CN109401769A - 一种含油含水废渣的无害化处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含油含水废渣的无害化处理系统及方法，所述方法包括：在焦化装置的大吹气阶段，将废渣从焦化装置的顶部和底部同时喷入，所述废渣中的油类物质和高沸点烃类缩合生成焦炭或裂化生成轻质烃类，低沸点轻质烃类被高温焦炭汽化，经冷凝后回收。所述系统包括废渣进料单元和焦化装置，所述废渣进料单元的出料口与焦化装置的底部进料口和顶部进料口均连通。本发明利用了焦化装置在大吹汽阶段的大量富余热量，对含油废渣进行处理，通过从焦化装置的顶部底部同时喷入，大幅提高了焦化装置的废渣处理量，增设的顶部喷嘴起到了喷淋洗涤的效果，防止在废渣处理时，将固体废渣带入油气管线和接触冷却塔的风险。

Description

一种含油含水废渣的无害化处理系统及方法
技术领域
本发明属于废渣处理领域，涉及一种含油含水废渣的处理系统及方法，尤其涉及一种含油含水废渣的无害化处理系统及方法。
背景技术
炼油厂的废渣是指污水在排水装置中出现的以下三种物质：其一为排水隔油池底的油泥，其二为污水处理厂悬浮颗粒，其三为生化处理厂内油为微生物形成的活性污泥。这三种污泥处理相对困难，目前主要存在两种处理方式：一是作为焚烧炉燃料，处理成本高，并且废渣中水分含量高、不稳定，难以正常燃烧，使焚烧炉不能正常工作；二是采用直接填埋的方式处理，但三泥中含有的有害物质和不易分解的原油会渗透扩散，对周围土壤、水、空气造成严重的污染。无论是从经济上还是环保上都让企业承受较大的压力。
随着国家环保法规要求的提高，环保执法力度不断加大，应对炼油厂的含有含水废渣进行无害化处理。目前大部分炼油企业委托有废渣处理技术的专业公司进行处理，每吨费用高达1500-3000元，也有一些炼油企业开始建设含油含水废渣的脱油脱水干化设施。
但是，现有的废渣无害化处理方法存在着处理成本高，处理效果不理想等问题。目前，常规的处理方法包括焚烧法、热解吸法、污泥生物反应器法、溶剂萃取法和延迟焦化大吹汽处理法等。
焚烧法：经过预先脱水浓缩预处理后的含油污泥，送至焚烧炉进行焚烧，温度达800-850℃，焚烧后的炉渣需进一步处理。
热解吸法：一种改型的污泥高温处理方法，油泥在绝氧条件下加热到一定温度使烃类及有机物解吸。
污泥生物反应器法：一种将含油污泥稀释于营养介质中使之成为泥浆状的容器。生物反应器通过人为地控制充氧、温度、营养物质等操作条件，使烃类物质生物降解。
溶剂萃取法：油类物质从污泥中被溶剂抽屉出来后，通过蒸馏把溶剂从混合物中分离出来循环使用。
炼油污水处理场油泥处理工艺：将油泥进行浓缩脱水，再通过投加一定量的絮凝剂改善其脱水性能，然后进行机械脱水。
油水萃取分离后作为焦化冷焦介质法：污油和油泥经过在污油罐中升温后使油、水和泥三相分离再进行切水，切水后剩余的污油和油泥经油泥池沉降，池底剩余油泥进入重力浓缩池浓缩后送至焦化装置，作为骤冷介质在清焦前对热焦炭进行冷却，油泥中分离出的水可作为冷焦水或切焦水回用。
延迟焦化大吹汽处理法：一种炼油厂三泥处理与大吹汽的联合回收装置，将炼油企业的浮渣经蒸汽雾化后，从焦炭塔底部进行焦炭塔内，对炼油厂产生的含水含油废渣进行无害化处理。
CN203382711U公开了一种炼油厂三泥处理与大吹汽的联合回收装置，所述装置包括焦炭塔、加热炉、污水处理装置、三泥输送泵、三泥罐、雾化器，污水处理装置的出口连接三泥罐的进口，三泥罐的出口和水管网的出口并管后连接三泥输送泵的进口，三泥输送泵的出口采用出口管道连接雾化器的三泥进口，蒸汽管网的出口连接雾化器的蒸汽进口，雾化器的出口、加热炉的焦化油出口分别接入焦炭塔的进口总管中。同现有技术相比，利用了来自污水处理装置的三泥来部分替代蒸汽作为焦炭塔大吹汽介质，利用焦炭余热将三泥中的水份和轻油组分蒸出，部分重油降解，油气进入放空系统进行回收；另一方面，使安全性能得到提高。但是该实用新型提供的回收装置的蒸汽消耗量较大，废渣处理量不足。
因此，亟需对现有工艺进行改进以提高废渣处理量，并减少常规大吹气阶段的蒸汽消耗量。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种含油含水废渣的无害化处理系统及方法，本发明利用了焦化装置在大吹汽阶段的大量富余热量，对含油废渣进行处理，无需额外提供热量或蒸汽等介质，处理成本低，净化效果好。同时，采用了顶部底部同时喷入的方式，大幅提高了焦化装置的废渣处理量，增设的顶部喷嘴起到了喷淋洗涤的效果，防止在废渣处理时，将固体废渣带入油气管线和接触冷却塔的风险。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种含油含水废渣的无害化处理方法，所述方法包括：
在焦化装置的大吹气阶段，将废渣从焦化装置的顶部和底部同时喷入，所述废渣中的油类物质和高沸点烃类缩合生成焦炭或裂化生成轻质烃类，低沸点轻质烃类被高温焦炭汽化，经冷凝后回收。
为了提高焦化装置的废渣处理量，应将需要处理的废渣尽可能地均匀分配到焦层中，而避免出现局部累积分布不均的情况。为了将废渣均匀分配到焦层中，本发明采用了喷入的方式；同时，为了提高焦化装置的废渣处理量，本发明采用向焦化装置的顶部和底部同时喷入的方式，废渣的处理能力能得到大幅提高。
作为本发明优选的技术方案，所述废渣从焦化装置底部喷入的过程包括：
在大吹气阶段初期，从焦化装置的底部喷入蒸汽，一段时间后，开始喷入废渣，在大吹气阶段末期，停止喷入废渣。
延迟焦化是将炼油过程中的渣油，在经过加热炉加热后，迅速转移到焦炭塔内，使渣油在焦炭塔内高温裂解并产生轻质油和石油焦炭的过程。焦炭塔冷焦过程是将生成的石油焦炭由420℃左右冷却至45℃左右，冷焦过程分为：小吹汽、大吹汽、小给水和大给水四个步骤。本发明在大吹气阶段初期从焦化装置的底部先喷入蒸汽，在喷入一段时间蒸汽后逐渐开始喷入废渣，这是由于大吹气阶段的焦炭塔底部温度较高，若直接喷入含油含水废渣，会导致废渣中的水分急速气化，造成焦炭塔炸焦，同时，焦炭塔底部设有大型法兰，法兰在大吹气阶段同样处于高温环境中，在废渣中的水分气化的过程中高温法兰也极易出现变形开裂的情况，因此需要先通入一段时间的蒸汽，将焦炭塔底部的高温法兰和底部焦层吹冷，再喷入废渣，不仅保证了生产的安全性也提高了设备运行的稳定性。
优选地，在大吹气阶段开始后的5-10min内，从焦化装置的底部仅喷入蒸汽，例如可以是大吹气阶段开始后的6min、7min、8min或9min内。
优选地，在大吹气阶段开始后的5-10min内，所述底部喷入的蒸汽量逐渐增大；进一步优选地，所述底部喷入的蒸汽量逐渐增大至10-15t/h；例如底部喷入的蒸汽量可以逐渐增大至10t/h、11t/h、12t/h、13t/h、14t/h或15t/h。
优选地，在大吹气阶段开始的5-10min后，从焦化装置的底部开始喷入废渣；可以是大吹气阶段开始的6min、7min、8min或9min。
优选地，在大吹气阶段开始的5-10min后，所述底部喷入的废渣量逐渐增大，所述底部喷入的蒸汽量逐渐减小；进一步优选地，所述底部喷入的废渣量逐渐增大至10-20t/h，例如可以逐渐增大至10t/h、11t/h、12t/h、13t/h、14t/h、15t/h、16t/h、17t/h、18t/h、19t/h或20t/h；所述底部喷入的蒸汽量由10-15t/h逐渐减小至2-6t/h，例如可以由10t/h减小至2t/h、由11t/h减小至3t/h、由12t/h减小至4t/h、由13t/h减小至5t/h、由14t/h减小至6t/h或由15t/h减小至6t/h；底部喷入蒸汽量的变化量可以是本发明所要求保护范围内的任意组合，在此不一一列举。
优选地，在大吹气阶段开始的40-60min后，所述底部喷入的废渣量和蒸汽量达到稳定，例如可以是大吹气阶段开始的40min、41min、42min、43min、44min、45min、46min、47min、48min、49min、50min、51min、52min、53min、54min、55min、56min、57min、58min、59min或60min；进一步优选地，所述稳定后的废渣量为10-20t/h，例如可以是10t/h、11t/h、12t/h、13t/h、14t/h、15t/h、16t/h、17t/h、18t/h、19t/h或20t/h；所述稳定后的蒸汽量为2-6t/h，例如可以是2t/h、2.5t/h、3t/h、3.5t/h、4t/h、4.5t/h、5t/h、5.5t/h或6t/h。
优选地，在大吹气阶段结束前的5-10min，废渣停止从焦化装置的底部喷入，例如可以是大吹气阶段结束前的5min、6min、7min、8min、9min或10min。
作为本发明优选的技术方案，所述废渣从焦化装置底部喷入的过程具体包括：
(1)在大吹气阶段开始后的5-10min内，从焦化装置的底部仅喷入蒸汽，在此阶段内喷入的蒸汽量逐渐增大至10-15t/h；
(2)步骤(1)结束后，焦化装置底部开始喷入废渣且喷入的废渣量逐渐增大，蒸汽量逐渐减小，所述底部喷入的废渣量逐渐增大至10-20t/h，所述底部喷入的蒸汽量由10-15t/h逐渐减小至2-6t/h；
(3)步骤(2)结束后，底部喷入的废渣量和蒸汽量达到稳定并持续至大吹气阶段结束前的5-10min；稳定的废渣量为10-20t/h，蒸汽量为2-6t/h；
(4)在大吹气阶段结束前的5-10min，废渣停止从焦化装置的底部喷入。
一方面，本发明利用了大吹汽阶段的大量富余热量，对含油废渣进行处理，无需额外提供热量或蒸汽等介质；另一方面，大吹气阶段需要大量蒸汽进行冷却，而废渣中的水分替代了部分蒸汽，与常规的大吹气阶段消耗的蒸汽量相比，减少了约50％的蒸汽量。
作为本发明优选的技术方案，所述废渣通过设置于焦化装置腔体顶部的废渣喷淋喷嘴喷入。由于焦化装置内从底部至顶部有一条生焦通道，若仅从底部喷入废渣，易导致部分废渣无法进入焦炭层，在生焦孔道内被直接吹出焦化装置进入大油气线和急冷塔，影响焦化装置的正常生产。因此，本发明在焦化装置顶部设置废渣喷淋喷嘴，一方面是为了提高废渣的处理量，另一方面，废渣喷淋喷嘴喷出的废渣可以洗涤生焦通道所中的固体颗粒物，避免固体颗粒物进入大油气线和急冷塔。本发明对顶部废渣喷淋喷嘴喷入的废渣量不作具体限定，本领域的技术人员可根据需要处理的废渣总量进行适当调整，一般占总处理量的10-40％，采用固定流量或可变流量控制，如采用可变流量操作，则大吹汽初期流量最大，半小时后逐步变小。
优选地，从顶部喷入的废渣量为3-10t/h，例如可以是3t/h、4t/h、5t/h、6t/h、7t/h、8t/h、9t/h或10t/h。
优选地，所述废渣喷淋喷嘴的雾化压力为0.05～0.8MPa，例如可以是0.05MPa、0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa、0.5MPa、0.55MPa、0.6MPa、0.65MPa、0.7MPa、0.75MPa或0.8MPa，优选0.07～0.6MPa，进一步优选为0.1～0.5MPa。
优选地，所述废渣喷淋喷嘴雾化后的废渣颗粒平均直径小于2000μm。若废渣颗粒尺寸过大，在管道的弯头处，雾化的颗粒极易重新聚结，析出明水，极易出现水击等情况。
优选地，所述废渣通过雾化装置从焦化装置底部喷入。
雾化装置采用蒸汽雾化，将需要处理的废渣用蒸汽进行雾化后，从焦化装置的底部通入，与焦化装置内的高温焦炭接触，废渣中的高沸点的重质烃类，部分缩合为焦炭，部分裂化为轻质烃类。
优选地，所述雾化装置的雾化压力为0.3～1.0MPa，例如可以是0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa、0.5MPa、0.55MPa、0.6MPa、0.65MPa、0.7MPa、0.75MPa、0.8MPa、0.85MPa、0.9MPa、0.95MPa或0.1MPa，优选0.4～0.8MPa，进一步优选为0.5～0.6MPa。
优选地，所述雾化装置雾化后的废渣颗粒平均直径小于200μm。若废渣颗粒尺寸过大，在管道的弯头处，雾化的颗粒极易重新聚结，析出明水，极易出现水击等情况。
作为本发明优选的技术方案，所述方法还包括：在焦化装置的生焦阶段，向大油气线中喷入急冷油。在焦化装置正常生焦阶段，向大油气线中喷入急冷油，将急冷介质雾化为1000微米以下液滴，使急冷油在焦炭塔大油气线入口迅速气化，使离开焦炭塔的油气迅速降低至工艺要求的温度。由于喷嘴喷出的油滴颗粒较小，所以能迅速气化，减小了部分急冷油在大油气线管壁上冷凝出现液相的情况出现，从而避免未气化的急冷油喷到大油气线的管壁，有效解决了大油气管线结焦的问题，保证了装置的长周期稳定生产。
优选地，所述急冷油通过急冷油喷嘴喷入。常规的急冷油喷入方式是在大油气管线上，开三个或以上的DN40-80的管道，急冷油管道直接接在这些小管道上喷入大油气线，因此急冷油气化并不完全，部分急冷油会喷到大油气管线的管壁上，容易在大油气的管壁产生焦炭，从而降低大油气的流通面积，影响长周期运行。本发明对急冷油的喷入量不作具体限定，本领域的技术人员可根据焦化装置的实际负荷在适当范围内进行调整，一般流量范围为2-3600L/min，该流量在正常生产时恒定或由大油气管线温度自动控制。
优选地，所述急冷油喷嘴的雾化压力为0.1～0.8MPa，例如可以是0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa或0.8MPa，优选0.2～0.6MPa，进一步优选0.4～0.5MPa。
优选地，所述急冷油喷嘴雾化后的急冷油颗粒直径小于100μm。
本发明将废渣无害化处理与防结焦进行了在系统层面进行了技术重组，在焦化装置正常生焦作业阶段，设置于焦化装置顶部的喷嘴组件喷入经过雾化的急冷油，高温油气可以快速对急冷油进行气化，实现焦炭塔顶油气急冷降温。通过对急冷油的高效雾化，避免了常规急冷油喷入时无法快速气化，导致部分急冷油在大油气壁上冷凝，从而在大油气线管道内壁出现结焦现象；在大吹气阶段，顶部的喷嘴组件和底部的雾化装置同时喷入含油含水废渣，进行废渣处理操作。
作为本发明优选的技术方案，所述废渣的固含量小于10％，黏度小于200厘沱。
优选地，所述焦化装置的直径小于等于6.4m，塔壁下部温降小于65℃/时。
优选地，所述焦化装置的直径大于6.4m，塔壁下部温降速度小于60℃/时。
第二方面，本发明提供了一种含油含水废渣的无害化处理系统，所述系统包括废渣进料单元和焦化装置，所述废渣进料单元的出料口与焦化装置的底部进料口和顶部进料口均连通。
作为本发明优选的技术方案，所述焦化装置包括腔体和设置于腔体顶部的废渣喷淋喷嘴，所述废渣进料单元的出料口与所述废渣喷淋喷嘴连通。
优选地，所述废渣进料单元按照进料方向包括依次连接的废渣储罐、输送装置和用于将废渣从焦化装置底部喷入的雾化装置。
优选地，所述废渣进料单元还包括用于通入蒸汽的进气管路，所述进气管路的出口端位于所述输送装置和雾化装置之间。
优选地，所述废渣喷淋喷嘴所在管路的进口端位于所述输送装置和进气管路出口端之间。
作为本发明优选的技术方案，所述系统还包括与焦化装置顶部连通的急冷油雾化单元。
优选地，所述急冷油雾化单元包括用于输送急冷油的进油管路和与进油管路连通的急冷油喷嘴。
优选地，所述系统还包括接触冷却装置和分馏装置，所述的接触冷却装置和分馏装置均通过大油气线与所述急冷油雾化单元的出口连接。
优选地，所述急冷油喷嘴的喷口朝向大油气线方向。
优选地，所述废渣喷淋喷嘴和急冷油喷嘴一体化布置或单独布置。急冷油喷嘴与废渣喷淋喷嘴可以共用同一个喷射装置，即两种喷嘴组装在一个组件中，提高了设备的一体化程度和喷嘴的利用率，减小了设备投资成本；但相应地，对后续的维护检修也带来不便，本领域的技术人员可根据施工厂房和生产现场的布置，选择适当的安装方式，本发明对此不作特殊要求和具体限定，两种布置方式均落在本发明要求保护的范围内。
作为本发明优选的技术方案，所述废渣喷淋喷嘴的喷淋角度为60～100°，例如可以是60°、65°、70°、75°、80°、85°、90°、95°或100°，优选70～100℃，进一步优选90°。
优选地，所述废渣喷淋喷嘴的形状为空心锥。
优选地，所述废渣喷淋喷嘴为压力式雾化喷嘴。
优选地，所述废渣喷淋喷嘴的材料为不锈钢，优选为316L或304钢。
优选地，所述急冷油喷嘴的喷淋角度为60～100°，例如可以是60°、65°、70°、75°、80°、85°、90°、95°或100°，优选为70～100°，进一步优选为90°。
优选地，所述的急冷油喷嘴的形状为空心锥。
优选地，所述的急冷油喷嘴的材料为不锈钢，优选为316L或304钢。
优选地，所述雾化装置的喷淋角度为60～100°，例如可以是60°、65°、70°、75°、80°、85°、90°、95°或100°，优选为70～100°，进一步优选为90°。
优选地，所述雾化装置的形状为空心锥。
优选地，所述雾化装置的材料为不锈钢，优选为304钢。
优选地，所述雾化装置为蒸汽雾化喷嘴或双流体雾化喷嘴。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明利用了焦化装置焦炭塔在大吹汽阶段的大量富余热量，对含油含水废渣进行处理，不需要额外提供热量或蒸汽等介质，处理成本较低，处理效果好。
(2)与未使用废渣喷淋的延迟焦化工艺相比，本发明在常规大吹汽作业时消耗的蒸汽量降低了50％以上。采用了从焦化装置的顶部和底部同时喷淋废渣的设计，与仅使用底部雾化装置相比，废渣处理量增加了30％以上，且增设上部的废渣喷淋喷嘴后，对焦炭层起到了洗涤的效果，防止在废渣处理时，蒸汽将固体废渣带入油气管线和接触冷却塔，导致油气管线结焦。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的处理系统流程示意图。
其中，1-废渣储罐；2-输送泵；3-含油废渣底进流量调节阀；4-大吹汽蒸汽调节阀；5-雾化喷嘴；6-含油废渣顶进流量调节阀；7-急冷油调节阀；8-急冷油喷嘴；9-废渣喷淋喷嘴；10-焦炭塔。
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。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种含油含水废渣的无害化处理方法，所述方法包括：
在焦化装置的大吹气阶段，将废渣从焦化装置的顶部和底部同时喷入，所述废渣中的油类物质和高沸点烃类缩合生成焦炭或裂化生成轻质烃类，低沸点轻质烃类被高温焦炭汽化，经冷凝后回收。
其中，废渣从焦化装置底部喷入的过程具体包括：
(1)在大吹气阶段开始后的5-10min内，从焦化装置的底部仅喷入蒸汽，在此阶段内喷入的蒸汽量逐渐增大至10-15t/h；
(2)步骤(1)结束后，焦化装置底部开始喷入废渣且喷入的废渣量逐渐增大，蒸汽量逐渐减小，所述底部喷入的废渣量逐渐增大至10-20t/h，所述底部喷入的蒸汽量由10-15t/h逐渐减小至2-6t/h；
(3)步骤(2)结束后，底部喷入的废渣量和蒸汽量达到稳定并持续至大吹气阶段结束前的5-10min；稳定的废渣量为10-20t/h，蒸汽量为2-6t/h；
(4)在大吹气阶段结束前的5-10min，废渣停止从焦化装置的底部喷入。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种如图1所示的含油含水废渣的无害化处理系统，所述系统包括废渣进料单元和焦炭塔10，所述废渣进料单元的出料口与焦炭塔10的底部进料口和顶部进料口均连通。
废渣进料单元按照进料方向包括依次连接的废渣储罐1、输送泵2和用于将废渣从焦化装置底部喷入的雾化喷嘴5；其中，雾化喷嘴5为空心锥形蒸汽雾化喷嘴或双流体雾化喷嘴，材质为不锈钢，示例性地选自304钢，雾化喷嘴5的喷淋角度为60～100°，输送泵2和雾化喷嘴5之间的管路上设有含油废渣底进流量调节阀3；所述废渣进料单元还包括用于通入蒸汽的进气管路，进气管路上设有大吹汽蒸汽调节阀4，所述进气管路的出口端位于所述输送泵2和雾化喷嘴5之间。
焦炭塔10包括腔体和设置于腔体顶部的废渣喷淋喷嘴9，所述废渣喷淋喷嘴9为实心锥型压力式雾化喷嘴，材质为不锈钢，示例性地选自316L或304钢，喷嘴的喷淋角度为60～100°；废渣进料单元的出料口与所述废渣喷淋喷嘴9连通，在出料口和废渣喷淋喷嘴连接的管路上设有含油废渣顶进流量调节阀6，废渣喷淋喷嘴9所在管路的进口端位于所述输送泵2和进气管路出口端之间。
所述系统还包括与焦炭塔10顶部连通的急冷油雾化单元，急冷油雾化单元包括用于输送急冷油的进油管路和与进油管路连通的急冷油喷8，进油管路上设有急冷油调节阀7；其中，所述的急冷油喷嘴8为空心锥形，材质为不锈钢，示例性地选自316L或304钢，喷嘴的喷淋角度为60～100°。
所述系统还包括接触冷却装置和分馏装置，所述的接触冷却装置和分馏装置均通过大油气线与所述急冷油雾化单元的出口连接，所述急冷油喷嘴8的喷口朝向大油气线方向，所述废渣喷淋喷嘴9和急冷油喷嘴8一体化布置或单独布置。
本发明提供的实施例中采用的焦化装置的塔高和直径等尺寸参数不做具体限定，本领域技术人员可根据专业知识在合理范围内作适当调整，本发明的保护范围并不局限于此，示例性地塔高可以为5m、6m、7m、8m、9m或10m，直径可以为3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m或10m。
本发明提供的实施例中采用的工艺参数与所用装置的规格或尺寸(例如雾化装置、废渣喷淋喷嘴和急冷油喷嘴的材质和喷淋角度等)以及所处理废渣的理化特性(例如固含量和黏度等)之间无限定联系，实施例提供的工艺步骤中使用的系统规模和装置尺寸仅作为一种示例性描述，本领域的技术人员需要根据所处理的废渣理化特性、大吹气阶段各时间段的废渣处理量和蒸汽量等实际运行过程中实时变化的工艺参数，对系统规模、装置尺寸和设备选型在合理范围内作适应性调整，例如当底部喷入的废渣量稳定在20t/h时，雾化装置的雾化入口压力为1.0MPa；当顶部喷入的废渣量为10t/h时，调节顶部的废渣喷淋喷嘴的雾化入口压力为0.2MPa。
实施例1
使用一个具体实施方式提供的处理系统进行本实施例描述的工艺步骤，在一个可选的技术方案中，本实施例示例性地选择了：焦炭塔10塔径为8.4m，大吹气阶段为2小时，雾化喷嘴5为空心锥形蒸汽雾化喷嘴，喷淋角度为60°；废渣喷淋喷嘴9的材质为316L不锈钢，喷淋角度为90°；急冷油喷嘴8的材质为316L不锈钢，喷淋角度为60°。
使用具体实施方式提供的处理系统对含油含水废渣进行无害化处理，所述处理工艺包括：
在焦炭塔10的大吹气阶段，将固含量为3.5％，黏度为1.2厘沱的废渣从焦炭塔10的顶部和底部同时喷入。其中，从焦炭塔10顶部喷入的废渣量恒定为8t/h。
所述废渣从焦化塔10底部喷入的过程具体包括：
(1)在大吹气阶段开始后的10min内，从焦化装置的底部仅喷入蒸汽，在此阶段内喷入的蒸汽量逐渐增大至12t/h；
(2)步骤(1)结束后(即从大吹气阶段开始后的10-60min内)，焦化装置底部开始喷入废渣且喷入的废渣量逐渐增大至15.6t/h，蒸汽量由12t/h逐渐减小5t/h；
(3)在大吹气阶段开始的60min后，底部喷入的废渣量和蒸汽量达到稳定并持续至大吹气阶段结束前的5min(即从大吹气阶段开始后的60-115min内)；稳定的废渣量为15.6t/h，蒸汽量为5t/h；
(4)在大吹气阶段结束前的5min(即从大吹气阶段开始后的115-120min内)，废渣停止从焦化装置的底部和顶部喷入，底部喷入的蒸汽量增至7t/h直至大吹气阶段结束。
大吹气阶段各时间段的焦炭塔底部喷入的废渣量和蒸汽量具体见表1。
表1
时间[min] 蒸汽量[t/h] 底部喷入废渣量[t/h] 顶部喷入废渣量[t/h]
5 6 0 8
10 12 0 8
30 10.2 6.15 8
50 8.4 12.45 8
60-115 5 15.6 8
120 7 0 0
一个大吹气阶段消耗的蒸汽总量和处理的废渣总量见表3。
实施例2
使用一个具体实施方式提供的处理系统进行本实施例描述的工艺步骤，在一个可选的技术方案中，本实施例示例性地选择了：雾化喷嘴5为空心锥形双流体雾化喷嘴，喷淋角度为90°；废渣喷淋喷嘴9的材质为304钢，喷淋角度为120°；急冷油喷嘴8的材质为304钢，喷淋角度为90°。
使用具体实施方式提供的处理系统对含油含水废渣进行无害化处理，所述处理步骤包括：
在焦炭塔10的大吹气阶段，将固含量为5％，黏度为5.0厘沱的废渣从焦炭塔10的顶部和底部同时喷入。其中，从焦炭塔10顶部喷入的废渣量恒定为10t/h。
所述废渣从焦化塔10底部喷入的过程具体包括：
(1)在大吹气阶段开始后的10min内，从焦化装置的底部仅喷入蒸汽，在此阶段内喷入的蒸汽量逐渐增大至12t/h；
(2)步骤(1)结束后(即从大吹气阶段开始后的10-60min内)，焦化装置底部开始喷入废渣且喷入的废渣量逐渐增大至21t/h，蒸汽量由12t/h逐渐减小至5t/h；
(3)在大吹气阶段开始的60min后，底部喷入的废渣量和蒸汽量达到稳定并持续至大吹气阶段结束前的5min(即从大吹气阶段开始后的60-115min内)；稳定的废渣量为21t/h，蒸汽量为5t/h；
(4)在大吹气阶段结束前的5min(即从大吹气阶段开始后的115-120min内)，废渣停止从焦化装置的底部喷入，底部喷入的蒸汽量增至7t/h直至大吹气阶段结束。
大吹气阶段各时间段底部喷入的废渣量、顶部喷入的废渣量和消耗的蒸汽量具体见表2。
表2
一个大吹气阶段消耗的蒸汽总量和处理的废渣总量见表3。
对比例1
对比例1为现有技术公开的延迟焦化工艺，所述工艺包括：
焦化油(原料油和循环油)经过加热炉加热迅速升温至500℃后通入焦炭塔中，在焦炭塔内发生焦化反应，生成的轻质产物从顶部出来进入分馏塔，分馏出富气、粗汽油、柴油和重馏分油。
所用的焦炭塔塔径为8.4m，在焦炭塔的大吹气阶段，焦炭塔的底部和顶部均不喷入废渣，仅在焦炭塔底部喷入蒸汽，消耗的蒸气量见表3。
对比例2
采用本发明人在CN203382711U公开的一种炼油厂三泥处理与大吹汽的联合回收装置对含油含水废渣进行无害化处理，处理工艺步骤包括：
在焦炭塔的大吹气阶段，将废渣和蒸汽一起从焦炭塔的底部喷入，所述废渣中的油类物质和高沸点烃类缩合生成焦炭或裂化生成轻质烃类，低沸点轻质烃类被高温焦炭汽化，经冷凝后回收。
本对比例与实施例1的区别在于，取消了顶部废渣喷淋喷嘴，仅从底部喷入废渣，所述底部喷入废渣和蒸汽的具体步骤及喷入的废渣量和蒸汽量与实施例1相同。
所述废渣的处理量以及消耗的蒸汽量见表3。
表3
综合分析实施例1-2和对比例1可以看出，本发明提供的废渣无害化处理系统消耗的蒸汽量比对比例1消耗的蒸汽量减少了50％以上，这是由于大吹气阶段需要大量蒸汽对焦炭层进行冷却，而废渣中的水分替代了部分蒸汽，因此极大的节省了蒸汽用量，同时，本发明充分利用了大吹汽阶段的大量富余热量，对含油废渣进行处理，无需额外提供热量或蒸汽等介质，在减少了蒸汽消耗量的同时，解决了危废油渣的无害化处理难题。
综合分析实施例1和对比例2可以看出，本发明提供的废渣处理系统与对比例2的蒸汽消耗量相同，但废渣的处理能力增加30％以上，这是由于增设了顶部的废渣喷淋喷嘴后，废渣的处理量得到了大幅提高，同时废渣从顶部喷淋，对焦炭层也可以起到洗涤效果，防止在废渣处理时，蒸汽将固体废渣带入油气管线和接触冷却塔，造成结焦风险。
另外，与现有废渣处理方案相比，目前大部分石化企业委托处理固/油/水三相废渣的市场价格约为2500-3500元/吨，采用本发明提供的处理系统配合100万吨/年一炉二塔的延迟焦化装置，每年约可处理三相废渣12000吨，在不考虑蒸汽节约的情况下，可为企业节约成本3000万元至4200万元。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种含油含水废渣的无害化处理方法，其特征在于，所述方法包括：
在焦化装置的大吹气阶段，将废渣从焦化装置的顶部和底部同时喷入，所述废渣中的油类物质和高沸点烃类缩合生成焦炭或裂化生成轻质烃类，低沸点轻质烃类被高温焦炭汽化，经冷凝后回收。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废渣从焦化装置底部喷入的过程包括：
在大吹气阶段初期，从焦化装置的底部喷入蒸汽，一段时间后，开始喷入废渣，在大吹气阶段末期，停止喷入废渣；
优选地，在大吹气阶段开始后的5-10min内，从焦化装置的底部仅喷入蒸汽；
优选地，在大吹气阶段开始后的5-10min内，所述底部喷入的蒸汽量逐渐增大；进一步优选地，所述底部喷入的蒸汽量逐渐增大至10-15t/h；
优选地，在大吹气阶段开始的5-10min后，从焦化装置的底部开始喷入废渣；
优选地，在大吹气阶段开始的5-10min后，所述底部喷入的废渣量逐渐增大，所述底部喷入的蒸汽量逐渐减小；进一步优选地，所述底部喷入的废渣量逐渐增大至10-20t/h，所述底部喷入的蒸汽量由10-15t/h逐渐减小至2-6t/h；
优选地，在大吹气阶段开始的40-60min后，所述底部喷入的废渣量和蒸汽量达到稳定；进一步优选地，所述稳定后的废渣量为10-20t/h，所述稳定后的蒸汽量为2-6t/h；
优选地，在大吹气阶段结束前的5-10min，废渣停止从焦化装置的底部喷入。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述废渣从焦化装置底部喷入的过程具体包括：
(1)在大吹气阶段开始后的5-10min内，从焦化装置的底部仅喷入蒸汽，在此阶段内喷入的蒸汽量逐渐增大至10-15t/h；
(2)步骤(1)结束后，焦化装置底部开始喷入废渣且喷入的废渣量逐渐增大，蒸汽量逐渐减小，所述底部喷入的废渣量逐渐增大至10-20t/h，所述底部喷入的蒸汽量由10-15t/h逐渐减小至2-6t/h；
(3)步骤(2)结束后，底部喷入的废渣量和蒸汽量达到稳定并持续至大吹气阶段结束前的5-10min；稳定的废渣量为10-20t/h，蒸汽量为2-6t/h；
(4)在大吹气阶段结束前的5-10min，废渣停止从焦化装置的底部喷入。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述废渣通过设置于焦化装置腔体顶部的废渣喷淋喷嘴喷入；
优选地，从顶部喷入的废渣量为3-10t/h；
优选地，所述废渣喷淋喷嘴的雾化压力为0.05～0.8MPa，优选0.07～0.6MPa，进一步优选为0.1～0.5MPa；
优选地，所述废渣喷淋喷嘴雾化后的废渣颗粒平均直径小于2000μm；
优选地，所述废渣和蒸汽通过雾化装置从焦化装置底部喷入；
优选地，所述雾化装置的雾化压力为0.3～1.0MPa，优选0.4～0.8MPa，进一步优选为0.5～0.6MPa；
优选地，所述雾化装置雾化后的废渣颗粒平均直径小于200μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在焦化装置的生焦阶段，向大油气线中喷入急冷油；
优选地，所述急冷油通过急冷油喷嘴喷入；
优选地，所述急冷油喷嘴的雾化压力为0.1～0.8MPa，优选0.2～0.6MPa，进一步优选0.4～0.5MPa；
优选地，所述急冷油喷嘴雾化后的急冷油颗粒直径小于100μm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述废渣的固含量小于10％，黏度小于200厘沱；
优选地，所述焦化装置的直径小于等于6.4m，塔壁下部温降小于65℃/时；
优选地，所述焦化装置的直径大于6.4m，塔壁下部温降速度小于60℃/时。
7.一种含油含水废渣的无害化处理系统，其特征在于，所述系统包括废渣进料单元和焦化装置，所述废渣进料单元的出料口与焦化装置的底部进料口和顶部进料口均连通。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述焦化装置包括腔体和设置于腔体顶部的废渣喷淋喷嘴，所述废渣进料单元的出料口与所述废渣喷淋喷嘴连通；
优选地，所述废渣进料单元按照进料方向包括依次连接的废渣储罐、输送装置和用于将废渣从焦化装置底部喷入的雾化装置；
优选地，所述废渣进料单元还包括用于通入蒸汽的进气管路，所述进气管路的出口端位于所述输送装置和雾化装置之间；
优选地，所述废渣喷淋喷嘴所在管路的进口端位于所述输送装置和进气管路出口端之间。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与焦化装置顶部连通的急冷油雾化单元；
优选地，所述急冷油雾化单元包括用于输送急冷油的进油管路和与进油管路连通的急冷油喷嘴；
优选地，所述系统还包括接触冷却装置和分馏装置，所述的接触冷却装置和分馏装置均通过大油气线与所述急冷油雾化单元的出口连接；
优选地，所述急冷油喷嘴的喷口朝向大油气线方向；
优选地，所述废渣喷淋喷嘴和急冷油喷嘴一体化布置或单独布置。
10.根据权利要求7-9任一项所述的系统，其特征在于，所述废渣喷淋喷嘴的喷淋角度为60～100°，优选70～100°，进一步优选90°；
优选地，所述废渣喷淋喷嘴的形状为实心锥；
优选地，所述废渣喷淋喷嘴为压力式雾化喷嘴；
优选地，所述废渣喷淋喷嘴的材料为不锈钢，优选为316L或304钢；
优选地，所述急冷油喷嘴的喷淋角度为60～100°，优选为70～100°，进一步优选为90°；
优选地，所述的急冷油喷嘴的形状为空心锥；
优选地，所述的急冷油喷嘴的材料为不锈钢，优选为316L或304钢；
优选地，所述雾化装置的喷淋角度为60～100°，优选为70～100°，进一步优选为90°；
优选地，所述雾化装置的形状为空心锥；
优选地，所述雾化装置的材料为不锈钢，优选为304钢；
优选地，所述雾化装置为蒸汽雾化喷嘴或双流体雾化喷嘴。
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