CN108977218A - 一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，其特征在于，包括油泥/废橡胶热解系统、油气冷却分离系统、热风生成系统，其中，油泥热解系统：包括密封进料口、管道流动床热解装置、外筒体、热风流通层、油气出口、废渣排料口；所述管道流动床热解装置包括上下叠加的三层管道流动床组成，三层管道流动床相互平行垂直叠加，管道流动床之间设置有落料管，管道流动床内部设置有绞轮，三层管道流动床中相邻管道流动床内所设置的绞轮的转动方向互为相反，密封进料口布置在顶层管道流动床的头部，通过该套设备的使用可达到从根本上解决含油污泥、废橡胶对环境污染的问题并变废为宝，实现资源化再生利用。
Description
技术领域
本发明涉及油泥/废橡胶处理领域，具体涉及一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置。
背景技术
含油污泥是油品开发、储存、运输、生产过程中混入泥土或其他介质，得不到直接分离回收而形成的污染环境的混合物，属于危险废物管理范围。在石油化工行业中开采、运输、加工石油过程中，会产生大量的油泥。根据资料显示，我国仅仅开采石油过程中产生的油泥年产量已超过百万吨。含油污泥的生产量为原油的0.15％～1％，国家统计局数字显示，2014年我国原油开采总量为2.1×108吨，油泥产量约为200万吨左右，并且我国许多油田已经进入开采末期，油泥产生比例将会更大。含油污泥含油率一般在20％～50％之间，含水率一般在10％～90％之间，这些油泥难以沉降，而且含有大量的金属等污染物质如果不经处理随意排放，不仅占用大量耕地，并且会对土壤、水和大气产生极大的危害。由于油泥含有大量的原油，不经回收随意排放，对能源也是一种浪费。因此，无论从环保角度考虑，还是从资源利用角度考虑，都需要一种先进的技术对其进行无害化和资源化的处理。含油污泥在处理过程中具有脱水难、粘度大、组分复杂等特点。在2004年修订通过的《中华人民共和国固体废物环境污染防治法》中，要求必须对石油污泥进行无害化处理。目前危险固体废弃物处理中心对未经处理的含油污泥收费标准约1000-3000元/吨，无形中加重了企业的排污成本。含油污泥的处理已经成为石油企业急需解决的重要环境问题。
通常石油污泥在处理方法方面，主要有以下几种：(1)溶剂萃取法，油泥与一种溶剂混合充分，相间传质，经过萃取后，对混合液进行蒸馏得到原油。(2)焚烧法，焚烧炉最常用的是流化床蒸馏器和旋转炉。(3)热解析法，主要包括低温热解析和高温热解析。(4)焦化法，就是对油泥中含量较多的重质烃类进行高温深度处理。(5)固化法是在油泥中加入一些固化剂，使油泥稳定形态、其中的无机物呈固体状态。并利用惰性材料包裹油泥中的有害物质。(6)固液分离法是将油泥与热水均匀混合后，进行机械脱水。由于油泥中的少量石油会堵塞滤布，需要经常清洗，降低了处理效率。(7)热水洗涤法比较适用于轻质烃含量多且含油量高的油泥砂。(8)化学破乳法通常与固液分离法联合使用。(9)超声波能引起机械振动和物质的空化两种作用。(10)生物处理法向油泥中加入适量的碳氮元素，对微生物提供空气，使油泥中的微生物的快速增加，将油泥中烃类分解。综上所述，热处理技术中热解法在减量化和无害化方面优势明显。现有的热解技术中，有通过蒸汽发生器产生过热蒸汽热解油泥的，有通过电加热热解油泥的，这些技术都需要使用一次或二次能源，能耗大而且避免不了二次污染问题，没有形成一套回收有用物质、安全环保、运行成本低的技术、方法和设备。例如：中国专利201110082159.9公开了一种油污泥热解再生燃料油的一体化方法和系统，使用循环流化床掺烧煤和热解渣为热解提供能量，热解渣中含有重金属，易带来二次污染，存在系统复杂、设备投资大等问题。
另一方面，国内废龙胎及各种废橡胶制品的存量越来越多，据不完全统计，我国每年仅废龙胎以每年15％左右的速度在递增。废龙胎长期露天堆放，不仅占用大量土地，而且极易滋生蚊虫传播疾病，还容易引起火灾。废龙胎造成的“黑色污染”已是一个非常严峻的问题。目前我国废龙胎橡胶每年的回收率约为47％，属中等偏下的水平，其中废龙胎的回收利用率约为60％。废龙胎循环利用产业已被国家列为循环经济的重点发展领域。随着我国汽车工业的迅猛发展，汽车保有量逐年增加，废龙胎相应地快速增长。预计到2020年，我国的汽车保有量将达到3.5亿辆。但长期以来，废龙胎处置和资源化利用技术一直是环境保护的世界性难题。国内外一直致力于完全回收，高附加经济价值技术的研发，"废橡胶热裂解"技术以其特有的优势，悄然走向工业化发展阶段。这对于解决废龙胎回收再生利用问题，根除二次污染，缓解能源危机，消除污染，实现资源循环利用等方面都具有重大意义。
然而在处理废龙胎过程中，龙胎的解聚、分离、裂解、单体回收多年来一直是世界各国极为关注的大课题，也是深度再生加工的高技术含量的二次资源化利用攻关重点。橡胶的组成成分及反应条件直接控制着产品产率与质量，反应条件包括反应温度、时间、压力；反应介质及反应器的结构、形状等。现已开发出的热裂解技术主要有：惰性气体保护热裂解、真空热裂解、熔融盐载体热裂解等。加拿大成功开发了利用微波技术对废旧龙胎进行解聚、切割、分离制得燃料油与炭黑。由于这些方法技术上复杂、装置庞大、投资巨大、工厂加工成本太高，因而目前尚难以实现工业化生产的推广。
综上所述，含油污泥与废橡胶存在相同的问题，而且在处理过程与处理方法上特点相同，因此，开发一套回收有用物质、安全环保、运行成本低的技术、方法和设备资源化利用率高，设备结构简单，不添加任何助剂，从根本上解决含油污泥与废橡胶对环境污染的问题并变废为宝，实现资源化，是摆在国内各方面从事资源再生利用的工程技术人员目前的一道难题。
发明内容
本发明解决了现有技术存在的含油污泥与废橡胶处理过程处理难题与处理过程中环保的问题，提供了一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，其应用时可高效的处理含油污泥与废橡胶，年处理量可达到万吨级，并且在处理过程气体方面：实现所产生的油气处理后回收应用、高温废气预热回收利用，最终外排的废气可达到环保的要求；固体方面：通过特殊设置的处理结构装置，对含油污泥处理后所产生的废渣进行检测后符合国家环保标准要求排放。废橡胶处理后所产生的废渣进一步处理变为塑料和橡胶行业使用的原料炭黑。
本发明通过以下技术方案实现：
一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，其特征在于，包括油泥/废橡胶热解系统、油气冷却分离系统、热风生成系统，其中，油泥热解系统：包括密封进料口、管道流动床热解装置、外筒体、热风流通层、油气出口、废渣排料口；所述管道流动床热解装置包括上下叠加的三层管道流动床组成，三层管道流动床相互平行竖向叠加，管道流动床之间设置有落料管，管道流动床内部设置有绞龙，三层管道流动床中相邻管道流动床内所设置的绞龙的转动方向互为相反，密封进料口布置在顶层管道流动床的头部，所述外筒体将管道流动床热解装置包裹在内，外筒体上设置有保温层，在外筒体靠近密封进料口的正下方开有热风进气口，外筒体内部与管道流动床垂直方向设置有三层挡风板，外筒体在顶层管道流动床的尾部上方位置处开有高温尾气排出口，所产生的高温尾气分为两路，一路送至热风生成系统，另一路送至原料输送系统用于原料预烘干，所述油气出口设置在上层管道流动床的尾部上方，废渣排料口设置在底层管道流动床的尾部下方；油气冷却分离系统：包括油气冷却器、油水分离器、燃油储罐，所述油气冷却器与油气出口用管道相连接，冷却后的油气进入所述油水分离器，油水分离器的底部设置有排水口，侧方设置有排油管，所述排油管的另一侧与燃油储罐相连，所述燃油储罐的上方设置有油气排气口，排出的油气进入脱硫塔处理后送至热风生成系统助燃；热风生成系统：包括气化炉、燃烧器，所述燃烧器设置在气化炉头部处，燃烧器的另一端设置有燃气进口，气化炉的尾部设置有热风出口，气化炉的头部上方设置有高温尾气入口；其中，所述热风出口与热风进气口由管道相连接，所述高温尾气入口与高温尾气排出口由管道相连接，所述燃气进口与脱硫塔出口相连接。
在实际使用过程中热风生成系统所产生的高温热风通过热风进口进入油泥热解系统，首先到达物料入料处，被顶层管道流动床热解装置包裹在内，高温热风充分加热入口处的原料，使得进入其中的原料快速升温并开始分解，之后通过在筒体内设置挡风板，使得进入热解系统的热风按照之字形的路线运行，使得整体温度呈现前端温度高，后端温度稍低，在此期间物料从顶层管道流动床的前端由绞龙运输到后端后再由下料口进入第二层管道流动床中，再由后端输送到前端，通过下料口再进入第三层管道流动床中，物料在第三层管道流动床中再由前端输送至后端，最后废渣通过排料口排出热解系统。在第一层中物料与热风呈现顺流走向，物料在管道流动床中滚动前进被筒外的热气加热逐渐分解，当物料进入第二层管道流动床内时，不可凝的轻组分(C5以下的烃类气相)回收，气相产品进入冷凝系统冷却，做为热裂解炉的燃气。
物料与热风呈现逆流走向，物料在通过第二层管道流动床内时被向前输送过程中温度越来越高，进一步加大对其中物料的分解强度，当到达第三层管道流动床时，物料内的热解反应基本已经完成，可凝的组分(C5以上的气相)回收，再通过热风顺流的一个过程进一步烘干物料废渣，最终使得排出系统的废渣内不含有害成分。同时，在三层管道流动床内反应所产生的油气通过第一层管道流动床上所设置的油气排出口将油气输送至油气冷却分离系统，通过冷却装置将油气冷凝下来，通过分离装置将油与水分离开，分离出的油气进入油罐，其中油留在罐体内，气通过上部的油气出口送至热风生成系统用作燃料。油泥/废橡胶热解系统尾部剩余的高温废气，通过上部的尾气排出口排出系统外，一部分用于预热物料，另一部分被送回到热风生成系统补充热风，达到尾气余热回收利用。
进一步的，一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，所述管道流动床的尺寸为：半径250-350mm、筒长5000-8000mm。
进一步的，一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，所述油泥热解系统的每分钟处理量在15-30kg。
进一步的，一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，所述热风进气口处设置有气流分布器，将进入油泥热解系统的热气进行合理的分流排布。
进一步的，一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，所述燃烧器的燃气进口处设置有三通阀，在最初开始生产时由外部燃气提供燃烧供气，在系统开始产气后关闭外部供气阀。
综上所述，本发明的以下有益效果：
1、本发明一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，通过三层管道流动床的设置，可以实现在装置内有足够的热解反应时间，使得进入其中的物料得到充分的烘干反应。
2、本发明一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，通过在筒体前端中部设置的热风进口与进口处设置的气流分布器，使进入装置内的高温气体合理分布，在热解系统中，原料入口处物料温度最低，同时热风在此处的的温度最高，高温热风充分加热入口处的原料，使得进入其中的原料快速升温并开始分解。
3、本发明一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，通过在外筒体内设置挡风板，使得进入热解系统的热风按照之字形的路线运行，从而延长热风在热解系统中的停留时间，充分的提高热能的使用效率。
4、本发明一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，通过在热解后的油气中分离出燃气并进行脱硫处理后，再将处理后的燃气送至热风生成系统作为燃料使用，从而使得整套系统在运行时达到有机气体的零排放，而且整套系统开始正常生产后不再需要额外提供其余的燃料。有利于生产成本的降低。
5、本发明一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，通过将油泥热解系统排出的高温尾气送至热风生成系统与原料预烘干系统，实现余热回收利用。
6、本发明一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，通过的油泥/废橡胶无氧热解系统、油气冷却分离系统、热风生成系统所设置三个系统的有机的结合，最终所设计的整套成型装置投资较少、所占用的空间小、处理量较大(可实现年处理量万吨级)，在实际应用中便捷可靠、运输方便。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-密封进料口，2-管道流动床热解装置，3-外筒体，4-热风分流装置，5-油气出口，6-废渣排料口，7-落料管，8-绞龙，9-保温层，10-热风进气口，11-热风分配器，12-高温尾气排出口，13-油气冷却器，14-油水分离器，15-燃油储罐，16-排水口，17-脱硫塔，18-气化炉，19-燃烧器，20-燃气管道，21-尾气管道，22-热风分配器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，其特征在于，包括油泥热解系统、油气冷却分离系统、热风生成系统，其中：
油泥热解系统：包括密封进料口1、管道流动床热解装置2、外筒体3、热风分流装置4、油气出口5、废渣排料口6；所述管道流动床热解装置2包括上下叠加的三层管道流动床组成，三层管道流动床相互平行垂直叠加，管道流动床之间设置有落料管7，管道流动床内部设置有绞龙8，三层管道流动床中相邻管道流动床内所设置的绞龙8的转动方向互为相反，密封进料口1布置在顶层管道流动床的头部，所述外筒体3将管道流动床热解装置2包裹在内，外筒体3上设置有保温层9，在外筒体3靠近密封进料口1的正下方开有热风进气口10，外筒体3内部与管道流动床垂直方向设置有三层挡风板11，外筒体3在顶层管道流动床的尾部上方位置处开有高温尾气排出口12，所产生的高温尾气分为两路，一路送至气化炉，另一路送至原料输送系统用于原料预烘干，所述油气出口5设置在上层管道流动床的尾部上方，废渣排料口6设置在底层管道流动床的尾部下方；
油气冷却分离系统：包括油气冷却器13、油水分离器14、燃油储罐15、脱硫塔17，所述油气冷却器13与油气出口5用管道相连接，冷却后的油气进入所述油水分离器14，油水分离器14的底部设置有排水口16，油水分离器14与燃油储罐15由管道相连，所述燃油储罐15的上方与燃气管道20相连接，排出的油气进入脱硫塔17处理后送至热风生成系统助燃；
热风使用分配系统：包括气化炉(18)、燃烧器(19)、热风分配器(11)，所述燃烧器(19)设置在气化炉(18)头部处，燃烧器(19)的另一端与燃气管道(20)相连，气化炉(18)的尾部设置有热风出口，气化炉(18)的头部上方设置有高温气体入口，热风分配器(11)设置在外筒内；
其中，所述气化炉18热风出口与热风进气口10由管道相连接，所述气化炉18高温尾气入口与高温尾气排出口12由尾气管道相连接，所述燃气管道20与脱硫塔17出口储气罐相连接。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，其特征在于，包括油泥/废橡胶无氧热解系统、油气冷却分离系统、热风使用分配系统，其中：
无氧热解系统：包括密封进料口(1)、管道流动床热解装置(2)、外筒体(3)、热风分流装置(4)、油气出口(5)、废渣排料口(6)；所述管道流动床热解装置(2)包括上下叠加的三层管道流动床组成，三层管道流动床相互平行竖向叠加，管道流动床之间设置有落料管(7)，管道流动床内部设置有绞龙(8)，三层管道流动床中相邻管道流动床内所设置的绞龙(8)的转动方向互为相反，密封进料口(1)布置在顶层管道流动床的头部，所述外筒体(3)将管道流动床热解装置(2)包裹在内，外筒体(3)上设置有保温层(9)，在外筒体(3)靠近密封进料口(1)的正下方开有热风进气口(10)，外筒体(3)内部与管道流动床垂直方向设置有三层挡风板(11)，外筒体(3)在顶层管道流动床的尾部上方位置处开有高温尾气排出口(12)，所产生的高温尾气分为两路，一路送至热风生成系统，另一路送至原料输送系统用于原料预烘干，所述油气出口(5)设置在上层管道流动床的尾部上方，所述废渣排料口(6)设置在底层管道流动床的尾部下方；
油气冷却分离系统：包括油气冷却器(13)、油水分离器(14)、燃油储罐(15)、脱硫塔(17)，所述油气冷却器(13)与油气出口(5)用管道相连接，冷却后的油气进入所述油水分离器(14)，油水分离器(14)的底部设置有排水口(16)，油水分离器(14)与燃油储罐(15)由管道相连，所述燃油储罐(15)的上方与燃气管道(20)相连接，排出的油气进入脱硫塔(17)处理后送至热风生成系统助燃；
热风使用分配系统：包括气化炉(18)、燃烧器(19)、热风分配器(11)，所述燃烧器(19)设置在气化炉(18)头部处，燃烧器(19)的另一端与燃气管道(20)相连，气化炉(18)的尾部设置有热风出口，气化炉(18)的头部上方设置有高温气体入口，热风分配器(22)设置在外筒内；
其中，所述气化炉(18)热风出口与热风进气口(10)由管道相连接，所述气化炉(18)高温气体入口与高温尾气排出口(12)由尾气管道相连接，所述燃气管道(20)与脱硫塔(17)出口储气罐相连接。
2.根据权利要求1所述的一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，其特征在于，所述管道流动床的尺寸为：半径250-350mm、筒长5000-8000mm。
3.根据权利要求1所述的一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，其特征在于，所述油泥/废橡胶热解系统的每分钟处理量在15-30kg。
4.根据权利要求1所述的一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，其特征在于，所述外筒体(3)热风进气口(10)处设置有气流分布器，将进入油泥热解系统的高温热气进行合理的分流排布，管道流动床叠型排列使油泥/废橡胶颗粒受到两次高温气体的干馏，废渣得到清洁。
5.根据权利要求1所述的一种油泥/废橡胶无害化处理系统及其连续分离装置，其特征在于，所述燃烧器的燃气进口处设置有三通阀，可使用本设备的燃气和外部的燃气。
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