CN111233301A - 油泥处理方法和油泥处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种油泥处理方法和油泥处理系统，油泥处理方法包括以下步骤：向预处理油泥中添加固体残渣，并进行搅拌和混合以得到含水率在预设范围内的预混油泥；将预混油泥进行微波热解析，以分离出热解气；对热解气进行油气分离，以获得回收油和不凝气，其中，固体残渣为微波热解析步骤形成的固体残渣，该方法通过向预处理油泥中添加固体残渣，以降低油泥的含水率，例如可将油泥处理过程中产生的固体残渣加入到预处理油泥中，在不引入其他杂质的情况下，降低了含水率，且无需其他能量损耗，从而提高了能量利用率。

Description

油泥处理方法和油泥处理系统

技术领域

本发明涉及油泥处理技术领域，尤其涉及一种油泥处理方法和油泥处理系统。

背景技术

油泥是勘探、开采、炼制、清罐、储运及含油污水处理过程中所产生的含油固体废弃物，其组成成分极其复杂，不仅含有有毒有害难以降解的有机物质，诸如沥青质、老化原油、蜡质等，还含油生产加工过程中投加的大量絮凝剂、阻垢剂、缓蚀剂等水处理药剂，同时还含有大量病原菌、重金属、放射性元素等难以降解的有毒有害物质。根据大量的研究表明，油泥难以自然降解，如果不能将其妥善处理，随意排放的话，对人类的健康和生态环境将造成极大的危害。

目前，油泥的处理方法有很多，按照减量化、无害化、资源化和综合利用的要求，相关处理方法归纳起来主要有：化学热洗法、生化法、焚烧法、固化法、溶剂萃取法、热解法等。

其中，化学热洗法是油田普遍使用的处理方法，该法将水加热到一定的温度，与油泥进行混合，使得油泥易于流化，再加入清洗剂进行搅拌，经过一定的反应时间后，油泥中的部分油分分离出来，经过离心机分离后得到的油泥含油率一般在5％以上，很难达到低于2％的环保粗排要求。

生化法主要是利用微生物的新陈代谢来降解油泥中的油分，该法处理周期长(长达60天)，适合处理含油率较低(一般低于6％)的油泥，难以大范围推广应用。

焚烧法是油泥无害化处理的一种方法，该法的缺点是能耗大，且油品资源无法回收，此外，油泥焚烧产生的氮氧化物、硫氧化物、二噁英、粉尘引发二次污染，给尾气处理带来很大难度，同时增加了投资成本和运行成本。

萃取法适合含油率较高的油泥，不同油田油泥的理化特性不同，所需的萃取剂也不相同，存在萃取技术难度大、萃取剂成本高、容易引入萃取剂的二次污染等缺点。

热解法是一种资源化处理方法，将油分从油泥中分离出来作为资源回收利用，产出的泥渣达标排放或二次利用，目前该法已作为世界公认的最具有应用前景的处理技术之一。

但传统的热解法采用回转窑进行间接式热解，该法将回转窑中油泥加热到一定温度以使油泥中的油分以油蒸汽分离，直到油泥中的含油率降低到所要求的指标后，残渣从尾端排出，油蒸汽冷却后得到液态油品回收利用。

传统的热解方法采用天然气、柴油等化石能源为燃料，需要建设配套的燃料储存设施与燃烧设备，产生二次污染，同时存在使用易燃易爆燃料有安全隐患、能量利用率低、启动时间长的缺点。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种油泥处理方法，以提高油泥处理过程中的能量利用率。

针对上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供一种油泥处理方法，所述油泥处理方法包括以下步骤：

S200步骤：向预处理油泥中添加固体残渣，并进行搅拌和混合，以得到含水率在预设范围内的预混油泥；

S300步骤：将所述预混油泥进行微波热解析，以分离出热解气；

S500步骤：对所述热解气进行油气分离，以获得回收油和不凝气，

其中，所述固体残渣为所述S300步骤形成的固体残渣。

根据本发明的一示例性实施例，所述预混油泥的含水率为20％～70％。

优选地，所述预混油泥的含水率为20％～30％。

进一步优选地，所述S300步骤中，热解析的温度控制在200℃～600℃，热解析的持续时间为10～80min，微波功率密度为0.1～1kw/kg。

根据本发明的另一示例性实施例，在所述S200步骤之前，筛分出原始油泥中的大型杂质，并对剩余的油泥进行破碎，以使所述油泥中的杂质尺寸达到预设范围，形成所述预处理油泥。

优选地，所述大型杂质的尺寸不小于100mm。

进一步地，所述预处理油泥中的杂质尺寸不大于30mm。

根据本发明的一示例性实施例，所述油泥处理方法还包括S600步骤，将所述不凝气送入燃烧装置，以对所述S300步骤提供预热。

根据本发明的另一方面，提供一种油泥处理系统，所述油泥处理系统包括：

预混装置，向所述预混装置内添加预处理油泥和固体残渣，并进行搅拌混合，以形成预混油泥；

微波热解析装置，用于将所述预混油泥进行热解析，以分离出热解气；

油气分离装置，用于所述热解气的分离，以获得回收油和不凝气。

进一步地，所述油泥处理系统还包括筛分装置和破碎装置，所述筛分装置用于将原始油泥中尺寸不小于100mm的大型杂质去除，所述破碎装置用于对剩余的油泥进行破碎，使所述油泥中的杂质尺寸不大于30mm，以形成所述预处理油泥。

本发明提供的油泥处理方法和油泥处理系统具有如下有益效果：通过向预处理油泥中添加固体残渣，以降低油泥的含水率，其中，固体残渣可为油泥处理过程形成的固体残渣，也就是说，本发明将油泥处理过程中产生的固体残渣加入到预处理油泥中，在不引入其他杂质的情况下，降低了含水率，且无需其他能量损耗，从而提高了能量利用率。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1为本发明一实施例提供的油泥处理方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的油泥处理系统的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

图1为本发明一示例性实施例提供的油泥处理方法的流程示意图，参照图1，其中，该方法主要包括以下步骤：

S100步骤：从原始油泥中筛分出大型杂质，并对剩余的油泥进行破碎，以使油泥中的杂质尺寸达到预设范围，以为后续S200步骤做准备，为了使固体残渣与预处理油泥混合更加均匀。

本步骤中，可以使用筛分装置对预处理油泥进行筛分，例如但不限于，筛分装置可以为固定筛分机、滚动筛分机、振动筛分机中的至少一种。筛分装置可以过滤掉尺寸大于100mm的大型杂质。

更进一步地，该步骤中还可以使用破碎装置100，例如但不限于，该破碎装置100可以为颚式破碎机、辊式破碎机、锤式破碎机中的至少一者。该破碎装置100可以对预处理油泥中的尺寸介于30～100mm的杂质进行破碎，以使破碎完成后的预处理油泥中的杂质的尺寸不超过30mm。当然，在不进行筛分预处理的情况下，也可以对预处理油泥直接进行破碎，以使破碎完成后的预处理油泥中的杂质的尺寸不超过30mm，也在本发明的保护范围内。

油泥中的杂质可以为砖头、瓦块、金属、编织袋、树枝等杂物。

需要说明的是，根据需要该步骤可以省略，在不使用该步骤的情况下，本发明提供的油泥处理方法也可以实现。

S200步骤：向预处理油泥中添加固体残渣，并进行搅拌和混合以得到含水率在预设范围内的预混油泥，其中，所述固体残渣可为所述微波热解析步骤形成的固体残渣，只要向预处理油泥中添加的固体残渣与微波热解析步骤形成的固体残渣具有相同的组分，以避免向预处理油泥中引进新的杂质即可，例如也可以在市场上购买。

油泥的含水率变化很大，在含水率高于50％的情况下，可以向预处理油泥中添加固体残渣并进行搅拌混合。由于固体残渣中含水率较低，添加到预处理油泥中后将吸收预处理油泥中的水分，从而可以降低整体的含水率。另外，由于固体残渣为油泥处理后产生的固体残渣，其中基本不含有油分，因此不会向油泥中引入其他杂质而造成二次污染。更进一步地，由于固体残渣可以是油泥处理过程中形成的固体残渣，添加到预处理油泥中可以变废为宝，而不产生其他的能源的浪费。因此，向预处理油泥中添加固体残渣提高了油泥处理过程的能量利用率。

S200步骤可以在预混装置200内进行，例如但不限于，该预混装置200可以为卧式螺带混合机、立式桨叶搅拌机、滚筒式搅拌机中的一种或者几种。

S300步骤：将预混油泥进行微波热解析，以分离出热解气，其中，热解气中可以包括油分和水分，预混油泥分离出热解气后将产生固体残渣。

S300步骤中，热解析的温度控制在200℃～600℃，热解析的持续时间为10～80min，微波功率密度为0.1～1kw/kg。优选地，微波热解析在微波功率密度为0.05～0.4kw/kg，温度控制在200℃～600℃，持续时间为20～60min的环境下进行。

例如：油泥处理量为500kg/h，含水率为30％，含油率10％，含固率60％，S300步骤中，微波功率密度为0.16～0.2kw/kg，温度控制在380～450℃，持续时间为40min，得到含油率0.05％、固体残渣重金属离子浸出浓度分别为铜0.06ppm、铬0.05ppm、砷1.24ppb、汞2.17ppb的固体残渣，且该固体残渣中并未检出锌、铅、镉、镍、苯并芘，满足农用污泥中污染物控制限值标准。

再如：油泥处理量为1000kg/h，含水率为40％，含油率12％，含固率48％，S300步骤中，微波功率密度0.2～0.24kw/kg，温度控制在400℃～450℃，持续时间为50min，得到含油率0.03％、固体残渣重金属离子浸出浓度分别为铜0.08ppm、铬0.03ppm、砷1.2ppb、汞2.25ppb的固体残渣、且该固体残渣中并未检出苯并芘、锌、铅、镉、镍，满足农用污泥中污染物控制限值标准。

S300步骤需要在微波热解析装置300内进行，该微波热解析装置300可以包括微波发生器，但不以此为限，至于微波热解析装置300的尺寸、构造可以根据需要选择和设置，都在本发明的保护范围内。

S400步骤：将热解后的固体残渣进行冷却，以使其达到预定的温度后排出微波热解析装置300，例如但不限于，该微波热解析装置300还可以包括冷却装置400，例如但不限于，该冷却装置400可以为水冷夹套，当然也可以为带有喷头的喷水器，通过对固体残渣喷洒冷却水而实现降温。当固体残渣的温度降低到预定值时便可以从该微波热解析装置300内排出，例如但不限于，温度降低到60℃以下，便可以从微波热解析装置300内排出了，然后静置降温以至室温，便可以对固体残渣收集、储存或者储运。为了进一步提高工作环境的空气质量，在固体残渣转移或收集过程中，需要进行喷水除尘操作。根据需要，微波热解析装置300内形成的固体残渣也可以在高温下直接从微波热解析装置300内倒出并降温，即可以对固体残渣进行微波热解析装置300外的降温。

S500步骤：对所述热解气进行油气分离，以获得回收油和不凝气。回收油可以储存在储罐中，以备后续资源化利用，增加经济效益。该S500步骤可以在油气分离装置500内进行，例如但不限于，该油气分离装置500可以为三相分离器、洗涤塔或者列管式换热器。

本实施例中以洗涤塔为例进行说明，热解气进入洗涤塔内后，热解气中的油蒸汽通过洗涤塔中冷却循环水洗涤，温度降低变成液态油，将该液态油收集到储罐内以进行资源化利用。

S600步骤：S500步骤中形成的不凝气可以通入到气体处理装置600中进行净化，例如但不限于，由于不凝气内含有较多的有机成分，具有相当的热值，因此可以将不凝气通入到燃烧装置内进行燃烧，采取燃烧后排放的净化方式对其进一步净化，并对燃烧过程产生的热量回收，以为S300步骤的预处理油泥提供预热，降低油泥处理系统的能耗，从而提高了经济效益。本实施例中，燃烧装置可以为催化氧化炉或焚烧炉，但不以此为限。更进一步地，本实施例可以采用热量回收装置700回收不凝气产生的热量，例如但不限于，该热量回收装置700可以为热交换器。

可以理解的是，S500步骤和S600步骤可以同时进行，也可以先进行S600步骤，再进行S500步骤，当然，也可以如本实施例所描述的，先进行S500步骤，再进行S600步骤，都在本发明的保护范围内。

本实施例中，预处理油泥的筛分破碎、预混、微波热解析、冷却、油气分离、气体处理等过程可以分别连续进行，以提高整个油泥处理系统的工作效率。不同步骤之间，也可以按照预设的程序有序地进行，当然，相邻的步骤之间的先后顺序可以根据施工需要进行调整。

参照图2，本发明提供的油泥处理系统可以包括筛分装置、破碎装置100、预混装置200、微波热解析装置300、冷却装置400、油气分离装置500、气体处理装置600以及热量回收装置700，具体地：

筛分装置和破碎装置100，用于对预处理油泥中机械杂质进行分离、破碎，以使后续预处理油泥能够与固体残渣混合更加均匀，并使处理后的预处理油泥尺寸在30mm以下。另一方面，对预处理油泥进行筛分和破碎也是防止机械杂质对油泥处理系统中的各个部件造成干扰、损坏，从而一定程度上提高了油泥处理系统的使用寿命。

预混装置200，用于将预处理油泥与固体残渣进行混合，得到含水率在20％～70％范围内的预混油泥。更进一步地，该预混油泥的含水率可以为20％～30％，例如但不限于，该含水率可为30％，当然也可以为50％，不以此为限。若预处理油泥含水率较高，微波热解析工艺将不能正常进行，例如但不限于，通常预处理油泥进入微波热解析装置预定时间后，油分便可以分离出来，当含水量过高时，需要消耗较多的时间来脱离水分，当达到预定时间时，油分尚未分离完全，甚至尚未进行分离，在这种情况下，按照原先预设时间油分无法彻底分离，若延长微波热解析的时间，则会提高微波热解析的能耗，得不偿失，因此需要在进行微波热解析之前降低预处理油泥中的含水率，综合诸多试验来看，预混油泥的含水率为30％的情况下，其后续微波热解析过程中的能耗最低，效果最好。

通过在预处理油泥中加入固体残渣的方法，在不引入新的杂质的情况下，可以降低预处理油泥的含水率。另外，较现有技术中通过脱水设备降低含水率的方法，本方法需要的油泥处理系统结构更加简化，消耗的总能耗更低。

微波热解析装置300，用于将预混油泥进行微波热解析，以分离出同时包含有水分和油分的热解气，此时在微波热解析装置300中将形成有固体残渣，待固体残渣冷却后可以收集、储存或者转运到其他场所，以备后续油泥处理过程中加入到预处理油泥中，当然，该冷却过程可以借助冷却装置400，以加速冷却，也可以采用自然静置冷却的方式，使固体残渣冷却，都在本发明的保护范围内。

油气分离装置500，用于将热解气进行油气分离，得到可回收的回收油和不凝气，该不凝气可以净化后排放，例如但不限于，可以通入到气体处理装置600中以净化，并将燃烧产生的热量通过热量回收装置700回收，提供给微波热解析步骤，以对预处理油泥进行预加热，从而提高了能量的利用率。更进一步地，该气体处理装置600可以为焚烧炉或催化氧化炉。

本发明提供的油泥处理方法和油泥处理系统，将原始油泥进行筛分、破碎，得到尺寸在预定范围内的预处理油泥；将预处理油泥与固体残渣进行搅拌、混合，得到含水率在预设范围内的预混油泥，固体残渣价格低廉，且避免二次污染，降低了油泥处理过程中的能耗，也就降低了投资成本；将预混油泥进行微波热解析，以分离出包含有水分和油分的热解气，微波热解析后的固体残渣冷却后可以做储存处理；将热解气进行油气分离，得到可资源化利用的回收油和不凝气；将油气分离后的不凝气通入到燃烧装置中燃烧净化，并将产生的热量用于微波热解析的预热，提高了能量利用率。

利用微波的体积式加热、加热速度快、加热均匀以及微波能够提高化学反应速度的特点，结合油泥的理化特性，通过筛分破碎、干湿预混、微波热解析、油气分离、气体处理、热量回收等工艺，使油泥转化为无害化的固体残渣，同时获得回收油以实现资源再利用，还将不凝气净化过程中产生的热量用于微波热解析的预热，降低系统能耗，提升经济效益。

本发明所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

Claims (10)

1.一种油泥处理方法，其特征在于，所述油泥处理方法包括以下步骤：

S200步骤：向预处理油泥中添加固体残渣，并进行搅拌和混合，以得到含水率在预设范围内的预混油泥；

S300步骤：将所述预混油泥进行微波热解析，以分离出热解气；

S500步骤：对所述热解气进行油气分离，以获得回收油和不凝气。

2.如权利要求1所述的油泥处理方法，其特征在于，所述固体残渣为所述S300步骤形成的固体残渣。

3.如权利要求1所述的油泥处理方法，其特征在于，所述预混油泥的含水率为20％～70％，优选地，所述预混油泥的含水率为20％～30％。

4.如权利要求1～3中任一项所述的油泥处理方法，其特征在于，在所述S300步骤中，热解析的温度控制在200℃～600℃，热解析的持续时间为10～80min，微波功率密度为0.1～1kw/kg。

5.如权利要求1所述的油泥处理方法，其特征在于，在所述S200步骤之前还包括S100步骤，筛分出原始油泥中的大型杂质，并对剩余的油泥进行破碎，以使所述油泥中的杂质尺寸达到预设范围，以形成所述预处理油泥。

6.如权利要求5所述的油泥处理方法，其特征在于，所述大型杂质的尺寸不小于100mm。

7.如权利要求5所述的油泥处理方法，其特征在于，所述预处理油泥中的杂质尺寸不大于30mm。

8.如权利要求1所述的油泥处理方法，其特征在于，所述油泥处理方法还包括S600步骤，将所述不凝气送入燃烧装置，以对所述S300步骤提供预热。

9.一种油泥处理系统，其特征在于，所述油泥处理系统包括：

预混装置(200)，向所述预混装置(200)内添加预处理油泥和固体残渣，并进行搅拌混合，以形成预混油泥；

微波热解析装置(300)，用于将所述预混油泥进行热解析，以分离出热解气；

油气分离装置(500)，用于所述热解气的分离，以获得回收油和不凝气。

10.如权利要求9所述的油泥处理系统，其特征在于，所述油泥处理系统还包括筛分装置和破碎装置(100)，所述筛分装置用于将原始油泥中尺寸不小于100mm的大型杂质去除，所述破碎装置(100)用于对剩余的油泥进行破碎，使所述油泥中的杂质尺寸不大于30mm，以形成所述预处理油泥。

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