CN109095985A - 一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥及其制备方法 - Google Patents

一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥及其制备方法，解决了现有技术中无法很好利用油气田污油泥热解处理后的固体产物炭质的问题。本发明的油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥，由包括以下重量份的原料制成：油气田污油泥裂解产物炭质40‑70份、木质素10‑40份、海藻酸钠3‑10份、肥料5‑10份、肥料添加剂1‑5份、氯化钙1‑10份。本发明设计科学，方法简单，将油气田污油泥热解处理后的固体产物炭质，有效地解决了油气田污油泥资源化应用的困境。

Description

一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥及其制备方法
技术领域
本发明属于油气田废弃物资源化环保领域，具体而言，本发明涉及一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥及其制备方法。
背景技术
我国油气田每年生产含油污泥600多万方，主要含油污染物来自废弃钻井液、压裂返排液、石油集输及炼化罐底油泥、油气田开发现场的坑底油泥等。2017年以前，大多数的处理方法是填埋、焚烧、简单油泥分离和化学清洗，这些技术虽然简单，但是污染物并没有做到完全处理达标，仍然是严重的环境隐患。
随着环保要求日益提高，近来无氧热解处理技术日渐进入该领域。该项技术也称为热解法。热解法和焚烧法是两个完全不同的过程。焚烧是一个有氧燃烧的放热过程，焚烧的主要产物是二氧化碳和水，也产生二噁英之类的有毒气体；而热解法是利用污油泥中原油有机物的热不稳定性，在无氧条件下对其进行加热蒸馏，使有机物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、液体和含碳固体，从中提取燃料油、可燃气的过程，它包含了许多复杂的物理化学过程。
油气田污油泥是一种外观为黑色的粘稠状物质，含水率5～60％，含油率5～60％，泥沙含量10～90％。油气田污油泥经过热解处理以后，含油率可以降低到0.3％以下，污油泥中的石油组分一部分在高温下蒸馏出来而回收，另一部分经过高温(500～600℃)碳化反应成为稳定的富碳的固体产物炭质。根据不同污油泥原料的含油量，排出的固相粉末中基质碳的含量也有所不同。
在现有技术中，对于热解处理后的固体产物炭质还没有一种很好的利用方式，将其废弃十分可惜。因此，提供一种产品，可以有效利用热解处理后的固体产物炭质，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥，解决现有技术中无法很好利用油气田污油泥热解处理后的固体产物炭质的问题。
本发明还提供了该碳基肥的制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所述的一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥，由包括以下重量份的原料制成：油气田污油泥裂解产物炭质40-70份、木质素10-40份、海藻酸钠3-10份、肥料5-10份、肥料添加剂1-5份、氯化钙1-10份。
优选地，由包括以下重量份的原料制成：油气田污油泥裂解产物炭质35-60份、木质素20-30份、海藻酸钠5-8份、肥料6-9份、肥料添加剂2-4份、氯化钙3-8份。
优选地，由包括以下重量份的原料制成：油气田污油泥裂解产物炭质55份、木质素25份、海藻酸钠7份、肥料8份、肥料添加剂3份、氯化钙5份。
优选地，所述肥料选自硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸铵、磷酸氢二铵、硫酸氢铵、尿素、过磷酸钙、氯化钾、硫酸钾、磷酸二氢钾、乙二胺四乙酸二钠中任意一种或几种；
或/和所述油气田污油泥裂解产物炭质的含碳量为20-60wt％；
或/和所述肥料添加剂为聚氨酸类肥料添加剂。
优选地，所述聚氨酸类肥料添加剂为聚谷氨酸和/或聚天门冬氨酸。
优选地，所述炭基肥的平均粒径为1-5mm。
本发明所述的一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.制备海藻酸钠胶液：将海藻酸钠加水制成海藻酸钠溶液后，再加入部分肥料、部分肥料添加剂，混合均匀，得到海藻酸钠胶液；
步骤2.制备第一混合胶液：将油气田污油泥裂解产物炭质与木质素混合均匀后，与所述海藻酸钠胶液混合均匀，得到第一混合胶液；
步骤3.制备第二混合胶液：将氯化钙加水制成氯化钙溶液，再加入余量肥料、余量肥料添加剂混合，得到第二混合胶液；
步骤4.交联反应：将第一混合胶液加入到第二混合胶液中，进行交联反应，得到所述碳基肥。
进一步地，所述海藻酸钠溶液的质量浓度为0.5-20％，所述氯化钙溶液的质量浓度为0.5-25％。
进一步地，所述步骤4中，交联反应的温度为20-40℃。
进一步地，所述步骤1中，肥料的用量为其总量的5-10wt％，肥料添加剂的用量为其总量的1-5wt％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明设计科学，方法简单，将油气田污油泥热解处理后的固体产物炭质，有效地解决了油气田污油泥资源化应用的困境。
本发明采用油气田污油泥无氧裂解产物炭质作为原料，该炭质最典型的特点是具有多孔结构，比表面积大，将其作为碳基肥的原料，极大地增加了基质的保水、保肥和缓冲能力，经过高温碳化处理的基质不含任何杂菌，大大减少了植物的病害和虫害。
本发明中的木质素可以在土壤中被微生物缓慢降解，转化为腐殖质，对土壤脲酶活性具有一定抑制作用，从而进一步延缓尿素态氮的分解，促进作物对氮素的吸收利用；同时木质素分子中的羟基、羧基、酚羟基等活性基团具有较强的吸附性和络合性，使木质素的网状结构具有巨大的吸附能力，能够吸附水解产生的过量且不能被作物吸收利用的大量氮素，从而延缓肥料中尿素态氮的分解，达到缓释效果。另外，木质素能够螯合土壤中的Ca、S、Fe、Cu、Zn、Mn等元素，杀死土壤中有害菌、病毒、抑制根结线虫生长、抗病、抗重茬、降低农药残留。由此，通过将木质素添加至碳基肥中，不仅避免了木质素的浪费，还可以显著提高碳基肥的肥效。
海藻酸钠与氯化钙可以交联形成凝胶包裹在肥料表面，从而产生一定的缓释效果。此外，海藻酸钠还是天然土壤调理剂，能促进土壤团粒结构的形成，改善土壤内部孔隙空间，协调土壤中固、液、气三者比例，恢复土壤由于负担过重或化学污染而失去的天然胶质平衡，增加土壤生物活力，促进速效养分的释放，有利于根系生长，提高作物的抗逆性及抗重茬能力。
本发明中通过添加肥料添加剂，可以进一步提高碳基肥的肥效，促使植物更好地吸收养分。
本发明的碳基肥在土壤中的应用主要的功能成分由二部分组成：稳定的支架碳以及吸附的丰富矿质元素。其中，支架碳是裂解炭质的主体，主要是由单质碳或类似石墨结构的芳香碳组成。因此使裂解炭质具备了极强的吸附能力和抗氧化能力。这一部分碳结构具有细微孔隙结构，具有较大的比表面积，因此具有强烈的吸附性，能够吸附重金属、农残等污染物，从而减少植物对这些污染物的吸收；同时，这部分支架碳也可以吸收水分子进入小孔中，当干旱发生时，小孔可以保护水分子不被迅速的蒸发，从而有了保持水分的效果。另外，这部分支架碳也能为一些有益菌提供生长繁殖的空间，犹如庇护所一般让有益菌免受外在环境的胁迫，从而促进有益菌在植物根系的定植，提高微生物菌肥的效果。第二部分是裂解炭质中包含的矿质元素成分。由于裂解炭质是无氧碳化反应而成的，其中所含有的一些Ca、Mg、K、Si等大中量营养元素和Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素均保留在裂解炭质中，在施入土壤后可以补充土壤中的矿物质养分。另外，由于这部分营养元素一般以碱性形式存在，因此，也具有改良土壤酸性的作用。
附图说明
附图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例仅用于解释本发明，而不作为对本发明的限制。
一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥，由包括以下重量份的原料制成：油气田污油泥裂解产物炭质40-70份、木质素10-40份、海藻酸钠3-10份、肥料5-10份、肥料添加剂1-5份、氯化钙1-10份。
优选地，由包括以下重量份的原料制成：油气田污油泥裂解产物炭质35-60份、木质素20-30份、海藻酸钠5-8份、肥料6-9份、肥料添加剂2-4份、氯化钙3-8份。
优选地，由包括以下重量份的原料制成：油气田污油泥裂解产物炭质55份、木质素25份、海藻酸钠7份、肥料8份、肥料添加剂3份、氯化钙5份。
所述肥料选自硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸铵、磷酸氢二铵、硫酸氢铵、尿素、过磷酸钙、氯化钾、硫酸钾、磷酸二氢钾、乙二胺四乙酸二钠中任意一种或几种；
或/和所述油气田污油泥裂解产物炭质的含碳量为20-60wt％；
或/和所述肥料添加剂为聚氨酸类肥料添加剂。
所述聚氨酸类肥料添加剂为聚谷氨酸和/或聚天门冬氨酸。
所述炭基肥的平均粒径为1-5mm。
一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.制备海藻酸钠胶液：将海藻酸钠加水制成海藻酸钠溶液后，再加入部分肥料、部分肥料添加剂，混合均匀，得到海藻酸钠胶液；
步骤2.制备第一混合胶液：将油气田污油泥裂解产物炭质与木质素混合均匀后，与所述海藻酸钠胶液混合均匀，得到第一混合胶液；
步骤3.制备第二混合胶液：将氯化钙加水制成氯化钙溶液，再加入余量肥料、余量肥料添加剂混合，得到第二混合胶液；
步骤4.交联反应：将第一混合胶液加入到第二混合胶液中，进行交联反应，得到所述碳基肥。
所述海藻酸钠溶液的质量浓度为0.5-20％，所述氯化钙溶液的质量浓度为0.5-25％。
所述步骤4中，交联反应的温度为20-40℃。
所述步骤1中，肥料的用量为其总量的5-10wt％，肥料添加剂的用量为其总量的1-5wt％。
实施例1
本实施例提供了本发明的碳基肥的制备。
原料组成为以下重量份的组份：油气田污油泥裂解产物炭质(含碳量20wt％)60份，木质素20份，海藻酸钠5份，尿素10份，聚谷氨酸1份，氯化钙4份。
制备方法为：
步骤1.制备海藻酸钠胶液：将海藻酸钠加水制成质量浓度为0.5-％的海藻酸钠溶液，再加入部分尿素、部分聚谷氨酸，混合均匀，得到海藻酸钠胶液；其中，加入的尿素量为尿素总量的10wt％，加入的聚谷氨酸为聚谷氨酸总量的1wt％；
步骤2.制备第一混合胶液：将油气田污油泥裂解产物炭质与木质素混合均匀后，与步骤1制香海藻酸钠胶液混合均匀，得到第一混合胶液；
步骤3.制备第二混合胶液：将氯化钙加水制成质量浓度为25％的氯化钙溶液，再加入余量尿素、余量聚谷氨酸混合，得到第二混合胶液；
步骤4.交联反应：将第一混合胶液加入到第二混合胶液中，于40℃进行交联反应，得到所述碳基肥。该炭基肥的平均粒径为5mm。
实施例2
本实施例提供了本发明的碳基肥的制备。
原料组成为以下重量份的组份：油气田污油泥裂解产物炭质(含碳量60wt％)60份、木质素20份、海藻酸钠5份、氯化钾10份、聚天门冬氨酸1份、氯化钙4份。
制备方法为：
步骤1.制备海藻酸钠胶液：将海藻酸钠加水制成质量浓度为20％的海藻酸钠溶液，再加入部分尿素、部分聚谷氨酸，混合均匀，得到海藻酸钠胶液；其中，加入的尿素量为尿素总量的5wt％，加入的聚谷氨酸为聚谷氨酸总量的5wt％；
步骤2.制备第一混合胶液：将油气田污油泥裂解产物炭质与木质素混合均匀后，与步骤1制香海藻酸钠胶液混合均匀，得到第一混合胶液；
步骤3.制备第二混合胶液：将氯化钙加水制成质量浓度为0.5％的氯化钙溶液，再加入余量尿素、余量聚谷氨酸混合，得到第二混合胶液；
步骤4.交联反应：将第一混合胶液加入到第二混合胶液中，于20℃进行交联反应，得到所述碳基肥。该炭基肥的平均粒径为1mm。
实施例3
本实施例提供了本发明的碳基肥的制备。
原料组成为以下重量份的组份：油气田污油泥裂解产物炭质(含碳量40wt％)40份、木质素10份、海藻酸钠10份、硫酸锌7份、聚天门冬氨酸5份、氯化钙10份。
制备方法为：
步骤1.制备海藻酸钠胶液：将海藻酸钠加水制成质量浓度为15％的海藻酸钠溶液，再加入部分尿素、部分聚谷氨酸，混合均匀，得到海藻酸钠胶液；其中，加入的尿素量为尿素总量的7wt％，加入的聚谷氨酸为聚谷氨酸总量的3wt％；
步骤2.制备第一混合胶液：将油气田污油泥裂解产物炭质与木质素混合均匀后，与步骤1制香海藻酸钠胶液混合均匀，得到第一混合胶液；
步骤3.制备第二混合胶液：将氯化钙加水制成质量浓度为10％的氯化钙溶液，再加入余量尿素、余量聚谷氨酸混合，得到第二混合胶液；
步骤4.交联反应：将第一混合胶液加入到第二混合胶液中，于30℃进行交联反应，得到所述碳基肥。该炭基肥的平均粒径为3mm。
实施例4
本实施例提供了本发明的碳基肥的制备。
原料组成为以下重量份的组份：油气田污油泥裂解产物炭质(含碳量60wt％)70份、木质素40份、海藻酸钠3份、磷酸氢二铵5份、聚天门冬氨酸3份、氯化钙1份。
制备方法为：
步骤1.制备海藻酸钠胶液：将海藻酸钠加水制成质量浓度为20％的海藻酸钠溶液，再加入部分尿素、部分聚谷氨酸，混合均匀，得到海藻酸钠胶液；其中，加入的尿素量为尿素总量的10wt％，加入的聚谷氨酸为聚谷氨酸总量的3wt％；
步骤2.制备第一混合胶液：将油气田污油泥裂解产物炭质与木质素混合均匀后，与步骤1制香海藻酸钠胶液混合均匀，得到第一混合胶液；
步骤3.制备第二混合胶液：将氯化钙加水制成质量浓度为12％的氯化钙溶液，再加入余量尿素、余量聚谷氨酸混合，得到第二混合胶液；
步骤4.交联反应：将第一混合胶液加入到第二混合胶液中，于25℃进行交联反应，得到所述碳基肥。该炭基肥的平均粒径为2.5mm。
实施例5
本实施例提供了本发明的碳基肥的制备。
原料组成为以下重量份的组份：油气田污油泥裂解产物炭质(含碳量60wt％)55份、木质素25份、海藻酸钠7份、乙二胺四乙酸二钠8份、聚天门冬氨酸3份、氯化钙5份。
制备方法为：
步骤1.制备海藻酸钠胶液：将海藻酸钠加水制成质量浓度为5％的海藻酸钠溶液，再加入部分尿素、部分聚谷氨酸，混合均匀，得到海藻酸钠胶液；其中，加入的尿素量为尿素总量的7wt％，加入的聚谷氨酸为聚谷氨酸总量的5wt％；
步骤2.制备第一混合胶液：将油气田污油泥裂解产物炭质与木质素混合均匀后，与步骤1制香海藻酸钠胶液混合均匀，得到第一混合胶液；
步骤3.制备第二混合胶液：将氯化钙加水制成质量浓度为25％的氯化钙溶液，再加入余量尿素、余量聚谷氨酸混合，得到第二混合胶液；
步骤4.交联反应：将第一混合胶液加入到第二混合胶液中，于40℃进行交联反应，得到所述碳基肥。该炭基肥的平均粒径为4mm。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：油气田污油泥裂解产物炭质40-70份、木质素10-40份、海藻酸钠3-10份、肥料5-10份、肥料添加剂1-5份、氯化钙1-10份。
2.根据权利要求1所述的一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：油气田污油泥裂解产物炭质35-60份、木质素20-30份、海藻酸钠5-8份、肥料6-9份、肥料添加剂2-4份、氯化钙3-8份。
3.根据权利要求2所述的一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：油气田污油泥裂解产物炭质55份、木质素25份、海藻酸钠7份、肥料8份、肥料添加剂3份、氯化钙5份。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥，其特征在于，所述肥料选自硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸铵、磷酸氢二铵、硫酸氢铵、尿素、过磷酸钙、氯化钾、硫酸钾、磷酸二氢钾、乙二胺四乙酸二钠中任意一种或几种；
或/和所述油气田污油泥裂解产物炭质的含碳量为20-60wt％；
或/和所述肥料添加剂为聚氨酸类肥料添加剂。
5.根据权利要求4所述的一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥，其特征在于，所述聚氨酸类肥料添加剂为聚谷氨酸和/或聚天门冬氨酸。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥，其特征在于，所述炭基肥的平均粒径为1-5mm。
7.根据权利要1-6任意一项所述的一种油气田污油泥无氧裂解产物炭质碳基肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.制备海藻酸钠胶液：将海藻酸钠加水制成海藻酸钠溶液后，再加入部分肥料、部分肥料添加剂，混合均匀，得到海藻酸钠胶液；
步骤2.制备第一混合胶液：将油气田污油泥裂解产物炭质与木质素混合均匀后，与所述海藻酸钠胶液混合均匀，得到第一混合胶液；
步骤3.制备第二混合胶液：将氯化钙加水制成氯化钙溶液，再加入余量肥料、余量肥料添加剂混合，得到第二混合胶液；
步骤4.交联反应：将第一混合胶液加入到第二混合胶液中，进行交联反应，得到所述碳基肥。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述海藻酸钠溶液的质量浓度为0.5-20％，所述氯化钙溶液的质量浓度为0.5-25％。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，交联反应的温度为20-40℃。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，肥料的用量为其总量的5-10wt％，肥料添加剂的用量为其总量的1-5wt％。
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