CN112724992A - 一种含油污泥裂解装置 - Google Patents

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CN112724992A CN202011480389.6A CN202011480389A CN112724992A CN 112724992 A CN112724992 A CN 112724992A CN 202011480389 A CN202011480389 A CN 202011480389A CN 112724992 A CN112724992 A CN 112724992A
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李明泽
杜鹏
苏颖
王倩倩
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Abstract

本发明提出一种含油污泥裂解装置，辐射的热量散发十分的均匀，可以使油污泥稳定受热，也方便控制受热温度，使设备内出现温度阶梯，使油污泥中的原油成分可以逐步裂解，不会生成结焦物。最终达到合格标准。此外，由于新的辐射加热的方式的应用，油污泥中的原油成分可以被充分裂解；因此，可以回收大量的裂解轻质油和可燃气。该套油污泥裂解装置配套了相应的裂解油、裂解气的收集装置。回收的轻质油可以进行出售，回收的可燃气可以输送回裂解炉的燃烧器当做燃料；本发明是针对油污泥特性设计，设计了一套完善的含油污泥裂解装置。经过该工艺装置，可使油污泥处理达标并且可以做到回收利用油污泥裂解处理中产生的轻质油和可燃气。

Description

一种含油污泥裂解装置
技术领域
本发明属于含油污泥处理技术领域，特别涉及一种含油污泥裂解装置。
背景技术
在环保形势愈加严峻的压力下，油田、炼化企业所积累的含油污泥带来的污染问题受到国家的高度重视，企业需要妥善处置生产活动中产生的含油污泥。
国内外目前对于含油污泥达标的处理方式是：
1、进焚烧炉进行高温焚烧，焚烧所剩余的达标产物进行填埋或者烧制砖等。这种处理方式成本高，出现结焦现象影响焚烧炉正常运行；能源不能有效回收；若含油污泥含水率高，进入焚烧炉后会致使炉内温度降低，焚烧后污染物不能稳定达不到国家要求排放标准。
2、用烘干普通污泥的方式来处理含油污泥。因为含油污泥的特殊性，普通的机器并不能适应于含油污泥的处理，从而导致含油污泥在设备内结块焦化，使设备报废；另外，普通的污泥烘干工艺处理的含油污泥不能达标率。例如：回转窑式污泥烘干机等设备在处理油污泥的过程中，会在极短时间内在设备内部结焦，致使设备不能正常运转。
3、通过热裂解技术对油污泥进行处理。但由于热裂解温度较烘干更高，炉体结焦更加严重，进而影响热解效果和设施的稳定运行。目前常规的含油污泥热裂解资源化处理技术存在二次污染严重、成本较高、设备复杂、易结焦、可靠性差等缺陷，制约了其推广应用，尤其是处理后的固体残渣含油率高，需要再进行协同处置，目前国内尚未发现处理后污泥含油率在0.3％以下，且稳定运行的成套热裂解设备。
降低含水率和含油率是油污泥妥善处理的关键点。在处理过程中，不能有效降低含油污泥的含油率，烘干油污泥的同时，油污泥在设备上结块焦化，使设备损毁是油污泥处理的两大难点。本发明热的理论基础是石油的热裂解，通过热裂解机，同时达到去水和去油两个目的。本工艺提供一个可靠的工艺组成，使含油污泥被处理合格的同时，保证处理设备的运行正常。整套工艺模块化设计，易于组装、检修、升级改造，还兼有维护成本低，自动化程度高的特点。
现有技术中油污泥脱附、裂解设备，都是从设备外部对裂解炉进行整体加热，然后热量传导到设备内部，从而达到加热油污泥的目的。或者是从设备内部直接火焰喷烧，对油污泥进行处理。这两种方式都有自己的缺陷，外部加热的方式会导致油污泥受热不均匀，出现结焦现象，从而影响设备运转，也会导致处理结果达不到要求的现象。内部火焰喷烧的方式，会由于可燃气的不完全燃烧，产生二噁英等有害气体；并且由于受热不均匀，没有温度阶梯，也会导致结焦等现象。传统的油污泥处理设备都只能处理含油率非常低的油污泥，对于含油率高的油污泥并不能有效处理。传统的处理设备只是处理低含油率油污泥，并不能回收利用。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种含油污泥裂解装置，所述装置包括裂解单元、可燃气净化单元、可燃气回收单元和可燃气恒压单元，经过所述裂解单元裂解后的含油污泥形成的油气水混合物依次经过所述可燃气净化单元、所述可燃气恒压单元和所述可燃气回收单元；其中，所述裂解单元包括一级裂解段、二级裂解段和辐射加热管，所述辐射加热管设置在所述一级裂解段和所述二级裂解段上方，所述裂解单元上设置有燃烧器，所述燃烧器与所述辐射加热管相连通；油气水混合物经过所述裂解单元裂解后经过所述可燃气净化单元净化后进入所述可燃气回收单元，所述可燃气净化单元包括裂解气净化分离器和裂解气净化器，所述可燃气回收单元包括裂解气储存柜和裂解气供气管，所述裂解气供气管与所述燃烧器相连通。
进一步的，所述裂解单元上设置有布料单元和出料单元，其中，所述布料单元包括油污泥布料器和油污泥推进器，含油污泥置于所述油污泥布料器内并通过所述油污泥推进器进入所述裂解单元内，所述油污泥推进器上开设有油污泥推进器槽体；所述出料单元包括出料器、出料螺旋和出料闭风器，料渣依次通过所述出料器、所述出料螺旋和所述出料闭风器排出所述裂解单元。
进一步的，所述燃烧器上设置有燃气管和空气分配主管，所述空气分配主管与送风机相连接。
进一步的，所述裂解气供气管管道上靠近所述裂解气储存柜处设置有补充天然气管，所述补充天然气管与所述裂解气供气管相连通，所述燃气管与所述裂解气供气管远离所述补充天然气管一端相连通。
进一步的，所述裂解气净化分离器通过油水气排出管与所述裂解单元相连通，所述油水气排出管上设置有水力喷射器，所述油水气排出管内设置有管道清洁器，所述管道清洁器上设置有管道清洁器减速机。
进一步的，含油污泥经过所述裂解单元裂解后形成油气水混合物，所述油气水混合物通过油水气排出管进入所述裂解气净化分离器，分离出气相、油相和水相。
进一步的，所述裂解气净化分离器上设置有循环水泵，所述水相经过所述循环水泵和循环水管与水力喷射器相连通。
进一步的，所述裂解气净化分离器上设置有油水提升泵，所述油水提升泵上设置有去油水分离器，所述油相与所述去油水分离器相连通。
进一步的，所述裂解气净化器包括一级裂解气净化过滤器、二级裂解气净化过滤器，所述气相依次经过所述一级裂解气净化过滤器和所述二级裂解气净化过滤器并通过裂解气压缩机进入到所述裂解气储存柜。
进一步的，所述可燃气恒压单元包括裂解机压力平衡箱，所述裂解机压力平衡箱与所述裂解单元相连通。
本发明的含油污泥裂解装置，对于裂解炉做了较为彻底的改变。首先从加热方式着手，已改传统的加热模式，首次实现了辐射加热的应用。在设备内，利用热管的辐射加热油污泥。辐射加热不需要氧气的参与，所以可以保证设备内的无氧状态，保证油污泥中的原油成分可以被充分裂解，不会因为氧气参与，生成有害的气体。辐射的热量散发十分的均匀，可以使油污泥稳定受热，也方便控制受热温度，使设备内出现温度阶梯，使油污泥中的原油成分可以逐步裂解，不会生成结焦物。最终达到合格标准。此外，由于新的辐射加热的方式的应用，油污泥中的原油成分可以被充分裂解；因此，可以回收大量的裂解轻质油和可燃气。该套油污泥裂解装置配套了相应的裂解油、裂解气的收集装置。回收的轻质油可以进行出售，回收的可燃气可以输送回裂解炉的燃烧器当做燃料；本发明是针对油污泥特性设计，设计了一套完善的含油污泥裂解装置。经过该工艺装置，可使油污泥处理达标并且可以做到回收利用油污泥裂解处理中产生的轻质油和可燃气。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例中含油污泥裂解装置的结构示意图；
图2示出了本发明实施例中含油污泥裂解装置裂解机主体方向结构示意图；
图3示出了本发明实施例中含油污泥裂解装置裂解气净化分离器方向结构示意图。
图中，1-裂解机主体，2-辐射加热管，3-燃烧器喷嘴，4-尾气排放管，5-燃烧器，6-燃气管，7-油污泥，8-油污泥推进器槽体，9-油污泥推进器，10-管道清洁器，11-水力喷射器，12-油水气排出管，13-裂解气净化分离器，14-裂解气净化器，15-油污泥布料器，16-送风机，17-空气分配主管，18-燃气分配主管，19-出料器，20-出料螺旋，21-出料闭风器，22-裂解机压力平衡箱，23-裂解气储存柜，24-二级裂解气净化过滤器，25-裂解气供气管，26-补充天然气管，27-管道清洁器减速机，28-循环水管，29-循环水泵，30-油水提升泵，31-去油水分离器，32-一级裂解气净化过滤器，33-裂解气压缩机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例中含油污泥裂解装置的结构示意图，图1中，装置包括裂解单元、可燃气净化单元、可燃气回收单元和可燃气恒压单元，经过裂解单元裂解后的含油污泥形成的油气水混合物依次经过可燃气净化单元、可燃气恒压单元和可燃气回收单元；裂解单元包括一级裂解段、二级裂解段和辐射加热管2，辐射加热管2设置在一级裂解段和二级裂解段上方，一级裂解段和二级裂解段间设置有钢板，裂解单元上设置有燃烧器5，燃烧器5与辐射加热管2相连通，燃烧器5上设置有燃烧器喷嘴3，燃烧器喷嘴3上连接有燃气管6，辐射加热管2燃烧结束后产生气体通过尾气排放管4排出；裂解单元包括裂解机主体1。
油污泥7通过油污泥推进器9进入到裂解机主体1内，油污泥推进器9上开设有油污泥推进器槽体8，经过裂解单元裂解后的含油污泥形成油气水混合物，油气水混合物通过水力喷射器11经油水气排出管12进入到裂解气净化分离器13中，裂解气净化分离器13将油气水混合物分离成水相、气相、油相，气相经过裂解气净化器14净化脱硫后进入到裂解气储存柜23中。
具体的，燃烧器5为自预热燃烧器，通过自带换热器将空气加热500℃与可燃气混合燃烧，将热管加热至900℃，通过热管辐射热对油污泥加热，燃烧器5燃烧尾气排放达到天然气锅炉标准.
具体的，辐射加热管2为环形结构，表面涂有催化裂解涂层，对不断更新油污泥表面加热，由于油污泥温度与油污泥推进器槽体8和裂解机主体1底部槽体温度差别小，减轻与油污泥接触部件结焦，油污泥推进器槽体8和裂解机主体1底部槽体喷涂抗结焦非晶材料，提高裂解器抗结焦能力。
裂解机主体1底部槽体为箱式结构、内部填充高强度耐火材料；表面喷涂抗结焦非晶材料，提高裂解器抗结焦能力；裂解机整体槽体为分布式装配结构，具有较好抗变形性。
图2示出了本发明实施例中含油污泥裂解装置裂解机主体方向结构示意图，图2中，裂解单元上设置有布料单元和出料单元，布料单元包括油污泥布料器15和油污泥推进器9，含油污泥置于油污泥布料器15内并通过油污泥推进器9进入裂解单元内，油污泥推进器9上开设有油污泥推进器槽体8；出料单元包括出料器19、出料螺旋20和出料闭风器21，料渣依次通过出料器19、出料螺旋20和出料闭风器21排出裂解单元。
具体的，油污泥布料器15为上方开口的长方体，油污泥推进器9上设置推进螺旋，推进螺旋穿插油污泥布料器15进入到裂解机主体1内，本发明实施例中油污泥布料器15为长方体上方开口结构，该长方体这一形状仅作为一种示例说明，并不仅限于长方体这一形状。
燃烧器5上设置有燃气管6和空气分配主管17，空气分配主管17与送风机16相连接；裂解气供气管25管道上靠近裂解气储存柜23处设置有补充天然气管26，补充天然气管26与裂解气供气管25相连通，燃气管6与燃气管6与裂解气供气管25远离补充天然气管26一端相连通。
油污泥撕裂破碎、除铁后送入油污泥布料器15，油污泥布料器15将油污泥均匀送入裂解机主体1的推进螺旋，含油污泥进入裂解机主体1，裂解机主体1为要一体二段，油污泥在推进螺旋作用向前运动，同时油污泥表面不断更新，辐射加热管2的辐射热对油污泥表面进行辐射加热。裂解器微正压运行，防止空气进入。一级裂解段反应室内温度控制在450℃，其目的是为了把含油污泥进行加热并迅速蒸发掉油污泥中水分和轻质油，油水蒸发过程中发生裂解反应，辐射加热管2控制温度900℃，并涂有催化裂解涂层，在辐射加热管周围形成有利于裂解反应热场，使蒸发油进一步裂解为高热值的可燃气。第二级裂解段反应室温度约在650℃左右，油泥表面照射温度700℃，其目的是蒸发裂解出油污泥中绝大部分油、裂解油污泥中长链分子的有机物、碳化油污泥，油污泥达到出料端含油率降至0.3％以下。
经过二级裂解后剩余的油泥残渣呈分散的粉状颗粒，油污泥残渣含油率降至0.3％以下，重金属被包裹在碳化的泥内。处理后油污泥通过出料螺旋20和出料闭风器21冷却后排出裂解机主体1，此为达标产物，进入灰渣贮存池，等待后续的处理。
图3示出了本发明实施例中含油污泥裂解装置裂解气净化分离器方向结构示意图，图3中，裂解气净化分离器13通过油水气排出管12与裂解单元相连通，油水气排出管12上设置有水力喷射器11，油水气排出管12内设置有管道清洁器10，管道清洁器10上设置有管道清洁器减速机27。
含油污泥经过裂解单元裂解后形成油气水混合物，油气水混合物通过油水气排出管12进入裂解气净化分离器13，分离出气相、油相和水相；裂解气净化分离器13上设置有循环水泵29，水相经过循环水泵(29和循环水管28与水力喷射器11相连通；裂解气净化分离器13上设置有油水提升泵30，油水提升泵30上设置有去油水分离器31，油相与去油水分离器31相连通；裂解气净化器14包括一级裂解气净化过滤器32、二级裂解气净化过滤器24，气相依次经过一级裂解气净化过滤器32和二级裂解气净化过滤器24并通过裂解气压缩机33进入到裂解气储存柜23；可燃气恒压单元包括裂解机压力平衡箱22，裂解机压力平衡箱22与裂解单元相连通。
具体的，裂解室内油气水混合物通过管道清洁器10和水力引射器11排出，进入裂解气净化分离器13，将油气水三相分离，分离出水通过循环水泵29进入水力引射器11循环使用，多余的含油污水进入去油水分离器31回收轻质裂解油，油回收率达50％，污水进入污水处理设施。
具体的，裂解气净化分离器13分离出可燃气进入裂解机压力平衡箱22，裂解机压力平衡箱22为浮筒式结构，根据配重可以调节裂解机主体1内部压力，保持裂解机主体1内部微正压恒定，防止空气进入裂解机，出现安全隐患。
具体的，裂解机压力平衡箱22出来的可燃气依次通过一级裂解气净化过滤器32和二级裂解气净化过滤器24脱硫处理，净化后可燃气经裂解气压缩机33增压后送入裂解气储存柜23，然后进入自预热燃烧器5加热辐射加热管2，回收能源。净化后可燃气与补充天然气混合使用，燃烧后的尾气达到天然气锅炉标准，补充天然气量随油污泥的油含量变化，含油率15％以上油污泥可以达到热量平衡，无需补充天燃气。
具体的，本实施例中，一级裂解气净化过滤器32和二级裂解气净化过滤器24均为圆柱形，该形状不局限于这一具体形状，在此基础上只改变形状的申请均在本发明的保护范围之内，裂解气储存柜23为上端有凹陷的圆柱体结构，裂解机压力平衡箱22为上部有凸起的圆柱体结构。
本发明的含油污泥裂解装置，对于裂解炉做了较为彻底的改变。首先从加热方式着手，已改传统的加热模式，首次实现了辐射加热的应用。在设备内，利用热管的辐射加热油污泥。辐射加热不需要氧气的参与，所以可以保证设备内的无氧状态，保证油污泥中的原油成分可以被充分裂解，不会因为氧气参与，生成有害的气体。辐射的热量散发十分的均匀，可以使油污泥稳定受热，也方便控制受热温度，使设备内出现温度阶梯，使油污泥中的原油成分可以逐步裂解，不会生成结焦物。最终达到合格标准。此外，由于新的辐射加热的方式的应用，油污泥中的原油成分可以被充分裂解；因此，可以回收大量的裂解轻质油和可燃气。该套油污泥裂解装置配套了相应的裂解油、裂解气的收集装置。回收的轻质油可以进行出售，回收的可燃气可以输送回裂解炉的燃烧器当做燃料；本发明是针对油污泥特性设计，设计了一套完善的含油污泥裂解装置。经过该工艺装置，可使油污泥处理达标并且可以做到回收利用油污泥裂解处理中产生的轻质油和可燃气。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种含油污泥裂解装置，其特征在于，所述装置包括裂解单元、可燃气净化单元、可燃气回收单元和可燃气恒压单元，经过所述裂解单元裂解后的含油污泥形成的油气水混合物依次经过所述可燃气净化单元、所述可燃气恒压单元和所述可燃气回收单元；
其中，所述裂解单元包括一级裂解段、二级裂解段和辐射加热管(2)，所述辐射加热管(2)设置在所述一级裂解段和所述二级裂解段上方，所述裂解单元上设置有燃烧器(5)，所述燃烧器(5)与所述辐射加热管(2)相连通；
油气水混合物经过所述裂解单元裂解后经过所述可燃气净化单元净化后进入所述可燃气回收单元，所述可燃气净化单元包括裂解气净化分离器(13)和裂解气净化器(14)，所述可燃气回收单元包括裂解气储存柜(23)和裂解气供气管(25)，所述裂解气供气管(25)与所述燃烧器(5)相连通。
2.根据权利要求1所述的含油污泥裂解装置，其特征在于，所述裂解单元上设置有布料单元和出料单元，
其中，所述布料单元包括油污泥布料器(15)和油污泥推进器(9)，含油污泥置于所述油污泥布料器(15)内并通过所述油污泥推进器(9)进入所述裂解单元内，所述油污泥推进器(9)上开设有油污泥推进器槽体(8)；
所述出料单元包括出料器(19)、出料螺旋(20)和出料闭风器(21)，料渣依次通过所述出料器(19)、所述出料螺旋(20)和所述出料闭风器(21)排出所述裂解单元。
3.根据权利要求1所述的含油污泥裂解装置，其特征在于，所述燃烧器(5)上设置有燃气管(6)和空气分配主管(17)，所述空气分配主管(17)与送风机(16)相连接。
4.根据权利要求3所述的含油污泥裂解装置，其特征在于，所述裂解气供气管(25)管道上靠近所述裂解气储存柜(23)处设置有补充天然气管(26)，所述补充天然气管(26)与所述裂解气供气管(25)相连通，所述燃气管(6)与所述裂解气供气管(25)远离所述补充天然气管(26)一端相连通。
5.根据权利要求1所述的含油污泥裂解装置，其特征在于，所述裂解气净化分离器(13)通过油水气排出管(12)与所述裂解单元相连通，所述油水气排出管(12)上设置有水力喷射器(11)，所述油水气排出管(12)内设置有管道清洁器(10)，所述管道清洁器(10)上设置有管道清洁器减速机(27)。
6.根据权利要求1所述的含油污泥裂解装置，其特征在于，含油污泥经过所述裂解单元裂解后形成油气水混合物，所述油气水混合物通过油水气排出管(12)进入所述裂解气净化分离器(13)，分离出气相、油相和水相。
7.根据权利要求6所述的含油污泥裂解装置，其特征在于，所述裂解气净化分离器(13)上设置有循环水泵(29)，所述水相经过所述循环水泵(29)和循环水管(28)与水力喷射器(11)相连通。
8.根据权利要求6所述的含油污泥裂解装置，其特征在于，所述裂解气净化分离器(13)上设置有油水提升泵(30)，所述油水提升泵(30)上设置有去油水分离器(31)，所述油相与所述去油水分离器(31)相连通。
9.根据权利要求6所述的含油污泥裂解装置，其特征在于，所述裂解气净化器(14)包括一级裂解气净化过滤器(32)、二级裂解气净化过滤器(24)，所述气相依次经过所述一级裂解气净化过滤器(32)和所述二级裂解气净化过滤器(24)并通过裂解气压缩机(33)进入到所述裂解气储存柜(23)。
10.根据权利要求1所述的含油污泥裂解装置，其特征在于，所述可燃气恒压单元包括裂解机压力平衡箱(22)，所述裂解机压力平衡箱(22)与所述裂解单元相连通。
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