CN108745026A - 一种适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统和方法，所述系统包括均质罐，所述均质罐设有：(I)第一污泥入口，用于注入清罐污泥；(II)第二污泥入口，用于注入废水三泥；(III)搅拌器，安装于均质罐的顶部，所述搅拌器连接的搅拌桨位于均质罐的腔体内；(IV)通过循环管路连通的底部出口和底侧入口，循环管路上设有泵。利用了清罐污泥和废水三泥中油水等含量不同的差异，将二者充分混合后污泥能直接进行焦化，解决了未处理清罐油泥不适于直接焦化的一系列问题，实现清罐油泥进入延迟焦化装置处理，不再需要减量化、焚烧、热解、生物分解等高投资高耗能的方式处理，从而减少投资、实现油份的回收、降低能耗和处理成本。

Description

一种适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统和方法

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统和方法。

背景技术

炼油厂各生产工艺产生的废渣废水进入污水车间处理，对大量污水净化的同时，有害物质被浓缩到三泥中，1、生化污泥，2、池底污泥，3、浮渣。通常含油率3％-15％，经离心脱水后含水率80％左右，还含有一些化学物质，堆放24小时后产生硫化氢恶臭。三泥属于工业危险废固，对环境极有危害。

炼化企业中污水处理厂的“三泥”进焦化装置进行处理，或者仅浮渣进焦化进行处理，是一种无害化、资源化的污泥处理流程，已经在诸多企业中实施。利用焦化装置处理“三泥”的具体流程及设备有所差异，主要是两种方式，一种是将“三泥”作为急冷油，另一种是作为冷焦介质在大吹汽、小给水阶段注入焦炭塔，虽然这两种方式有所不同，但都是利用了高温焦炭的热量对“三泥”进行热解等以实现对“三泥”的资源化处理。

但是石化企业中众多的油品等储罐的清罐油泥的处理一直是难以解决的问题。清罐油泥主要分成两类：一类是在采油污水处理过程中产生的，由于污水中本身含有的细微颗粒(泥、砂等)和重油中本身的胶质、沥青质、重金属等的比重因素导致少量的原油下沉到除油罐的底部，进而形成黑色、颗粒细密，含油较多的油泥；第二类是在原油储存时产生的，油品储罐在储存油品特别是原油时，在长时间的存放过程中，油品中少量机械杂质、砂粒、泥土、重金属盐类以及石蜡和沥青质等重油性组分会因比重差而自然沉降积累在油罐底部，形成又黑又稠的胶状物质层储罐底泥清出罐后经过机械脱水脱油后，仍有大量的清罐油泥，与“三泥”相比较，清罐油泥中含油量大、且油比重大、粘度高、胶质沥青质含量高，因此处理难度大。目前对清罐油泥的主要最终处理方式有五种：焚烧、热解、生物处理、溶剂萃取、热化学洗涤，这些处理方式各有优势，但无一例外的却都存在处理流程长、设备投资大、处理费用高等问题。

目前对清罐油泥的五种主要最终处理方式除了有处理流程长、设备投资大、处理费用高等问题以外，还有其他不足。

CN101041541A公开了一种清罐油泥处理工艺，该工艺是将清罐油泥在一、二级均质机中按一定比例加入萃取剂加热、搅拌后，在离心分离机中进行一次、二次固液分离，再送入油水分离罐进行沉降分离，最后对分离出来的油品、污水、泥砂分别进行继续萃取、处理达标排放和焚烧、生物降解或用作加工型煤粘结剂。但是其中焚烧法需要燃烧温度高，耗能较大，而且油泥中的油组分没有得到回收，造成了资源浪费。溶剂萃取法中溶剂存在消耗，溶剂价格高，而且存在溶剂再生、回收等处理过程，工艺控制也较为复杂。而且此方法最终还有无法处理的泥渣，需要结合其他处理方法处理。此外，生物处理法处理油泥存在所需周期长，占地面积大等问题，而且生物处理法对稠油更加难以处理。

CN107937003A公开了一种油泥的处理方法及装置，利用罐车将油泥拉运到压球现场，现场设置20立方米容积的油泥储罐，储罐设蒸汽加热装置及输送泵，通过输送泵将油泥送入料罐，经分配器定量送入混合搅拌机，按照配比与焦煤等混合搅拌8～10分钟，再经单螺旋输送机送入压球设备，经150～220吨高压压制成煤球，成型的煤球按照入炉焦煤0.1～0.3％的比例均匀掺入炼焦煤中，装入焦炉进行炼焦。此方法仍然属于热解法，处理油泥需要温度到600～1000℃，热量消耗极大，设备投资高。

“清罐油泥处理技术研究[J].张皓.石化技术,2018(2).”探讨了一种化学热洗工艺处理清罐油泥的方法，能有效地将清罐油泥中的油分离出来，在油泥处理的同时实现了原油的回收，具有一定的经济效益。但是热化学洗涤法与溶剂萃取法类似，虽然能实现油泥中油组分的回收，但是泥渣也需要结合其他处理方法处理。

清罐油泥与“三泥”组成及性质有很大不同，污水处理厂三泥含油率小于10％，含水率约60％～99％，粘度约1mpa.s～100mpa.s。清罐油泥含油率约在20％～50％，含水率约20％～40％，含砂率约10％～30％，粘度大于1000mpa.s。由于清罐油泥以上性质，造成了如果清罐油泥直接进入焦炭塔处理，存在以下问题和风险：

a、由于清罐油泥含油量高，容易造成焦炭挥发份超标；

b、由于清罐油泥含油量高，且油品中胶质沥青质含量高，因此容易造成且切焦卡钻；

c、由于清罐油泥粘度大，而且可能存在稠油结块，物料难实现管道输送，在间歇操作的停运期间容易结块堵塞；

d、由于清罐油泥粘度大，重油含量高，分散性能差，进入焦炭塔后难以分布均匀，造成可能的反应不完全、局部焦炭质量不达标等问题。

由以上分析可知，为实现清罐油泥进入焦炭塔进行处理需要对清罐油泥做预处理，以避免出现以上问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的清罐污泥无法直接焦化法处理的问题，本发明的目的之一在于提出一种适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统和方法，清罐污泥经预处理后能够进入焦炭塔，从而实现利用焦炭热量对清罐油泥进行无害化和资源化处理，以避免清罐污泥传统处理方法的处理流程长、设备投资大、处理费用高等问题。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统，包括均质罐，所述均质罐设有：

(I)第一污泥入口，用于注入清罐污泥；

(II)第二污泥入口，用于注入废水三泥；

(III)搅拌器，安装于所述均质罐的顶部，所述搅拌器连接的搅拌桨位于所述均质罐的腔体内；

(IV)通过循环管路连通的底部出口和底侧入口，所述循环管路上设有泵。

本发明所述的系统是指设备系统或装置系统。本发明所述的“包括”，意指其除所述构造外，还可以包括其他构造，这些其他构造赋予所述均质预处理系统不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。

本发明通过设有泵的循环管路连通底部出口和底侧入口，构成底部循环单元。并利用搅拌器和底部循环集成为一个充分搅拌混合的系统，利用了清罐污泥和废水三泥中油分、水份等配比不同的差异，将二者充分搅拌混合，所得混合污泥能直接进行焦化，避免了未处理清罐油泥直接焦化的问题，混合后含油量比清罐油泥显著降低，降低焦炭挥发份超标的风险；清罐油泥中含量较高的胶质沥青质在本发明的预处理系统中也进一步溶解和细化，同时混合后粘度适当，避免切焦卡钻、稠油结块、堵塞等现象；且油泥分散性提高，进入焦炭塔后分布均匀，有效避免了反应不完全、局部焦炭质量不达标等问题。本发明的均质预处理系统的运行方式可以是间歇运行也可以是连续运行。

优选地，所述第一污泥入口连接有第一污泥管路，所述第二污泥入口连接有第二污泥管路，所述第一污泥管路和所述第二污泥管路上均安装有阀门。安装阀门可以适时调节两种污泥的注入质量比。

优选地，所述底侧入口设有搅拌喷头，喷口朝向所述均质罐的内部。搅拌喷头促进罐底所沉积的重组分在罐内流动，从而进一步使得搅拌混合更充分。

优选地，所述泵与所述底部出口之间的管路上设有第一阀门。只有打开第一阀门循环管路才能工作。

优选地，所述底侧入口和所述泵之间的管路上设有药剂混合装置。帮助两种油泥充分混匀的物质通过药剂混合装置加入，随循环管路进入罐内与罐内的混合油泥通过搅拌充分混合，提高混合油泥中各组分的分散性。

优选地，所述泵和所述药剂混合装置之间的管路上设有第二阀门。当设备处于出料模式时，将第二阀门关闭能够避免出料支路上的部分混合泥误入循环管路。

优选地，所述第一阀门和所述泵之间的管路上任一点记为A点，所述第二阀门和所述泵之间的管路上任一点记为B点，所述A点和所述B点之间还连接有一支路，所述支路上设有第三阀门。这一支路的作用是在泵启动时防止出口管线堵塞造成泵受损，泵启动正常后可以关闭。

优选地，所述B点与所述第二阀门之间的管路上任一点记为C点，所述C点处引申一支路作为出料管路，所述出料管路设有第四阀门。实现自动出料，提高可操作性和自动化程度。

优选地，所述出料管路的末端连接焦化装置。本发明对焦化装置不进行限定，可以是现有技术中能实现污泥焦化法处理的任意焦化装置。

优选地，所述出料管路的末端连通所述焦化装置的大吹汽蒸汽管线。

优选地，所述循环管路泵的出口与第二污泥入口连通，作用是实现废水三泥可以跨过均质系统直接进入焦化装置进行处理。

优选地，所述均质罐的顶部连接有出气管路，所述出气管路上设有出气阀门。及时地把封闭搅拌产生的气体排出。

优选地，所述出气管路与尾气处理装置连接。

第二方面，本发明提供一种适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理方法，包括：将清罐污泥和废水三泥搅拌混合后再进入焦化装置处理。

优选地，所述搅拌混合在如第一方面所述的均质预处理系统中完成。

优选地，所述废水三泥和所述清罐污泥的质量比为1～10:1，例如1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、8:1或10:1等，优选3～6:1。通过控制两组分的配比实现混合污泥中尽量合适的灰分比例和油分含量，尽量将对焦炭的不良影响控制在较低的水平，既实现了清罐油泥进入焦化处理，不再需要减量化、焚烧、生物分解等高投资高耗能的方式处理，从而减少投资、实现油份的回收、降低能耗和处理成本，同时还保证所得焦炭质量满足工业使用要求。

优选地，所述搅拌混合过程中还加入稳定剂和/或乳化剂；

优选地，所述稳定剂和/或乳化剂通过药剂混合装置加入。

作为本发明优选的技术方案，所述的适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理方法包括如下步骤：

(1)预混：关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，将清罐污泥从第一污泥入口注入均质罐中，将废水三泥从第二污泥入口注入所述均质罐中，控制所述废水三泥和所述清罐污泥的质量比为1～10:1，运行搅拌器进行搅拌，得到预混料；

(2)底部循环：打开第一阀门、第二阀门和第三阀门，运行泵，所得预混料从底部出口进入循环管路，泵入药剂混合装置，加入稳定剂，与所述预混料混合后从底侧入口返回均质罐底部，进一步搅拌，得到混合污泥；第三阀门目的是在泵启动时防止出口管线堵塞造成泵受损，启动正常后可以关闭；

(3)出料：污泥混合完成后，关闭第二阀门，打开第四阀门，将所得混合污泥由出料管路输出，进入焦化装置。

其中，本发明中搅拌器运行可以在底部循环开始运行之前运行，也可以与底部循环一起运行。

所述优选方法为所述系统间歇运行的方式，本发明所述系统也可以连续运行。连续运行时，系统中除第三阀门外，其余阀门均处于打开状态。当均质罐液位高度低于一定水平后，搅拌器停止运行。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

1.本发明通过利用搅拌器和底部循环集成为一个充分搅拌混合的系统，利用了清罐污泥和废水三泥中油分、水份等配比不同的差异，将二者充分搅拌混合，所得混合污泥能直接进行焦化，解决了未处理清罐油泥不适于直接焦化的一系列问题，实现清罐油泥进入焦化处理，不再需要减量化、焚烧、生物分解等高投资高耗能的方式处理，从而减少投资、实现油份的回收、降低能耗和处理成本；本发明均质系统后焦化法处理整体处理费用仅约减量化、焚烧等处理方式的12％以下；

2.本发明均质预处理系统的运行方式可以是间歇运行也可以是连续运行，简便易操作，节省工序，低耗高效。

附图说明

图1为本发明实施例1中适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统的示意图；

图2为本发明实施例3中适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统的示意图。

图中标记示意为：1、21：均质罐；2、22：药剂混合器；3、23：搅拌喷头；4、24：搅拌器；5、25：泵；6、26：第一阀门；7、27：第二阀门；8、28：第三阀门；9、29：第四阀门；10、20-出气阀门；11、31：第一入料阀门；12、32：第二入料阀门；33：第一旁路阀门；34：第二旁路阀门。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

实施例1

一种适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统，如图1所示，包括均质罐1，罐上设有：

(I)第一污泥入口，连接有第一污泥管路，用于注入清罐污泥，第一污泥管路上安装有第一入料阀门11；

(II)第二污泥入口，连接有第二污泥管路，用于注入废水三泥，第二污泥管路上安装有第二入料阀门12；

(III)搅拌器4，安装于均质罐的顶部，所述搅拌器连接的搅拌桨位于所述均质罐的腔体内；

(IV)通过循环管路连通的底部出口和底侧入口；

(V)顶部连接有出气管路，所述出气管路上设有出气阀门10。

其中，循环管路上设有泵5，底侧入口设有搅拌喷头3，喷口朝向均质罐1的内部，泵5与底部出口之间的管路上设有第一阀门6，底侧入口和泵5之间的管路上设有药剂混合器2，泵和药剂混合器2之间的管路上设有第二阀门7；第一阀门7和泵5之间的管路上任一点记为A点，第二阀门7和泵5之间的管路上任一点记为B点，A点和B点之间还连接有一支路，支路上设有第三阀门8；B点与第二阀门7之间的管路上任一点记为C点，所述C点处引申一支路作为出料管路，所述出料管路设有第四阀门9，出料管路的末端连接焦化装置。

实施例2

一种适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理方法，利用实施例1提供的系统进行，包括如下步骤：

(1)预混：关闭第一阀门6、第二阀门7、第三阀门8和第四阀门9，打开出气阀门10，将清罐污泥从第一污泥入口注入均质罐1中，将废水三泥从第二污泥入口注入所述均质罐1中，控制罐污泥和废水三泥的质量比为3:1，运行搅拌器4进行搅拌，得到预混料；

(2)底部循环：打开第一阀门6和第二阀门7，运行泵5，所得预混料从底部出口进入循环管路，泵入药剂混合器2，加入稳定剂，与预混料混合后从底侧入口的搅拌喷头3返回均质罐底部，进一步搅拌，得到混合污泥；

(3)出料：污泥混合完成后，关闭第二阀门7，打开第四阀门9，将所得混合污泥由出料管路输出，进入焦化装置。

实施例3

一种适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统，如图2所示，包括均质罐21，罐上设有：

(I)第一污泥入口，连接有第一污泥管路，用于注入清罐污泥，第一污泥管路上安装有第一入料阀门31；

(II)第二污泥入口，连接有第二污泥管路，用于注入废水三泥，第二污泥管路上安装有第二入料阀门32；

(III)搅拌器24，安装于均质罐的顶部，所述搅拌器连接的搅拌桨位于所述均质罐的腔体内；

(IV)通过循环管路连通的底部出口和底侧入口；

(V)顶部连接有出气管路，所述出气管路上设有出气阀门20。

其中，循环管路上设有泵25，底侧入口设有搅拌喷头23，喷口朝向均质罐21的内部，泵25与底部出口之间的管路上设有第一阀门26，底侧入口和泵25之间的管路上设有药剂混合器22，泵和药剂混合器22之间的管路上设有第二阀门27；第一阀门27和泵25之间的管路上任一点记为A点，第二阀门27和泵25之间的管路上任一点记为B点，A点和B点之间还连接有一支路，支路上设有第三阀门28；B点与第二阀门7之间的管路上任一点记为C点，所述C点处引申一支路作为出料管路，所述出料管路设有第四阀门29，出料管路的末端连接焦化装置；泵25出口与第二污泥入口连接，返回支路上设有第一旁路阀门33和第二旁路阀门34。

实施例4

一种适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理方法，利用实施例2提供的系统进行，包括如下步骤：

(1)预混：关闭第一阀门26、第二阀门27、第三阀门28和第四阀门29，打开出气阀门20，将清罐污泥从第一污泥入口注入均质罐21中，将废水三泥从第二污泥入口注入所述均质罐21中，通过第一入料阀门31和第二入料阀门32控制罐污泥和废水三泥的质量比为10:1，运行搅拌器24进行搅拌，得到预混料；

(2)底部循环：打开第一阀门26和第二阀门27，运行泵25，所得预混料从底部出口进入循环管路，泵入药剂混合器22，加入稳定剂，与预混料混合后从底侧入口的搅拌喷头23返回均质罐底部，进一步搅拌，得到混合污泥；

(3)出料：污泥混合完成后，关闭第二阀门27，打开第四阀门29，将所得混合污泥由出料管路输出，进入焦化装置。

当系统连续运行时，清罐污泥间断供应，废水三泥过量，这时可以关闭阀门34，打开阀门33，废水三泥从阀门33所在管路跨过均质系统直接进入焦化装置进行处理，系统自动化程度高，更加节能。

以一中小型炼化企业为例，废水三泥约10000吨/年，若以3:1比例处理清罐油泥，则可处理清罐油泥3333吨/年，此发明均质系统后焦化法处理整体处理费用约为60万元/年。减量化、焚烧等处理方式的处理费用以1500/吨计算，处理清罐油泥的年费用需要约500万元。本发明的投资仅约其他处理方式的1/4～1/2。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统，其特征在于，包括均质罐，所述均质罐设有：

(I)第一污泥入口，用于注入清罐污泥；

(II)第二污泥入口，用于注入废水三泥；

(III)搅拌器，安装于所述均质罐的顶部，所述搅拌器连接的搅拌桨位于所述均质罐的腔体内；

(IV)通过循环管路连通的底部出口和底侧入口，所述循环管路上设有泵。

2.如权利要求1所述的适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统，其特征在于，所述第一污泥入口连接有第一污泥管路，所述第二污泥入口连接有第二污泥管路，所述第一污泥管路和所述第二污泥管路上均安装有阀门。

3.如权利要求1或2所述的适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统，其特征在于，所述底侧入口设有搅拌喷头，喷口朝向所述均质罐的内部。

4.如权利要求1～3任一项所述的适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统，其特征在于，所述泵与所述底部出口之间的管路上设有第一阀门。

5.如权利要求1～4任一项所述的适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统，其特征在于，所述底侧入口和所述泵之间的管路上设有药剂混合装置；

优选地，所述泵和所述药剂混合装置之间的管路上设有第二阀门。

6.如权利要求1～5任一项所述的适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统，其特征在于，所述第一阀门和所述泵之间的管路上任一点记为A点，所述第二阀门和所述泵之间的管路上任一点记为B点，所述A点和所述B点之间还连接有一支路，所述支路上设有第三阀门；

优选地，所述B点与所述第二阀门之间的管路上任一点记为C点，所述C点处引申一支路作为出料管路，所述出料管路设有第四阀门；

优选地，所述出料管路的末端连接延迟焦化装置；

优选地，所述出料管路的末端连通所述延迟焦化装置的大吹汽蒸汽管线。

7.如权利要求1～6任一项所述的适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理系统，其特征在于，所述泵的出口与所述第二污泥入口连通；

优选地，所述均质罐的顶部连接有出气管路，所述出气管路上设有出气阀门；

优选地，所述出气管路与尾气处理装置连接。

8.一种适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理方法，其特征在于，包括：将清罐污泥和废水三泥混合后再进入延迟焦化装置利用焦化法进行处理。

9.如权利要求8所述的适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理方法，其特征在于，所述混合在如权利要求1～7任一项所述的均质预处理系统中完成；

优选地，所述废水三泥和所述清罐污泥的质量比为1～10:1，优选3～6:1；

优选地，所述搅拌混合过程中还加入稳定剂和/或乳化剂；

优选地，所述稳定剂和/或乳化剂通过药剂混合装置加入。

10.如权利要求8或9所述的适应于焦化法处理清罐污泥的均质预处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)预混：关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，将清罐污泥从第一污泥入口注入均质罐中，将废水三泥从第二污泥入口注入所述均质罐中，控制所述罐污泥和所述废水三泥的质量比为1～10:1，运行搅拌器进行搅拌，得到预混料；

(2)底部循环：打开第一阀门、第二阀门和第三阀门，运行泵，所得预混料从底部出口进入循环管路，泵入药剂混合装置，加入稳定剂，与所述预混料混合后从底侧入口返回均质罐底部，进一步搅拌，得到混合污泥；

(3)出料：污泥混合完成后，关闭第二阀门，打开第四阀门，将所得混合污泥由出料管路输出，进入焦化装置。