CN111777293A

CN111777293A - 一种利用液态二甲醚溶解油泥中烃类物质进行回收和脱水的方法

Info

Publication number: CN111777293A
Application number: CN202010411583.2A
Authority: CN
Inventors: 朱伟; 牟彪; 陈乐�; 李卓; 陈思鹏
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2020-10-16

Abstract

本发明涉及了一种利用液态二甲醚溶解油泥中烃类物质进行回收和脱水的方法，利用液态二甲醚对烃类组分具有高亲和力同时可与水部分混溶的特性，将气体二甲醚加压液化后与含油污泥进行混合，通过改变温度、压力、搅拌速率和添加助剂的方法来促进烃类物质的萃取和脱水效果。液态二甲醚在萃取完成后通过减压气化的方式即可实现与液相产物的快速分离回收，并通过再加压的方式实现循环利用。由于分离后液相产物中的烃类物质和水不互溶，也可通过分液漏斗实现快速分离。具有操作成本低、产物容易分离、节能环保的特点，为含油污泥的减量化处理和资源化利用提供了新的思路，具有重要的实际意义。

Description

一种利用液态二甲醚溶解油泥中烃类物质进行回收和脱水的方法

技术领域

本发明属于资源环境领域，具体涉及一种利用液态二甲醚对油性组分具有高亲和力同时可与水部分混溶的特性，对油泥中的烃类物质萃取并进行脱水的方法。

背景技术

含油污泥是石油工业中产生的最重要的固体废物之一, 它是一种由各种石油碳氢化合物(PHCs)、水、重金属和固体颗粒组成的复合乳液，已被我国列为危险废弃物，处理不当会对环境和人体健康造成严重威胁。含油污泥的主要来源途径有：（1）钻井原油开发：原油开采中的含油污泥来自于开采过程中的泥垢和处理污水处理过程中的含油污泥及腐烂物等。（2）池田集输：包括落地油泥、沉降罐泥、三相分离器油泥及生产事故产生的溢油污泥等。（3）炼油厂污水处理厂：主要来源于隔油池底泥、气浮处理产生的气浮渣以及好氧生化处理中产生的剩余污泥。由于含油污泥的危害性和世界范围内产量的不断增加，其有效治理已成为世界性的难题。含油污泥中不仅包含有毒有害物质，还包含部分石油物质，尤其是富含烃类的物质，若能对其进行回收利用，必然能够实现巨大的能源节约。

常见的含油污泥处理方式包括调质-机械分离、溶剂萃取法、三段化减量化处理工艺、焚烧、堆肥、热解和离心分离等，但大多数处理方法普遍存在处理成本高、处理时间长及易造成二次污染的缺点，且在处理前必须对含油污泥进行脱水预处理。然而，由于含油污泥具有粘度高、流动性差的特点，造成传统物理脱水方法如板框压滤、离心分离和旋转真空过滤等技术脱水困难。相比之下，溶剂萃取法因操作简单、溶剂可回收再利用、处理效率高等优点，具有更大的适应性。使用较多的是溶剂萃取法，如，传统溶剂萃取技术(氯仿、甲醇、正己烷、石油醚等)和超临界流体萃取技术(超临界水、超临界CO₂)。然而，传统的溶剂萃取法使用的有机溶剂在萃取及后续的分离过程中均需要加热，且萃取后的分离回收困难，同时很难在油分的高采收率和低处理成本之间取得平衡。在用于处理石油污泥时，最大的障碍在于，石油污泥含有大量乳化水，在萃取前需要对萃取溶剂进行脱水预处理。此外，萃取剂多为有机溶剂，毒性大，污染环境且回收成本较高。而超临界流体萃取成本较高，且操作安全性难以得到有效保障。因此，传统溶剂萃取法和超临界流体萃取技术在成本、操作方式和环境安全性方面都需要改进。

二甲醚，分子式为CH₃OCH₃，常温常压下为气态。在室温下，液态二甲醚可溶解7-8wt%的水。其已应用于藻类、市政污泥和各类天然废弃生物质中水分的脱除和目标物质的提取及从被污染的土壤和其他物质中去除多氯联苯等方面。对于市政污泥和各类天然废弃生物质的处理，其主要是利用液态二甲醚溶解有机物的同时与水具有部分混溶性，在环境温度下，二甲醚与有机成分和水混合在萃取器中，水和有机成分被分离出来以达到溶脱的效果。

而石油污泥通常含有30-80%的油、30-50%的水和10-20%的固体，也被认为是分散在石油液体中的水滴组成的复合乳液。其中的水分与市政污泥及天然废弃生物质中的水分存在形式不同。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用液态二甲醚溶解油泥中烃类物质进行回收和脱水的方法，通过液态二甲醚对于烃类物质的高亲和性和对水分的部分混溶特性，对油泥中烃类物质溶解的同时对水分进行脱除。液相产物中的二甲醚通过减压后转化为气态，再次加压液化后可循环使用，大大降低了二甲醚溶剂的使用损耗，降低了运行成本。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种利用液态二甲醚溶解油泥中烃类物质进行回收和脱水的方法，包括以下步骤：

步骤(1)、将油泥置于反应釜中，通过空压泵将气体二甲醚加压液化后通入反应釜中与油泥进行混合溶解；

所述的油泥是石油行业在原油开采、储存、运输和加工过程中产生的主要废弃物之一，是一种由不同浓度的水、石油烃、固体颗粒和各种重金属组成的稳定的水乳状液。

所述液态二甲醚溶解萃取油泥中的有机物主要为烃类物质，后续进一步纯化后可进行资源化回收利用；

反应釜中应配有搅拌器，确保液态二甲醚与油泥混合均匀，搅拌器参数设定为：搅拌速率为60rpm～120rpm/min，搅拌时间20～40min。

步骤(2)、液态二甲醚与油泥充分混合反应，液态二甲醚与油泥的质量比为10~40，反应压力为0.5～2MPa，反应温度为20～60℃，反应时间20～40min。反应后，通过减压将液态二甲醚转化为气态进行分离干燥回收。

步骤(3)、对于萃取后的油泥，进行固液分离，其中固相产物为脱水后的油泥，含水率可降至30%左右，可满足填埋，焚烧等后续处理处置要求；液相产物主要由水和烃类物质组成，可通过分液的方式进行分离。

步骤(4)、液相产物中二甲醚在常温条件下通过减压气化分离，可通过再次加压液化重复使用。

上述“油泥”即为本发明“含油污泥”的简称。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明利用液态二甲醚对于烃类物质的高亲和性和对水分的部分混溶特性，对油泥中烃类物质溶解的同时对水分进行脱除。

（2）萃取溶剂液态二甲醚在溶解之后赋存于液相产物中，在常温下可通过减压转化为气态，实现与液相产物的快速分离，通过再次加压液化进行循环利用，操作简单，分离效率高，达到对于油泥减量化和资源化的目的。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明的装置示意图。

图3是质量比对含水率及油分回收率影响效果图；

图4是反应温度对含水率及油分回收率影响效果图；

图5是质量比对族组分变化影响效果图；

图6是温度对族组分变化影响效果图。

图2中：1-气罐；2-流量调节阀；3、17-空压泵；4-储罐进口阀；5-临时储罐；6-储罐出口阀；7-反应釜进口阀；8- 反应釜；9-减压阀；10-压力调节阀；11-气液分离罐；12-液体流量阀；13-气体流量阀；14-气体进口阀；15-气体干燥罐；16-气体出口阀；18-回收罐进口阀；19-回收罐；20-压力控制表；21-二甲醚循环使用进口阀。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步阐述。

实施例1

图1为本发明的工艺流程图。如图1所示，液态二甲醚溶解油泥中烃类物质进行回收和脱水的方法，步骤如下：

步骤1:将油泥置于反应釜8中，通过空压泵3将气罐1中的气体二甲醚在临时储罐5中加压液化转化为液态，然后注入反应釜8中与油泥进行混合溶解。液态二甲醚用量为油泥质量的10~40倍，反应压力为0.5～2MPa，反应温度为20～60℃，反应时间20～40min，搅拌速率为60rpm～120rpm/min，搅拌时间20～40min。

步骤2: 液态二甲醚与油泥充分混合反应后，通过调节反应釜8上的减压阀减小压力，将产物进行固液分离，分离压力差为0.5～2MPa，分离时间为1～3min。固液分离后，固相产物留在反应釜8中，为脱水油泥，含水率可降至30%左右，可满足填埋，焚烧等后续处理处置要求。

步骤3: 固液分离后的液相产物进入气液分离罐11，液态二甲醚在常温下气化分离。分离后的液相产物为水和烃类物质，通过分液漏斗对两者进行分离，烃类物质可经过纯化精炼后进行进一步的资源化回收利用。

步骤3，气液分离罐11中的液态二甲醚减压气化与液相产物分离后，通过气液分离罐11的第二输出管道输入气体干燥罐15干燥，干燥后通过空压泵17再次加压液化从干燥罐的输出管道进入回收罐20，当回收罐20中的液态二甲醚收集一定体积后，可打开二甲醚循环使用进口阀21，将其注入二甲醚气罐1的输出管道，实现二甲醚的循环使用。最后当气液分离罐11中的二甲醚完全气化进入干燥罐15后，打开液体流量阀12收集液相产物中的烃类物质和脱除的水，可进一步对其中的烃类物质进行纯化后资源化回收利用。

其中二甲醚气罐1的输出管道通过流量调节阀2连接至液态二甲醚临时储罐5；液态二甲醚临时储罐5输出管道依次通过储罐出口阀6和反应釜进口阀7与反应釜8输入管道相连；反应釜的输出管道通过压力调节阀10与气液分离罐11的输入管道相连；气液分离罐11的第一输出管道通过液体流量阀12输出脱除的水和萃取的烃类物质，通过后续分液漏斗可进行分离。

气液分离罐11的第二输出管道依次通过气体流量阀13和气体进口阀14与干燥罐15的输入管道相连；干燥罐15的输出管到通过气体出口阀16和回收罐进口阀18连接至回收罐19；回收罐的输出管道通过二甲醚循环使用进口阀21与二甲醚气罐的输出管道相连。

实施例2

对影响结果的反应条件进行单因素考察，结果见图3-6所示。

图3是质量比对含水率及油分回收率影响效果图，可见，液态二甲醚与油泥的质量比对回收率和油泥处理后的含水率有较大的影响，随着质量比的增加，油泥处理后的含水率快速下降，在质量比为20时，基本趋于稳定，此时油泥含水率在10-15％之间，而油分的回收率随着质量比的上升而增加。

图4是反应温度对含水率及油分回收率影响效果图；可见，反应温度对回收率和油泥处理后的含水率有较大的影响，随着温度升高，油泥处理后的含水率快速下降，在温度为60℃时，油泥含水率在20％左右，而油分的回收率随着质量比的上升而增加在40℃时，趋于稳定，在35％左右。

图5是质量比对族组分变化影响效果图；液态二甲醚与油泥的质量比对对油泥族组分中的饱和烃和芳香烃含量有较大的影响，饱和烃和芳香烃含量随二甲醚掺量增加而逐渐减小，当质量比为20:1时，固相产物中饱和烃和芳香烃的含量分别降低至28.95％和11.12％。

图6是温度对族组分变化影响效果图。饱和烃和芳香烃含量随温度升高而逐渐下降，当温度达到50℃后基本保持稳定，胶质和沥青质含量则无明显变化。

因此，本发明技术方案中，液态二甲醚溶解萃取油泥中的有机物主要为烃类物质。

Claims

1.一种利用液态二甲醚溶解油泥中烃类物质进行回收和脱水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)、将含油污泥置于反应釜中，通过空压泵将气体二甲醚加压液化后通入反应釜中与含油污泥进行混合；

步骤(2)、液态二甲醚与含油污泥充分混合反应，液态二甲醚溶解萃取含油污泥中的有机物，反应后，通过减压将液态二甲醚转化为气态进行分离干燥回收；

步骤(3)、对于萃取后的油泥，进行固液分离，其中固相产物为脱水后的含油污泥，含水率可降至30%左右；液相产物主要是水和烃类物质，通过分液的方式进行分离；

2.根据权利要求1所述的一种利用液态二甲醚溶解油泥中烃类物质进行回收和脱水的方法，其特征在于，所述液态二甲醚溶解萃取含油污泥中的有机物主要为烃类物质。

3.根据权利要求1所述的一种利用液态二甲醚溶解油泥中烃类物质进行回收和脱水的方法，其特征在于，液态二甲醚与含油污泥的质量比为10~40，反应压力为0.5～2MPa，反应温度为20～60℃，反应时间20～40min。

4.根据权利要求1所述的一种利用液态二甲醚溶解油泥中烃类物质进行回收和脱水的方法，其特征在于，步骤(3)，所述固液两相的分离通过施加压力差进行，分离压力差为0.5～2MPa，分离时间为1～3min。

5.根据权利要求1所述的一种利用液态二甲醚溶解油泥中烃类物质进行回收和脱水的方法，其特征在于，步骤(3)，所述含油污泥是一种由石油碳氢化合物、水、重金属和固体颗粒组成的复合乳液，含有30-80%的油、30-50%的水和10-20%的固体。