CN109201000A - 一种油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法，解决了现有技术中无法将污染物资源化利用，造成资源浪费的问题。本发明的一种油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法，将油气田污油泥置于炭化炉中，在无氧条件下加热炭化，炭化过程中生成裂解气体由炭化炉中排出，炭化完成后导入氮气驱除炉内剩余的裂解气体，而后通入高温水蒸汽活化炭化后的物料，再冷却，出料。本发明设计科学，方法简单。本发明利用无氧热解技术(干馏技术)原理，直接将油泥制造成活性炭吸附剂，从而彻底将污染物资源化利用。

Description

一种油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法
技术领域
本发明属于油气田含油污泥处理技术领域，具体涉及一种油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法。
背景技术
油气田含油污泥是在石油开采、运输、炼制及含油污水处理过程中产生的含油固体废物，是由石油烃类、胶质、沥青质、泥砂、无机絮体、有机絮体以及水和其它有机物、无机物牢固粘结在一起的乳化体系。含油污泥主要产生在油田和炼油厂，分为3种类型，即落地油泥、集输油泥和炼厂油泥。落地油泥是在油田开发特别是油井采油生产和井下作业施工过程中，部分原油放喷或被油管、抽油杆、泵及其他井下工具携带至地面，进而渗入地面土壤形成的油泥；集输油泥是储油罐在自然沉降中产生一些油泥，也称之为称为罐底泥；炼厂油泥主要细分有三种，分别为隔油池底泥、溶气浮选浮渣和剩余活性污泥等，其中以浮选浮渣量为最大，占三泥总量的80％。
含油污泥成分非常复杂，含有大量的老化原油，固体悬浮物，以及细菌质等固体废物，其中原油是主要的成分。油泥中含有数百种有毒有害化合物，其中的某些化合物(多环芳烃等)具有“三致”效应；另外含油污泥中往往含有苯系物、酚类等物质。美国环保署(EPA)将其列为优先污染物，并且对其排放有严格的限制，我国也将油泥列入《国家危险废物名录》。
含油污泥的特性：一般含油污泥的含油率约10％-50％，含水率约40％-90％。黏度高，难以沉降，脱水效果差，污泥固相颗粒细小，油、水密度差小，这些都是含油污泥黏度大、难以除油脱水的主要原因。含油污泥因其体积庞大，并含有大量的有毒物质，直接进行排放会占用大面积的土地，同时伴有非常难闻的气味，对附近的土壤、植物、水体、空气造成严重的污染，最终对人体产生极大的危害。
如果含油污泥得不到妥善处理，将造成资源的巨大浪费，同时也会对环境造成不可挽救的破坏。因此，采用合适的处理方法对含油污泥进行资源化与无害化处理，不仅可以减少环境污染，而且还能达到资源再利用的目的。当前的油泥处理技术主要包括热解法、调质离心分离、固化处理、焚烧、焦化、填埋、溶剂萃取、热碱水洗、电化学技术、生物处理(包括地耕法、堆肥法、污泥微生物反应器法)等。
目前国内外的主流解决方案大多采用无氧热裂解技术，该技术具有处理彻底、减量减容效果好及回收能量等优点，是一种应用前景广阔的处理方法。但是，目前的处理结果仍然是将无害的固相残渣废弃掉，造成资源的浪费。
因此，提供一种方法，可以彻底将污染物资源化利用，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一步制造活性炭吸附剂的方法，解决现有技术中无法将无污染物资源化利用，造成资源浪费的问题。
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一步制造活性炭吸附剂的方法，将油气田污油泥置于炭化炉中，在无氧条件下加热炭化，炭化过程中生成裂解气体由炭化炉中排出，炭化完成后导入氮气驱除炉内剩余的裂解气体，而后通入高温水蒸汽活化炭化后的物料，再冷却，出料。
进一步地，所述裂解气体由炭化炉排出后进行冷凝，得到液相产物和不凝气体；所述液相产物再进行油水分离，分别得到油和水；所述不凝气体和油进入燃烧室燃烧，为所述炭化炉中加热炭化提供热量，所述水经加热汽化后通入驱除完裂解气体的炭化炉中，活化炭化后的物料。
进一步地，所述油气田污油泥预热后再置于炭化炉中加热炭化。
进一步地，所述加热炭化的温度为300～800℃，炭化时间为1～3小时。
进一步地，所述碳化后的物料含碳10～50wt％，含水为0～0.5wt％。
进一步地，所述高温水蒸汽的温度为100～200℃。
进一步地，所述活化的温度850～950℃，活化时间50～70min，水蒸汽质量流量1.0～1.3g/min。
进一步地，高温水蒸汽通入后，开始以10℃/min加温炭化炉炉体。
进一步地，在所述燃烧室燃烧后的尾气经回收、净化达标后排放。
进一步地，炭化完成后导入氮气驱除炉内剩余的裂解气体，同时检测尾气，当尾气中没有可燃气体出现后，再通入高温水蒸汽。
本发明所述的油气田污油泥含油量10～50wt％，含水10～50wt％，含固10～60wt％。
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。本发明利用无氧热解技术(干馏技术)原理，直接将油泥制造成活性炭吸附剂，从而彻底将污染物资源化利用。高温无氧裂解反应使油泥中的长链碳裂解为单质碳，并且在有机物气化过程中使固相内部形成大量的孔隙，比表面积显著增大，具有变为活性炭吸附剂的最基础特征。
本发明方法制得的活性炭比表面积可达300～1700㎡/g，其中小孔容积一般为0.15～0.9ml/g，表面积占比表面积的90％以上，过渡孔容积一般为0.02～0.1ml/g，表面积占比表面积的5％左右，可以应用在废气净化、工业污水处理等领域。
本发明方法将炭化过程中产生的裂解气体中的各组份进行分离，而后将分离得到的不可凝气体和油燃烧，为炭化提供热量；分离后的水加热汽化，通入炭化炉活化炭化后的物料；充分实现了资源的有效利用。
附图说明
附图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例1
本实施例提供了本发明的油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法，其工艺流程如附图1所示，具体为：
1000公斤油泥，含油35％，含水40％，含固25％(重量比)，预热至90℃一个小时，加入到裂解活化炉(回转窑装置)，密封加热至500℃，在此温度下炭化2小时。加热过程中生成裂解气体由回转窑装置中排出，冷凝，得到液相产物和不凝气体；液相产物再进行油水分离，分别得到油和水。不凝气体和油进入燃烧室燃烧，为回转窑装置加热炭化提供热量。燃烧室燃烧后的尾气经回收、净化达标后排放。
炉内炭化后的物料含碳10wt％，含水为0.5wt％。炭化完成后开始通氮气进入回转窑装置的炉体中，检测尾气中无可燃气体后，切换氮气为200℃的高温蒸汽。该高温蒸汽为油水分离后的水经加热汽化所得，蒸汽通入流量1.25g/分钟，炉体开始加热，加热速度10℃/分钟，至900℃后，维持900℃下活化时间1小时，停止加热并冷却炉体，出料即成。
检测产品，碘吸附值951mg/g，亚甲蓝脱色力125mg/g，强度89％，水分5.5％，灰分8.9％，表观密度0.46g/ml，达到国家二级活性炭标准(GB/T13803.2-1999)。
实施例2
本实施例提供了本发明的油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法，其工艺流程如附图1所示，具体为：
1000公斤油泥，含油10％，含水50％，含固40％(重量比)，预热至90℃一个小时，加入到裂解活化炉(回转窑装置)，密封加热至300℃，在此温度下炭化3小时。加热过程中生成裂解气体由回转窑装置中排出，冷凝，得到液相产物和不凝气体；液相产物再进行油水分离，分别得到油和水。不凝气体和油进入燃烧室燃烧，为回转窑装置加热炭化提供热量。燃烧室燃烧后的尾气经回收、净化达标后排放。
炉内炭化后的物料含碳35wt％，含水为0.5wt％。炭化完成后开始通氮气进入回转窑装置的炉体中，检测尾气中无可燃气体后，切换氮气为100℃的高温蒸汽。该高温蒸汽为油水分离后的水经加热汽化所得，蒸汽通入流量1.0g/分钟，炉体开始加热，加热速度10℃/分钟，至950℃后，维持950℃下活化时间50分钟，停止加热并冷却炉体，出料即成。
检测产品，碘吸附值900mg/g，亚甲蓝脱色力113mg/g，强度91％，水分6.5％，灰分8.8％，表观密度0.51g/ml，达到国家二级活性炭标准(GB/T13803.2-1999)
实施例3
本实施例提供了本发明的油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法，其工艺流程如附图1所示，具体为：
1000公斤油泥，含油50％，含水10％，含固40％(重量比)，预热至90℃一个小时，加入到裂解活化炉(回转窑装置)，密封加热至800℃，在此温度下炭化1小时。加热过程中生成裂解气体由回转窑装置中排出，冷凝，得到液相产物和不凝气体；液相产物再进行油水分离，分别得到油和水。不凝气体和油进入燃烧室燃烧，为回转窑装置加热炭化提供热量。燃烧室燃烧后的尾气经回收、净化达标后排放。
炉内炭化后的物料含碳50wt％，含水为0.1wt％。炭化完成后开始通氮气进入回转窑装置的炉体中，检测尾气中无可燃气体后，切换氮气为150℃的高温蒸汽。该高温蒸汽为油水分离后的水经加热汽化所得，蒸汽通入流量1.3g/分钟，炉体开始加热，加热速度10℃/分钟，至850℃后，维持850℃下活化时间70分钟，停止加热并冷却炉体，出料即成。
检测产品，碘吸附值960mg/g，亚甲蓝脱色力131mg/g，强度84％，水分5.9％，灰分7.8％，表观密度0.54g/ml，达到国家二级活性炭标准(GB/T13803.2-1999)
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一步制造活性炭吸附剂的方法，其特征在于，将油气田污油泥置于炭化炉中，在无氧条件下加热炭化，炭化过程中生成裂解气体由炭化炉中排出，炭化完成后导入氮气驱除炉内剩余的裂解气体，而后通入高温水蒸汽活化炭化后的物料，再冷却，出料。
2.根据权利要求1所述的一种油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法，其特征在于，所述裂解气体由炭化炉排出后进行冷凝，得到液相产物和不凝气体；所述液相产物再进行油水分离，分别得到油和水；所述不凝气体和油进入燃烧室燃烧，为所述炭化炉中加热炭化提供热量，所述水经加热汽化后通入驱除完裂解气体的炭化炉中，活化炭化后的物料。
3.根据权利要1或2所述的一种油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法，其特征在于，所述油气田污油泥预热后再置于炭化炉中加热炭化。
4.根据权利要求2所述的一种油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法，其特征在于，所述加热炭化的温度为300～800℃，炭化时间为1～3小时。
5.根据权利要求4所述的一种油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法，其特征在于，所述碳化后的物料含碳10～50wt％，含水为0～0.5wt％。
6.根据权利要求5所述的一种油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法，其特征在于，所述高温水蒸汽的温度为100～200℃。
7.根据权利要求6所述的一种油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法，其特征在于，所述活化的温度850～950℃，活化时间50～70min，水蒸汽质量流量1.0～1.3g/min。
8.根据权利要求7所述的一种油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法，其特征在于，高温水蒸汽通入后，开始以10℃/min加温炭化炉炉体。
9.根据权利要求2所述的一种油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法，其特征在于，在所述燃烧室燃烧后的尾气经回收、净化达标后排放。
10.根据权利要求9所述的一种油气田污油泥一步制造活性炭吸附剂的方法，其特征在于，炭化完成后导入氮气驱除炉内剩余的裂解气体，同时检测尾气，当尾气中没有可燃气体出现后，再通入高温水蒸汽。
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