CN113121074A - 一种稠油污泥热精洗-多相分离方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稠油污泥热精洗‑多相分离方法和系统。该方法包括以下步骤：热精洗：调节稠油污泥含水率为80％‑85％，温度为75℃‑93℃；向物料中加入油泥处理剂，与物料进行均质、反应；相分离：反应后的物料进行油、水、泥的三相分离。该套工艺技术可达到稠油污泥的多相清洗与三相高效分离效果，实现减量化率≥90％，原油回收率＞50％，且品质佳，污水可回用或排至联合站集输系统，污泥经晾晒干化后，含油可降至2％以下，可进行合规处置及资源化利用。因此，该套工艺技术可实现稠油污泥的减量化处理与资源化利用，工艺路线完整、成熟，处理成本较低，适用范围广，效果好，经济效益及社会效益显著。

Description

一种稠油污泥热精洗-多相分离方法和系统
技术领域
本发明涉及一种油田含油污泥处理技术领域，具体涉及一种稠油污泥热精洗-多相分离方法和系统。
背景技术
含油污泥在我国已被列入《国家危险废物名录》中的含油废物类，国家要求必须对含油污泥进行无害化处理，实现资源化回收利用。目前含油污泥处理主要采用的是化学热洗法、萃取分离法、生物处理法、焚烧法等，但对于成分相对复杂的含油污泥，尤其是稠油污泥，传统化学热洗法清洗得不干净、不彻底，减量化效果差；萃取分离法处理成本高，萃取剂回收再利用效率不高；生物处理法周期长、对含油较高的稠油污泥无法有效处理；焚烧法成本较高、二次污染严重、一次性投资较大。目前，化学热洗法虽存在时间较长，但还不够完善，还需积极探索、改进。
含油污泥的减量化处理与资源化利用能力不仅制约着企业的生存与发展，同时也存在极大的环境污染隐患。因此，目前亟需提出一种经济、环保、快速、有效的含油污泥的处理工艺。
发明内容
基于以上背景技术，本发明提供一种稠油污泥热精洗-多相分离方法和系统。本发明针对目前稠油污泥粘度高、油水泥三相分离效果差、工艺技术适用性不高等问题，提供一种经济、环保、快速、有效的热精洗-多相分离方法；该方法处理量大，处理成本较低，处理效果好，原油回收率高、且品质佳，可实现大幅减量，处理后分离出的残渣污泥(剩余固相)含油率≤2％，可进行资源化利用。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面提供一种稠油污泥热精洗-多相分离方法，包括以下步骤：
热精洗：调节稠油污泥含水率为80％-85％，温度为75℃-93℃；向物料中加入油泥处理剂，与物料进行均质、反应；
相分离：反应后的物料进行油、水、泥的三相分离。
在本发明的一个优选方案中，热精洗前，加热所述稠油污泥至40℃-60℃并加水，以提高其流动性进行泵输。
对于热精洗步骤：
优选地，所述油泥处理剂包括：破胶剂、抗乳化剂、清洗剂和氧化剂。
优选地，所述油泥处理剂的加入量相对于物料的质量百分比为3％-6％；
其中，破胶剂0.95％-1.85％、抗乳化剂0.65％-1.35％、清洗剂0.85％-1.65％、氧化剂0.55％-1.15％。
其中，破胶剂带正电荷，可以压缩带负电黏土颗粒的双电层，破坏稠油污泥中稳定的胶体体系，同时对聚合物有很强的脱稳作用，形成明显的固液分离界面；抗乳化剂是改性乳化剂(以有机胺、脂肪醇、多元醇等为起始剂，并分别于环氧烷嵌段聚合、改性；例如实施例中改性乳化剂为二甲苯破乳剂；购买自山东万和环保节能技术有限公司)，具有良好的润湿性能与足够的絮凝、聚结能力，通过一系列反应，可破坏乳状悬浊液的乳化体系，增加油、水的液面张力，防止体系乳化，达到分离效果；清洗剂具有渗透、清洗、分散和润湿作用，可渗透到固相表面，分散油相，使水滴、油滴分离开来并各自聚集，油、水、泥三相彻底分离；氧化剂则是针对稠油污泥中含有的环烷烃、稠环芳烃、苯系物、酚类、蒽、芘等有毒有害物质，将其氧化分解，降低或排除毒性与污染性。
优选地，所述破胶剂为过硫酸钾和/或过硫酸铵；抗乳化剂为二甲苯破乳剂；清洗剂为两性离子表面活性剂；氧化剂为次氯酸钠。各成分均可使用商业购买的成熟产品，也可使用经过改进的药剂。其中的两性离子表面活性剂例如实施例中所使用的十八烷基三甲基氯化铵。
优选地，热精洗步骤中，进行搅拌，且搅拌速度为40rpm-60rpm；泥处理剂与物料反应30min-45min。
热精洗步骤中的温度根据具体物料进行调整，一般对于稀油污泥，加热至75℃-85℃即可；而对于稠油、超稠油甚或高含蜡油泥，则需要提高加热温度值85℃-93℃，才能满足要求。如稠油含量、重质烃含量或含蜡量在8％-15％以上，胶质含量高于20％，则加热温度就需要提高至85-93℃，甚至更高。
对于相分离步骤：反应后的物料进行油、水、泥的三相分离。
优选地，热精洗步骤所得物料由罗茨泵输送至三相离心机进行三相分离。
优选地，所述三相离心机的转鼓半锥角为7°，且螺旋片采用钴铬合金激光堆焊工艺制造。
本发明的三相离心机进行了特别改造。由于稠油污泥中污油粘度高、与水比重接近(0.98g/cm3左右)，常规三相离心机很难将其与水、泥分离开来(分离不彻底、效果差，水相与泥相中仍含油大量污油)，而改造后的三相离心机是通过对转鼓半锥角的重新设计(改为7°)与螺旋片强度的改造(采用钴铬合金激光堆焊工艺)，使固相脱水、脱油效率更高，澄清效果也较好，实现了原油、污水、污泥的三相有效分离，且分离后的污泥(剩余固相)含油率≤2％，达到设计及行业标准(SY/T7301-2016)要求。
优选地，所述三相离心机的转速控制在1500rpm-1800rpm。
稠油污泥经过本发明的以上热精洗-多相分离方法后，分离得到污水、污油和污泥。
分离后的污水含油率≤20mg/L，SS(悬浮物)≤20mg/L，直接输送至联合站污水集输系统和/或回用循环用于调节物料含水率；
分离后的污油品质较好，含水率≤8％，含固率≤0.8％，直接输送至储油罐储存，后期进行资源化利用；
分离后的污泥(剩余固相)含油率≤2％，含水率≤70％，由翻斗车转运至晾晒场晾晒干化后，可进行合规处置，可由采油厂进行铺井场路、制砖等资源化再利用。
在本发明的一个优选方案中，优选地，该稠油污泥热精洗-多相分离方法还包括：将分离出的污水循环用于调节物料含水率。
在本发明的一个优选方案中，优选地，该稠油污泥热精洗-多相分离方法还包括：
将分离出的污泥重复进行热精洗的步骤，之后泵输至两相离心机进行固液分离。
若稠油污泥中含油量偏高(含油量达到30％-40％及以上)，通过一次热精细-多相分离一般很难实现产物污泥(剩余固相)含油≤2％，这时，对于一次分离出的污泥需要进行二次清洗，即将三相分离出的污泥重复进行热精洗的步骤，加水、加热、加药、搅拌，充分反应后，泵输至两相离心机进行固液分离，此时分离出的污泥(剩余固相)含油率可达到2％以下的要求，可进行合规处置。
优选地，该稠油污泥热精洗-多相分离方法中通过燃气油炉提供热量。
本发明另一方面提供一种稠油污泥热精洗-多相分离系统，包括：管路依次连通的原料储池、调质罐和三相离心机；
所述原料储池装配有第一加热装置、第一搅拌装置和第一加水装置；
所述调质罐装配有第二自动加药装置、第二加水装置、第二加热装置、第二搅拌装置和第二在线含水监测装置；
稠油污泥存储于所述原料储池中，所述第一加水装置对物料进行加水，第一搅拌装置将物料搅拌均匀，待第一加热装置将物料加热至40℃-60℃后，泵输至所述调质罐；当物料进入调质罐并达到指定液位后，根据所述第二在线含水监测装置监测的含水数据，第二加水装置对物料进行补水，使物料含水率在80％-85％，开启第二搅拌装置，第二加热装置将物料加热使温度升至75℃-93℃，接着第二自动加药装置向物料中加入油泥处理剂，与物料充分均质、反应30min-45min；充分反应后的物料泵输至三相离心机进行油、水、泥的三相分离。
优选地，所述原料储池和调质罐之间的管路上包括有螺杆泵。
优选地，所述调质罐和三相离心机之间的管路上包括有罗茨泵。
优选地，所述三相离心机的转鼓半锥角为7°，且螺旋片采用钴铬合金激光堆焊工艺制造。
本发明的三相离心机进行了特别改造。由于稠油污泥中污油粘度高、与水比重接近(0.98g/cm3左右)，常规三相离心机很难将其与水、泥分离开来(分离不彻底、效果差，水相与泥相中仍含油大量污油)，而改造后的三相离心机是通过对转鼓半锥角的重新设计(改为7°)与螺旋片强度的改造(采用钴铬合金激光堆焊工艺)，使固相脱水、脱油效率更高，澄清效果也较好，实现了原油、污水、污泥的三相有效分离，且分离后的污泥(剩余固相)含油率≤2％，达到设计及行业标准(SY/T7301-2016)要求。
优选地，所述稠油污泥热精洗-多相分离系统还包括二次调质罐和两相离心机；所述二次调质罐装配有第三自动加药装置、第三加水装置、第三加热装置、第三搅拌装置和第三在线含水监测装置；所述三相离心机的固相出口依次连接所述二次调质罐和两相离心机。
所述三相离心机分离出的污泥转送至二次调质罐，当物料进入二次调质罐并达到指定液位后，根据所述第三在线含水监测装置监测的含水数据，第三加水装置对物料进行补水，使物料含水率在80-85％，开启第三搅拌装置，第三加热装置对物料加热使温度升至75℃-93℃，接着第三自动加药装置向物料中加入油泥处理剂，与物料充分均质、反应30-45min；充分反应后的物料泵输至两相离心机进行固液分离。
该二次调质罐和两相离心机在本发明系统中相当于二次调质-离心，是对第一次离心分离出的污泥进行再一遍的清洗-分离过程，以保证最终污泥含油达标。
优选地，所述稠油污泥热精洗-多相分离系统中的第一加热装置和/或第二加热装置和/或第二加热装置由燃气油炉提供热量。
优选地，所述第一加热装置为导热油伴热。
优选地，所述稠油污泥热精洗-多相分离系统还包括储油罐和循环补水装置；
所述三相离心机分离后的污水通过所述循环补水装置循环至系统中的第一加水装置和/或第二加水装置和/或第三加水装置进行补水；分离后的污油输送至所述储油罐储存。
此外，分离后的污泥由翻斗车转运至晾晒场晾晒干化后，可进行合规处置(实现资源化利用)。分离后的污水还可以直接输送至联合站污水集输系统。
本发明的稠油污泥的热精洗-多相分离方法可达到稠油污泥的多相清洗与三相高效分离效果。该套工艺技术可实现减量化率≥90％，原油回收率＞50％，且品质佳，污水可回用系统或排至联合站集输系统，污泥经晾晒干化后，含油可降至2％以下，可进行合规处置及资源化利用。因此，该套工艺技术可实现稠油污泥的减量化处理与资源化利用，工艺路线完整、成熟，处理成本较低，适用范围广，应用效果好，经济效益及社会效益显著。
附图说明
图1为本发明中稠油污泥热精洗-多相分离系统及工艺流程示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明提供一个优选方案，如图1所示，稠油污泥热精洗-多相分离方法工艺流程如下：
(1)稠油污泥(原料)首先储存于原料储池(带第一加热装置导热油伴热、第一搅拌装置和第一加水装置)中，加入一定量的清水提高物料的流动性以便泵输，开启第一搅拌装置将物料搅拌均匀，待物料加热至40℃-60℃后，由螺杆泵输送至调质罐。
(2)热精洗：调质罐内设置第二自动加药装置、第二加水装置、第二加热装置及第二搅拌装置，另外还有第二在线含水监测装置，当原料进入调质罐并达到指定液位后，根据第二在线含水监测装置(在线含水检测仪)检测数据适当补水，使物料含水率在80％-85％，开启搅拌，搅拌速度为40rpm-60rpm，加热物料使温度升至75℃-85℃(对于稠油含量、含重质烃或含蜡量较高的情况，温度需升高至85-93℃)，接着依此加入新型油泥处理剂(4种成分，总共3％-6％)：破胶剂0.95％-1.85％、抗乳化剂0.65％-1.35％、清洗剂0.85％-1.65％、氧化剂0.55％-1.15％，(破胶剂为过硫酸钾和过硫酸铵；抗乳化剂为二甲苯破乳剂，购买自山东万和环保节能技术有限公司；清洗剂为两性离子表面活性剂(十八烷基三甲基氯化铵)；氧化剂为次氯酸钠)与物料充分均质、反应3min 0-45min。其中，破胶剂带正电荷，可以压缩带负电黏土颗粒的双电层，破坏稠油污泥中稳定的胶体体系，同时对聚合物有很强的脱稳作用，形成明显的固液分离界面；抗乳化剂是改性的乳化剂(以有机胺、脂肪醇、多元醇等为起始剂，并分别于环氧烷嵌段聚合、改性)，具有良好的润湿性能与足够的絮凝、聚结能力，通过一系列反应，可破坏乳状悬浊液的乳化体系，增加油、水的液面张力，防止体系乳化，达到分离效果；清洗剂具有渗透、清洗、分散和润湿作用，可渗透到固相表面，分散油相，使水滴、油滴分离开来并各自聚集，油、水、泥三相彻底分离；氧化剂则是针对稠油污泥中含有的环烷烃、稠环芳烃、苯系物、酚类、蒽、芘等有毒有害物质，将其氧化分解，降低或排除毒性与污染性。
(3)相分离：充分反应后的物料由罗茨泵输送至特别改造后的三相离心机进行油、水、泥的三相分离，转速控制在1500-1800rpm。由于稠油污泥中污油粘度高、与水比重接近(0.98g/cm3左右)，常规三相离心机很难将其与水、泥分离开来(分离不彻底、效果差，水相与泥相中仍含油大量污油)，而改造后的三相离心机是通过对转鼓半锥角的重新设计(改为7°)与螺旋片强度的改造(采用钴铬合金激光堆焊工艺)，使固相脱水、脱油效率更高，澄清效果也较好，实现了原油、污水、污泥的三相有效分离，且分离后的污泥(剩余固相)含油率≤2％，达到设计及行业标准(SY/T7301-2016)要求。
(4)分离后的污水含油率≤20mg/L，SS≤20mg/L，直接输送至联合站污水集输系统或回用系统补水，如图1中补水回用至原料储池中。
(5)分离后的污油品质较好，含水率≤8％，含固率≤0.8％，直接输送至储油罐储存。
(6)分离后的污泥(剩余固相)含油率≤2％，含水率≤70％，由翻斗车转运至晾晒场晾晒干化后，可进行合规处置(实现资源化利用)。
(7)若稠油污泥中含油量偏高(含油量达到30％-40％及以上)，通过一次热精细-相分离一般很难实现产物污泥(剩余固相)含油≤2％，这时，对于第(3)步分离出的污泥需要进行二次清洗，即将第(3)步分离出的污泥转送至二次调质罐，加水、加热、加药、搅拌，充分反应30min后，泵输至两相离心机进行固液分离，此时分离出的污泥(剩余固相)含油率可达到2％以下的要求，由翻斗车转运至晾晒场晾晒干化后，可进行合规处置。
(8)整个系统由燃气油炉提供热量进行伴热与加热。
2018年，使用以上处理方案在欢喜岭污水处理厂与欢四联进行稠油污泥减量化处理工业试验，累计处理量为1.54万吨，回收原油(含水率＜8％)839.2吨，分离后的污泥(含油率＜2％)877.8吨，分离后的污水部分回用系统，其余排至联合站污水集输系统。累计回收高品质原油839.17吨。工艺设备运行正常、平稳。整套工艺系统实现了稠油污泥的大幅减量化处理，减量化率达到95％以上，没有其他二次污染物产生，实现了无害化与资源化。
2018年现场应用情况如下表1所示：
表1欢采污水厂与欢四联油泥处理情况统计表
Figure BDA0002344562050000071
Figure BDA0002344562050000081
处理后污泥(剩余固相)含油率检测如下：
一、检测技术规范、依据及使用仪器如下表2所示：
表2
Figure BDA0002344562050000082
二、检测结果如下表3
表3
Figure BDA0002344562050000083
Figure BDA0002344562050000091
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (17)

1.一种稠油污泥热精洗-多相分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
热精洗：调节稠油污泥含水率为80％-85％，温度为75℃-93℃；向物料中加入油泥处理剂，与物料进行均质、反应；所述油泥处理剂的加入量相对于物料的质量百分比为3％-6％，所述油泥处理剂包括：破胶剂、抗乳化剂、清洗剂和氧化剂其中，破胶剂0.95％-1.85％、抗乳化剂0.65％-1.35％、清洗剂0.85％-1.65％、氧化剂0.55％-1.15％；相分离：反应后的物料进行油、水、泥的三相分离。
2.根据权利要求1所述的稠油污泥热精洗-多相分离方法，其特征在于，热精洗前，加热所述稠油污泥至40℃-60℃并加水，以提高其流动性进行泵输。
3.根据权利要求1所述的稠油污泥热精洗-多相分离方法，其特征在于，所述破胶剂为过硫酸钾和/或过硫酸铵；抗乳化剂为二甲苯破乳剂；清洗剂为两性离子表面活性剂；氧化剂为次氯酸钠。
4.根据权利要求1所述的稠油污泥热精洗-多相分离方法，其特征在于，热精洗步骤中，进行搅拌，且搅拌速度为40rpm-60rpm；
泥处理剂与物料反应30min-45min。
5.根据权利要求1所述的稠油污泥热精洗-多相分离方法，其特征在于，热精洗步骤所得物料由罗茨泵输送至三相离心机进行三相分离。
6.根据权利要求5所述的稠油污泥热精洗-多相分离方法，其特征在于，所述三相离心机的转鼓半锥角为7°，且螺旋片采用钴铬合金激光堆焊工艺制造。
7.根据权利要求5所述的稠油污泥热精洗-多相分离方法，其特征在于，所述三相离心机的转速控制在1500rpm-1800rpm。
8.根据权利要求1所述的稠油污泥热精洗-多相分离方法，其特征在于，该稠油污泥热精洗-多相分离方法还包括：将分离出的污水循环用于调节物料含水率。
9.根据权利要求1所述的稠油污泥热精洗-多相分离方法，其特征在于，该稠油污泥热精洗-多相分离方法还包括：将分离出的污泥重复进行热精洗的步骤，之后泵输至两相离心机进行固液分离。
10.根据权利要求1-9任一项所述的稠油污泥热精洗-多相分离方法，其特征在于，该稠油污泥热精洗-多相分离方法中通过燃气油炉提供热量。
11.一种稠油污泥热精洗-多相分离系统，其特征在于，包括：管路依次连通的原料储池、调质罐和三相离心机；
所述原料储池装配有第一加热装置、第一搅拌装置和第一加水装置；
所述调质罐装配有第二自动加药装置、第二加水装置、第二加热装置、第二搅拌装置和第二在线含水监测装置；
所述三相离心机的转鼓半锥角为7°，且螺旋片采用钴铬合金激光堆焊工艺制造。
12.根据权利要求11所述的稠油污泥热精洗-多相分离系统，其特征在于，所述原料储池和调质罐之间的管路上包括有螺杆泵。
13.根据权利要求11所述的稠油污泥热精洗-多相分离系统，其特征在于，所述调质罐和三相离心机之间的管路上包括有罗茨泵。
14.根据权利要求11所述的稠油污泥热精洗-多相分离系统，其特征在于，所述稠油污泥热精洗-多相分离系统还包括通过二次调质罐和两相离心机；所述二次调质罐装配有第三自动加药装置、第三加水装置、第三加热装置、第三搅拌装置和第三在线含水监测装置；所述三相离心机的固相出口依次连接所述二次调质罐和两相离心机。
15.根据权利要求11或14所述的稠油污泥热精洗-多相分离系统，其特征在于，所述稠油污泥热精洗-多相分离系统中的第一加热装置和/或第二加热装置和/或第二加热装置由燃气油炉提供热量。
16.根据权利要求15所述的稠油污泥热精洗-多相分离系统，其特征在于，所述第一加热装置为导热油伴热。
17.根据权利要求11所述的稠油污泥热精洗-多相分离系统，其特征在于，所述稠油污泥热精洗-多相分离系统还包括储油罐和循环补水装置；
所述三相离心机分离后的污水通过所述循环补水装置循环至系统中的第一加水装置和/或第二加水装置和/或第三加水装置进行补水；分离后的污油输送至所述储油罐储存。
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