的一种或者多种，当然，还可以是碱性氧化物、酸性氧化物和两性氧化物其中几种的混合物。在一些可选的实施方式中，可以合理搭配添加剂的各组分以及各组分的重量比，以便使得添加剂获得合理的介电常数和介电损耗，从而提高微波电磁场的分布均匀性以及微波的加热效率。例如，可以在添加剂中搭配介电常数较高的氧化钛等以便提高添加剂吸收微波的能力，从而当添加剂与含油固体废弃物混合均匀后可以使混合物处具有更均匀的微波分布，并避免加热不均匀现象的产生。
举例来说，本发明的添加剂中高分子聚合物可以选自多糖类高分子聚合物，环氧树脂和酚醛树脂中的一种或者多种，无机物则可以选自强碱弱酸盐、碱性氧化物、酸性氧化物和两性氧化物中的一种或者多种。更为具体的，本发明的添加剂中高分子聚合物可以选自葡聚糖，甘露聚糖，淀粉，纤维素，环氧树脂和酚醛树脂中的任意一种或者多种，无机物则可以选自氧化铁，氧化钙，氧化镁，氧化硅，氧化硼，氧化铝，氧化钛，硅酸钠和磷酸钠中的一种或者多种。例如在一些可选的实施例中，高分子聚合物可以包括环氧树脂，尤其是环氧值较高的环氧树脂，以及脂肪族环氧树脂，也即选择环氧基两端的碳原子处于中间的位置的环氧树脂，以提高添加剂的介电损耗；无机物则可以包括二氧化钛，通过使用环氧树脂和二氧化钛可以使得添加剂具有更好的介电常数和介电损耗，吸收微波能和将微波能转化为热能的能力增强，并能使微波分布更加均匀。
在本发明中微波的功率可以根据实施需要和应用环境确定，例如可以是0.5kW以上的任意数值。一般来说，在小型微波加热中可以采用1kW、3kW、5kW或者15kW进行加热，当处理量大时可以为200kW或者选用更大的微波功率进行加热。微波加热的频率可以为300MHz～300GHz，但是为了避免对卫星通讯以及雷达产生干扰，生产过程中一般采用915MHz和2450MHz，但应该理解，可以在采取一定屏蔽手段的情况下选用300MHz～300GHz中的其他频率进行微波加热。
本发明采用ASTMD95标准方法测定样品水含量，具体来说，是将20g左右的样品与100ml的甲苯混合共沸后分离水与甲苯，从而测得水含量。采用如下所述的二氯甲烷萃取法测定样品油含量。
本发明中，脱油率v计算方法如下：取进料口未反应的物质以及出料口反应后的物质，采用溶剂萃取的方法分析混合后的物料和剩余物中的油的百分含量。
V＝(a1/(100-s1-w1)-a2/(100-s1-w2))/a1/(100-s1-w1)
其中，v为脱油率(重量)，a1为混合后的物料中的油的质量百分含量(干基)，a2为微波加热后剩余物质中的油的质量百分含量(干基),s1为添加的添加剂的重量百分比，w1为微波处理前样品中的水含量，w2为微波处理后样品的水含量。
在本实施例中，可以采用下述几种添加剂，但本领域技术人员应该理解，以下给出的具体添加剂仅是用于示例，而非对本发明的限制，能够实现本发明构思的其他添加剂同样包括在本发明的保护范围以内。换言之，只要在含油污泥2中添加的物质中包括有1％～99％重量份的高分子聚合物，以及重量份为1％～99％的无机盐、成盐氧化物或者无机盐和成盐氧化物的组合均属于本发明的保护范围。
添加剂a：75％酚醛树脂，5％的氧化钛，18％氧化硼和2％的氧化铝；
添加剂b：75％的甘露聚糖，25％的氧化钛；
添加剂c：25％的纤维素，75％的磷酸钠；
添加剂d：25％酚醛树脂，25％环氧树脂，25％的淀粉，25％的氧化铝；
添加剂e：25％环氧树脂，25％的葡聚糖，20％的氧化硅，10％的氧化铁，10％的磷酸钠，10％硅酸钠。
添加剂f：1％葡聚糖，30％氧化钛，69％氧化钙；
添加剂g：75％酚醛树脂，24％葡聚糖，1％氧化硅；
添加剂h：50％葡聚糖，30％氧化钛，20％氧化镁。
具体在制备上述添加剂a至添加剂h时，可以直接将各组分搅拌混合而成，当然，在工业化生产或者实验中，由于添加剂需要和含油固体废弃物混合均匀，因此，也可以直接将各组分加入含油固体废弃物中并搅拌以得到添加剂和含油固体废弃物的混合物。此外，对于高分子聚合物用量比较少的添加剂，例如上述添加剂f，还可以先使用水将高分子聚合物溶解之后，将高分子聚合物浸渍到其他组分上，从而实现将高分子聚合物均匀分散到其他组分中的目的，随后将水分通过烘干或者自然晾干等方式去除掉，最终使得添加剂中的各组分能够均匀混合，从而提高添加剂和含油固体废弃物的混合物对微波的吸收能力并使微波分布更加均匀。
下表1是使用上述微波处理含油污泥设备1直接对含油钻井废弃物以及分别添加有活性炭、添加剂a、添加剂b的含油钻井废弃物进行处理的结果。其中，微波设备的处理量为500kg/h，含油钻井废弃物的油含量为25.5％，水含量为5.1％，密度为2120kg/m3，使用的微波功率为100kW、频率为915MHz，添加剂a和添加剂b占混合物的重量均为5％。
表1
下表2是使用上述微波处理含油污泥设备1直接对原油废弃物以及分别添加有占混合物重量5％的活性炭、占混合物重量5％的添加剂a、占混合物重量5％的添加剂b的含油钻井废弃物进行处理的结果。其中，原油废弃物的油含量为28.6％，水含量为51.6％，密度为1561kg/m3，使用的微波功率为100kW、频率为915MHz。
表2
从表1和表2的可知，通过向含油污泥2中添加活性炭和本实施例提供的添加剂，能够提高微波处理后的脱油率。此外，在使用上述微波处理含油污泥设备1对含油钻井废弃物或者原油废弃物连续处理72个小时以后，添加有活性炭的微波处理含油污泥设备1中分离出来的油气由于微波电磁场分布不均匀而出现等离子体现象，不仅造成了油气的减少，还造成了微波处理过程具有不可控性，增加了安全隐患；同时，含油污泥会由于微波电磁场的分布不均匀而出现局部过热现象，从而生成焦炭类物质，这些焦炭类物质会有部分附着在谐振腔体20的内壁上。而添加有本实施例提供的任一添加剂后，微波处理含油污泥设备1的微波电磁场分布更加均匀，从而使得谐振腔体20的内壁上不会有焦炭类物质附着，同时电磁场的密度更高，而且还减少了油气的等离子化现象，也即，添加有本实施例提供的添加剂以后，含油污泥的加热更加均匀，从而降低了对微波处理含油污泥设备1的损坏，从而提高了微波处理含油污泥设备1的使用寿命。
最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本发明已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种微波处理含油污泥设备，其特征在于，包括：进料机构、谐振腔体、油气收集机构、出料管、微波源、驱动机构以及氮气储罐；
所述进料机构包括物料输送装置以及进料管，所述物料输送装置用于将包含有含油污泥和添加剂搅拌均匀并从所述进料管的进料端输送到所述进料管的出料端；
所述谐振腔体包括：转盘、罩设在转盘上方的上盖以及第一挡板；所述上盖开设有进料口、微波馈入口以及出料口，所述进料管穿过所述进料口后位于所述转盘的上方；所述微波馈入口内穿设有与所述微波源连接的波导；所述出料管与所述出料口连通；所述第一挡板与所述上盖连接，用于改变经过微波加热后的剩余物质的运动方向，以使所述剩余物质经所述出料口进入所述出料管；
所述上盖还开设有油气出口，所述油气收集机构与所述油气出口连通；
所述驱动机构与所述转盘传动连接，用于驱动所述转盘转动；
其中，所述油气出口设置于所述上盖的顶部；
其中，所述微波源的输出功率大于等于75KW，所述微波源的频率大于等于300MHz且小于等于300GHz，所述微波源的微波馈入口设置于所述上盖的侧壁且靠近所述转盘朝向所述上盖的表面；
所述谐振腔体的底部设置有进气口，所述氮气储罐与所述进气口连通，所述氮气储罐用于向所述谐振腔体内通入氮气，以去除所述谐振腔体内的氧气，且所述氮气储罐还用于加快所述油气向所述油气出口排出的速度；
所述谐振腔体还包括环形隧道，所述环形隧道与所述上盖固定、并位于所述转盘的上方；
所述转盘和所述环形隧道围成顶端具有开口的容纳空间，所述容纳空间用于容纳从所述进料管的出料端输入所述谐振腔体的物料；
所述第一挡板固定在所述环形隧道上；
沿所述转盘的转动方向，所述微波馈入口设置于所述谐振腔体上与所述进料口的前方，所述出料口设置于所述微波馈入口的前方；
将含油污泥和添加剂混合均匀，所述添加剂包括1％～99％重量份的高分子聚合物以及1％～99％重量份的无机物，该无机物为无机盐和/或成盐氧化物；
将混合后的物料连续输送到谐振腔体内转动的转盘上进行微波加热处理；
微波加热处理过程中产生的油气从盖设在所述转盘上的上盖所开设的油气出口排出；
由所述谐振腔体的底部向所述谐振腔体内通入氮气，以去除所述谐振腔体内的氧气并加快所述油气向所述油气出口排出的速度；
经过微波加热处理后的剩余物质从所述上盖所开设的出料口排出。
2.根据权利要求1所述的微波处理含油污泥设备，其特征在于，其中，所述高分子聚合物为多糖类高分子聚合物、环氧树脂和酚醛树脂中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的微波处理含油污泥设备，其特征在于，其中，所述多糖类高分子聚合物为葡聚糖，甘露聚糖，淀粉和纤维素中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的微波处理含油污泥设备，其特征在于，其中，所述成盐氧化物为氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化硅、氧化硼中、氧化铝和氧化钛中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的微波处理含油污泥设备，其特征在于，其中，所述无机盐为硅酸盐和/或磷酸盐。
6.根据权利要求1所述的微波处理含油污泥设备，其特征在于，所述波导伸入到所述容纳空间内。
7.根据权利要求6所述的微波处理含油污泥设备，其特征在于，所述物料输送装置为螺旋搅拌器。
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