CN115611498A - 真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置及方法，该方法包括油泥预处理步骤、真空辅助热脱附油泥处理步骤、碳氢化合物冷凝回收步骤，实施该方法所使用的装置，用以使油泥所含的废水及碳氢化合物蒸发产生分离作用，并降低油泥分离后的土壤及固体废弃物的TPH值(碳氢化合物含量)；于碳氢化合物冷凝回收步骤中所冷凝回收的油料及废水后送至一废水处理步骤，用以将油料及废水回收再利用；于碳氢化合物冷凝回收步骤中无法冷凝的废气则导入一废气处理步骤进行密闭式废气处理程序将之氧化及焚毁；于真空辅助热脱附油泥处理步骤中所产生的固体废弃物及土壤则导入一土壤冷却回收步骤以回收再利用。

Description

真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置及方法
技术领域
本发明为一种真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置及方法。
背景技术
目前处理钻井油泥的方法有多种，但大多是以旋流式涡旋分离机(Hydrocyclone)，或是可以处理固体/液体/气体的梯级式三相分离器(3–Phase Decanter)或是高速钵式离心机(Disc Bowl Separator)对油泥中的固体、油及废水进行三相分离。
但由于钻井油泥成分复杂，不仅含有泥浆、砂石、重晶石粉(Barite)以及油基式的润滑剂(Oil Base Drilling Fluid)，部分油井为保证井壁结构强度达到既设的标准，甚至会在润滑剂中添加黄原胶(Xanthan Gum)，因此，钻井所排出的油泥成分复杂、结构坚实且所含碳氢化合物(Total Petroleum Hydrocarbon，TPH)的比例约在6~10%之间，又由于所含的TPH包括沥青质(Asphaltene)以及石蜡(Wax)，单纯以旋流式涡旋分离或梯级式三相分离装置是无法将附着在固体上的碳氢化合物包括石蜡及沥青质完整的清除。
因此，虽然将油泥以固/液分离工艺进行处理，但因为处理过后的油泥，其总质量产生变化，因此残留的固体物含土壤在内其含总碳氢化合物含量(TPH)一般仍会高达2~5%，有些甚至高达6%，这种土壤或固体废弃物一旦以掩埋(Landfill)方式处理，则其中碳键较短的部分如C5~C35的碳氢化合物容易随着温度升高而析出而造成渗漏现象(Leachable)造成土壤的污染，如果渗漏总量增加，则或会进一步造成地下水污染或酿成大型的土壤污染事件。
综合以上所述，如何改善传统钻井油泥的技术方法，于此环保议题日益严谨之时，实刻不容缓。
发明内容
本发明的一目的，旨在提供一种能够进行资源回收再利用，且可避免二次污染的真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置。
为达上述的目的，本发明的真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置，包括：一粉碎机、一接料斗及一输送带，通过该粉碎机用以将油泥粉碎，粉碎后的油泥再通过该接料斗而由该输送带承接；
一螺旋输送机及一热脱附器，该螺旋输送机连接该输送带并承受该输送带所输送的油泥，用以将油泥输送入该热脱附器进行加热，以热脱附油泥处理，并降低油泥分离后的土壤及固体废弃物的TPH值至预设标准；及
与热脱附器互相连接(连通)的一悬浮微粒捕捉器、一热交换冷凝器、一真空过滤器，一真空泵，一个真空抽气缓冲槽，其中该热交换冷凝器还连接一冷却水塔及一回收油水暂存槽，该悬浮微粒捕捉器连接该热脱附器，该悬浮微粒捕捉器接续于该热脱附器排气口，加热油泥处理后的气体包括石油气及水分，通过该悬浮微粒捕捉器再进入热交换冷凝器内，及该冷却水塔的冷却水用以输入该热交换冷凝器内加以冷凝处理，冷凝回收的油料及废水则由该回收油水暂存槽所承接，余下未能被冷凝回收的废气被真空泵抽送至废气处理装置另行处理。
其中，进一步包括一土壤冷却器，该土壤冷却器连接该热脱附器，该土壤冷却器用以承接该热脱附器加热油泥所排出的土壤及固体废弃物并对之进行冷却降温。
其中，进一步包括一废气缓冲槽及其连接的一密闭式废气氧化系统，该密闭式废气氧化系统包括互相连接(连通)的一抽气泵、一操作控制盘、一废气监控装置、以及一密闭式氧化槽等，该废气缓冲槽连接(连通)该真空泵的排放管线，该废气缓冲槽用以承接该真空泵所输送的未能被冷凝回收的废气，至该密闭式废气氧化系统并进行氧化及焚毁处理。
其中，进一步包括互相连接(连通)的一重力式油水分离器、一废水暂存槽、一精密油水分离机、多个活性碳吸附塔及多个阴阳离子交换塔，其中该重力式油水分离器还连接一废油渣暂存槽及一废油暂存槽，该重力式油水分离器连接(连通)该回收油水暂存槽，该重力式油水分离器承接该回收油水暂存槽所输送的冷凝回收的油料及废水，用以进行重力分离以及将废油回收，之后再利用该精密油水分离机、该活性碳吸附塔及该阴阳离子交换塔用以移除及降低废水中的碳氢化合物、重金属、悬浮微粒等杂质。
本发明的另一目的，旨在提供一种能够进行资源回收再利用，且可避免二次污染的真空辅助热脱附处理钻井油泥的方法。
为达上述的目的，本发明真空辅助热脱附处理钻井油泥的方法包括一油泥预处理步骤、一真空辅助热脱附油泥处理步骤、一碳氢化合物冷凝回收步骤，其中，该油泥预处理步骤用以对油泥进行均质化预处理；该真空辅助热脱附油泥处理步骤应用导热油对热脱附器提供热源，用以将热量传递至热脱附器内的油泥，使油泥所含的废水及碳氢化合物蒸发与固体废弃物产生分离，产生固、液分离作用，以降低油泥分离后的土壤及固体废弃物的TPH值至预设标准；该碳氢化合物冷凝回收步骤应用冷却水对进入热交换器冷凝器内蒸发的石油气及水蒸汽产生冷凝的作用，用以将油脂及废水冷凝及回收。
于一实施例中，该真空泵通过结合在一抽气管道的该真空过滤器、该真空抽气缓冲槽、该热交换冷凝器、以及该悬浮微粒捕捉器持续对该热脱附器内部进行抽气，借此将热脱附器内的大气压力降低，以降低碳氢化合物及废水蒸发温度，达成提升工作效率及降低能源损耗的目标。
其中，该热脱附器内通过真空泵的抽气效应可将热脱附器舱体内的的大气压力降低至30,000Pa(30%大气压)左右，借此使暂存在热脱附器内的油泥所含的碳氢化合物及水分其蒸发温度相较于常压环境可大幅降低。
于一实施例中，进一步包括一土壤冷却回收步骤，该土壤冷却回收步骤应用冷却水为冷媒，对油泥分离后的土壤及固体废弃物进行冷却降低温度。
于一实施例中，进一步包括一废气处理步骤，该废气处理步骤应用一密闭式废气氧化系统将于该碳氢化合物冷凝回收步骤中未能冷凝回收的废气以热氧化法将其氧化及焚毁。
于一实施例中，进一步包括一废水处理步骤，该废水处理步骤先应用重力分离作用将该碳氢化合物冷凝回收步骤所冷凝回收的废油及废水进行重力分离以及将废油回收，之后利用精密油水分离、活性碳吸附、以及阴阳离子交换工艺降低废水中的碳氢化合物、重金属、悬浮固体以及化学需氧量，使放流水达到法令要求的排放标准。
本发明通过真空辅助热脱附油泥处理可将油泥净化，分离后的土壤及固体废弃物包括沥青质及石蜡，其TPH值(碳氢化合物含量)降低至0.5%以下，以确保能够符合当今及未来一段时间内的环保法令要求。
本发明真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置及方法符合高标准的环保要求，能对含油基式润滑剂的油泥进行完整处理，达成资源完全回收的目的，避免含油基式润滑剂的油泥仅能以基本的三相分离方式进行处理后再积存于油泥坑中(Oil Sludge Pit)，或就地掩埋，容易造成二次污染的情形，且操作费用相对较低且容易操作。
本发明的真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置及方法，可以降低能源损耗，此真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置及方法包括使用一组真空系统，包括一组悬浮微粒捕捉器、一组真空过滤器、以及一组真空泵，作业时，真空泵通过真空过滤器、真空抽气缓冲槽、热交换冷凝器、以及悬浮微粒捕捉器持续对热脱附器内部进行抽气，一方面借此将热脱附器搅拌筒内的大气压力降低至30,000Pa(30%大气压)左右，借此使暂存在热脱附器搅拌筒内的油泥所含的碳氢化合物及水分其蒸发温度相较于常压环境可大幅降低，其结果则是借此提升了自油泥中脱除碳氢化合物及废水的蒸发速度，也降低了能源损耗。另外，由于油泥中的碳氢化合物以及水分于脱离油泥时，水分和油雾(mist)或会粘附小量的悬浮微粒(S.S)，这些悬浮微粒于进入抽气管道后如循着管道侵入真空泵泵体内，必将造成真空泵效能下降致影响整体工艺及装置的操作效能，因此，此发明的一些实施例中将于热脱附器出口的后方装设一组电浆式(Plasma)悬浮微粒捕捉器，用以拦截这些悬浮微粒，可有效的降低悬浮微粒侵入真空抽气管道所造成的负面影响，且可避免真空泵的排气产生空气污染问题；除了悬浮微粒捕捉器之外，抽气管道上也设置了真空过滤器、真空抽气缓冲槽等等，其作用除了提升拦截悬浮微粒的效能外，也间接提升了搜集悬浮微粒及空气污染物的能力及容纳所搜集的悬浮微粒暂存空间。
利用本发明的真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置及方法可将钻井所产生的油泥做一完整处理，且将油泥中会因受热而析出碳键介于C5~C50间的碳氢化合物含量(以下简称TPH值)，真空辅助热脱附油泥处理工艺，将油泥分离其中的土壤及固体废弃物包括沥青质及石蜡TPH值降低至百分之零点伍(<0.5%)以下，以确保能够符合当今及未来一段长时间内的环保法令要求，残留的固体废弃物包括土壤、碎石、及钻井作业时由外部所加入的重晶石粉等等则已不再含有任何会自然析出(Leachable)的碳氢化合物(以下简称TPH)，可直接掩埋或混入其它土壤层，或进行固化再利用；而于碳氢化合物冷凝回收步骤所回收的污油水则导入废水处理步骤的废水处理工艺将废油先行回收，废水再进行完整的处理以供回收再利用：
由于真空辅助热脱附油泥处理步骤的热源是采用循环的导热油通过热脱附器的夹层对进入热脱附器内部的油泥进行间接加热，使油泥中的TPH及水分于达到蒸发温度时分别被蒸发，因此，所产出的废水其实已被蒸馏过，因此虽然在进行冷凝时废水与碳氢化合物混合在一只暂存槽内，但由于两者已分层，因此在后续的工艺中进行重力式油水分离后，废水的含油率将低于60PPM(<60PPM)，再经过精密油水分离、活性碳吸附、以及阴阳离子交换等工艺之后，所排放的废水其含油量将低于10PPM，(<10PPM)其标准将比环保法令的要求15PPM还要高，因此工艺所产生的废水可供回收再利用自无疑问，例如作为冷却水塔的补充水源或场地清洁用水等等。
以下仅通过具体实施例，且佐以附图对本发明的各项功能、特点作详细的说明。
附图说明
图1是本发明处理钻井油泥的装置及方法的流程示意图；
图2是热脱附油泥处理全工艺示意图；
图3是油泥预处理装置、步骤的示意图；
图4是热脱附油泥处理装置、步骤的示意图；
图5是碳氢化合物冷凝回收装置、步骤的示意图；
图6是土壤冷却回收装置、步骤的示意图；
图7是废气处理装置的示意图；
图8是废水处理步骤的示意图。
附图标记说明
10：油泥预处理步骤；20：真空辅助热脱附油泥处理步骤；30：碳氢化合物冷凝回收步骤；40：土壤冷却回收步骤；50：废气处理步骤；60：废水处理步骤；
101：粉碎机；1011：接料斗；102：输送带；103：螺旋输送机；105：热脱附器；106：送泵；107：螺旋输送泵；108：无段式电动减速机；109：土壤冷却器；110：固体废弃物储槽；
201：悬浮微粒捕捉器；202：热交换冷凝器；203：回收油水暂存槽；204：真空抽气缓冲槽；205：废水及废油输出泵；
301：真空过滤器；302：真空泵；303：冷却水塔；304：冷却水输出泵；305：冷却水回流输送泵；306：冷却水输送泵；
401：导热油加热炉；402：导热油输送泵；403：导热油膨胀槽；
500：密闭式废气氧化系统；501：废气缓冲槽；502：抽气泵；503：操作控制盘；504：废气监控装置；505：密闭式氧化槽；
601：污油水缓冲槽；602：输送泵；603：重力式油水分离器；604：污泥输送泵；605：输送泵；606：废油渣暂存槽；607：废油输送泵；608：进料输送泵；609：废油暂存槽；610：输送泵；611：回收油缓冲槽；612：精密油水分离机；613：即时侦测装置；614：吸附过滤器；615、616：三向阀；617：废水暂存槽；618：输送泵；619、620：活性碳吸附塔；621、622：阴阳离子交换塔；623：逆洗泵；624：放流水缓冲槽。
具体实施方式
请参阅图1至图8，本发明真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置及方法，其中真空辅助热脱附处理钻井油泥的方法包括：一油泥预处理步骤10、一真空辅助热脱附油泥处理步骤20、一碳氢化合物冷凝回收步骤30、一土壤冷却回收步骤40、一废气处理步骤50及一废水处理步骤60。
上述步骤中所使用的装置的一些实施例为：
本发明的真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置，包括：一粉碎机101、一接料斗1011及一输送带102，通过该粉碎机101用以将油泥粉碎，粉碎后的油泥并通过该接料斗1011而由该输送带102承接；
一螺旋输送机103及一热脱附器105，该螺旋输送机103连接该输送带102并承受该输送带102所输送的油泥，用以将油泥输送入该热脱附器105进行加热，以热脱附油泥处理，并降低油泥分离后的土壤及固体废弃物的TPH值至预设标准；及
与热脱附器105互相连接(连通)的一悬浮微粒捕捉器201、一热交换冷凝器202、一真空过滤器301，一真空泵302，一个真空抽气缓冲槽204，其中该热交换冷凝器202还连接一冷却水塔303及一回收油水暂存槽203，该悬浮微粒捕捉器201连接该热脱附器105，该悬浮微粒捕捉器201接续于该热脱附器105排气口，加热油泥处理后的气体包括石油气及水分，通过该悬浮微粒捕捉器201再进入热交换冷凝器202内，及该冷却水塔303的冷却水用以输入该热交换冷凝器202内加以冷凝处理，冷凝回收的油料及废水则由该回收油水暂存槽203所承接，余下未能被冷凝回收的废气被真空泵302抽送至废气处理装置另行处理。
其中，进一步包括一土壤冷却器109，该土壤冷却器109连接(连通)该热脱附器105的排放口所连结的螺旋输送泵107的出口，该土壤冷却器109用以承接该热脱附器105加热油泥所排出的土壤及固体废弃物并对之进行冷却降温。
其中，进一步包括一废气缓冲槽501及其连接(连通)的一密闭式废气氧化系统500，该密闭式废气氧化系统500包括互相连接的一抽气泵502、一操作控制盘503、一废气监控装置504、以及一密闭式氧化槽505等，该废气缓冲槽501连接该真空泵302的排放管线，该废气缓冲槽501用以承接该真空泵302所输送的未能被冷凝回收的废气，至该密闭式废气氧化系统500并进行氧化及焚毁处理。
其中，进一步包括互相连(连通)接的一重力式油水分离器603、一废水暂存槽617、一精密油水分离机612、多个活性碳吸附塔619及620及多个阴阳离子交换塔621及622，其中该重力式油水分离器603还连接一废油渣暂存槽606及一废油暂存槽609，该重力式油水分离器603连接该回收油水暂存槽203，该重力式油水分离器603承接该回收油水暂存槽203所输送的冷凝回收的油料及废水，用以进行重力分离以及将废油回收，之后再利用该精密油水分离机612、该活性碳吸附塔619及620及该阴阳离子交换塔621及622用以移除及降低废水中的碳氢化合物、重金属、悬浮微粒等杂质。
本发明的真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置，能够进行资源回收再利用，且可避免二次污染的真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置。
本发明的一种应用前述装置的真空辅助热脱附处理钻井油泥的方法，包括：
一油泥预处理步骤10，用以对油泥进行均质化预处理；
一真空辅助热脱附油泥处理步骤20，应用导热油对热脱附器105提供热源，用以将热量传递至热脱附器105内的油泥，使油泥所含的废水及碳氢化合物蒸发产生固、液分离产生分离作用，并降低油泥分离后的土壤及固体废弃物的TPH值至预设标准；及
一碳氢化合物冷凝回收步骤30，应用冷却水对进入热交换器冷凝器内蒸发的石油气及水蒸汽产生冷凝的作用，用以将油脂及废水冷凝及回收。
于一实施例中，真空泵302通过结合在一抽气管道的该真空过滤器301、该真空抽气缓冲槽204、该热交换冷凝器202、以及该悬浮微粒捕捉器201持续对该热脱附器105内部进行抽气，借此将热脱附器105内的大气压力降低，以降低碳氢化合物及废水蒸发温度，达成提升工作效率及降低能源损耗的目标。
其中，该热脱附器105内通过真空泵302的抽气效应可将热脱附器105舱体内的的大气压力降低至30,000Pa(30%大气压)左右，借此使暂存在热脱附器105内的油泥所含的碳氢化合物及水分其蒸发温度相较于常压环境可大幅降低。
其中，进一步包括一土壤冷却回收步骤40，该土壤冷却回收步骤40应用冷却水为冷媒，对油泥分离后的土壤及固体废弃物进行冷却降低温度。
其中，进一步包括一废气处理步骤50，该废气处理步骤50应用一密闭式废气氧化系统500将该碳氢化合物冷凝回收步骤30中未能冷凝回收的废气以热氧化法将其氧化及焚毁。
其中，进一步包括一废水处理步骤60，该废水处理步骤60应用重力分离作用将该碳氢化合物冷凝回收步骤30所冷凝回收的废油及废水进行重力分离以及将废油回收，之后再利用精密油水分离、活性碳吸附、以及阴阳离子交换等工艺降低废水中的碳氢化合物、重金属、悬浮固体以及化学需氧量，使废水质量达到法令规定可排放标准。
本发明的真空辅助热脱附处理钻井油泥的方法，能够进行资源回收再利用，且可避免二次污染的真空辅助热脱附处理钻井油泥的方法。本发明的真空辅助热脱附处理钻井油泥的方法中，该油泥预处理步骤10可对呈泥巴或块状的油泥及物理状况不固定的油泥做预处理，经过预处理后的油泥则以输送带102输入至真空辅助热脱附油泥处理步骤20。
该真空辅助热脱附油泥处理步骤20利用导热油对热脱附器105的搅拌筒外壳的夹层提供热源，以便将热量传递至搅拌筒内的油泥，使所含的废水及碳氢化合物蒸发，进而使碳氢化合物(Total Petroleum Hydrocarbon，TPH)及废水与土壤固体废弃物发生分离作用，达成土壤净化的目的。
该碳氢化合物冷凝回收步骤30利用冷却水对进入热交换冷凝器202内已蒸发的石油气及水蒸汽产生冷凝的作用，将油脂及废水冷凝回收。
该土壤冷却回收步骤40利用冷却水，对进入土壤冷却器109内的土壤及固体废弃物进行冷却，以便排出土壤冷却器109的土壤温度不会过高而产生危险性。
该废气处理步骤50利用一密闭高温氧化装置(Thermal Oxidation Device)将源自该碳氢化合物冷凝回收步骤30仍未能冷凝回收的废气以热氧化法(Thermal Oxidation)将其氧化及焚毁(Combustion)。
该废水处理步骤60利用重力分离作用将由碳氢化合物冷凝回收步骤30所冷凝回收的废油及废水先进行重力分离，而将废油回收，再利用精密油水分离、活性碳吸附以及阴阳离子树脂交换步骤将废水中的碳氢化合物、重金属、悬浮固体以及化学需氧量降低至符合法规要求的标准，以便将废水放流或回收再利用。
下面分别对上述步骤的工艺进行详细说明：
1.油泥预处理步骤10：
所称的钻井油泥其物理状态大致为固体状，使用油泥预处理步骤10目的是将油泥粉碎，使进入真空辅助热脱附油泥处理步骤20的固体物料大小均一，以便于真空辅助热脱附油泥处理步骤20能对其妥善处理。
请参阅图2、3，该油泥预处理步骤10可将钻井油泥均质化，可将久置于油泥塘(OilSludge Pit)或编织袋中已形成块状的钻井油泥均质化，使其呈现流动状态以适合后续的处理工艺；如果钻井油泥是由钻井作业所产出，外观呈现液状或流动性良好的钻井油泥也可将之直接投入油泥预处理工艺，以便其中的固体物大小均一，有利于真空辅助热脱附油泥处理步骤20进行处理。
油泥预处理步骤10将待处理的钻井油泥如固体状油泥先送入一粉碎机101碾碎，使油泥中的固体粒径约在直径2~3mm之间，以利后续步骤的进行；粉碎后的油泥并通过接料斗1011而由输送带102承接，再经过输送带102送入真空辅助热脱附油泥处理步骤20的螺旋输送机103再进入热脱附器105的搅拌筒内部，再进行热脱附步骤。
油泥预处理步骤10中，如油泥已完全固体状，则需于粉碎的过程中及添加适量的凝析油或柴油，以达到物料均质化的目标。
2.真空辅助热脱附油泥处理步骤20：
请参阅图1、4，该真空辅助热脱附油泥处理步骤20将油泥先送入热脱附器105的搅拌筒中，并通过约350℃的导热油通过热脱附器105外壳夹层时，对内部的油泥进行加热，使油泥中的废水及碳氢化合物蒸发；同时配置于真空系统的真空泵302通过管线及悬浮微粒捕捉器201持续对热脱附器105搅拌筒内部进行抽气，使搅拌筒的内部压力降低至30,000Pa(30%大气压)以下，使碳氢化合物及废水的蒸发速度加快，以提升自油泥中脱除碳氢化合物以及废水的速度及效能，换言之，例如于一预设的250度高温环境下，油脂及水分的蒸发速度将能大幅提升，可以有效的提升系统的运作效能，真空辅助热脱附油泥处理步骤20将油泥分离，其中的土壤及固体废弃物包括沥青质及石蜡其TPH值(碳氢化合物含量)可降低至0.5%以下，以确保能够符合当今及未来一段时间内的环保法令要求。
请参阅图4，该真空辅助热脱附油泥处理步骤20所配置的热脱附器105的搅拌筒的外壳具有一夹层，其用途是使导热油由搅拌滚筒前端的入口法兰盘(Flange)引入夹层后，再由夹层后端的出口法兰盘流出，由于导热油夹带热量，因此，可通过搅拌筒的夹层内壁将导热油所夹带的热量传递给油泥，以便将油泥温度提升至300℃以上的高温，使油泥所夹带的碳氢化合物(C5~C50)以及水分蒸发出来，达成以热脱附作业方式脱除油泥所含的碳氢化合物及废水的目标。
请参阅图4，导热油加热系统由导热油加热炉401、导热油输送泵402、导热油膨胀槽403以及相关管线、控制阀等元件所组成，导热油加热炉401采用电力加热，附有温控自动控制装置，于由外部进入导热油加热炉401的导热油温度到达设定温度时，导热油加热炉401自动停止对导热油加热，而再由导热油加热炉401往外输送的导热油温度低于设定值时，导热油加热炉401再自动启动使导热油升温；导热油膨胀槽403的作用则是使导热油由低温升高至高温情况下，以致于导热油体积产生膨胀现象时，不会因为无足够的空间容纳导热油，以致产生导热油溢流或喷发的意外状况。
请参阅图4，经过热脱附器105脱除碳氢化合物及废水的油泥经过热脱附器105内的搅拌棒持续的搅动及往前推进，且于内含的碳氢化合物(TPH)及水分被脱除后成为砂粒状，逐渐被推挤至热脱附器105末端的出口处，落入下方的螺旋输送泵106中，再落入下方的料斗中，再被土壤冷却回收步骤40所配置的土壤冷却器109上方的螺旋输送泵107推入下方的土壤冷却器109搅拌筒内进行冷却，再排出落入下方的固体废弃物储槽110内等待后送。
3.碳氢化合物冷凝回收步骤30：
请参阅图5，碳氢化合物冷凝回收步骤30其回收的目标包括碳氢化合物及水分，所应用的装置包括一悬浮微粒捕捉器201、一热交换冷凝器202、一回收油水暂存槽203、一真空抽气缓冲槽204、一真空过滤器301、一真空泵302、一冷却水塔303、一冷却水输出泵304、一冷却水输送泵306以及一废水及废油输出泵205等。
经过真空辅助热脱附油泥处理步骤20后，油泥中所含的碳氢化合物(TPH)以及水分产生蒸发现象，由于外部所设置的真空系统持续对热脱附器105的搅拌筒内部抽气，因此，被蒸发的油脂(TPH)以及水分产生了挥发现象并往压力较低之处移动，因此，随着被抽动的气体往管线进入经过悬浮微粒捕捉器201再进入热交换冷凝器202内，于此时，冷却水通过冷却水输送泵306进入热交换冷凝器202，将接触至热交换冷凝器202内部盘管的石油气及水分冷凝下来，落入下方的回收油水暂存槽203内，再由废水及废油输出泵205送入废水处理步骤60的废水处理厂，以便将废油及废水进行分离及回收。
本发明的真空辅助热脱附处理钻井油泥的方法能够进行资源回收再利用，且可避免二次污染。
本发明的真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置及方法，可以降低能源损耗，此真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置及方法，上述的实施例包括使用一真空系统，包括一悬浮微粒捕捉器201、一真空过滤器301、以及一真空泵302，作业时，真空泵302通过管线连接真空过滤器301、真空抽气缓冲槽204、热交换冷凝器202、以及悬浮微粒捕捉器201持续对热脱附器105内部进行抽气，一方面借此将热脱附器105搅拌筒内的大气压力降低至30,000Pa(30%大气压)左右，借此使暂存在热脱附器105（热脱附器的搅拌筒）内的油泥所含的碳氢化合物及水分其蒸发温度相较于常压环境可大幅降低，其结果则是以此提升了自油泥中脱除碳氢化合物及废水的蒸发速度，也降低了能源损耗。另外，由于油泥中的碳氢化合物以及水分于脱离油泥时，水分和油雾(mist)或会粘附小量的悬浮微粒(S.S)，这些悬浮微粒于进入抽气管道后如循着管道侵入真空泵302泵体内，必将造成真空泵302效能下降以致影响整体工艺及装置的操作效能，因此，此发明的一些实施例中将于热脱附器105出口的后方装设一组电浆式(Plasma)悬浮微粒捕捉器，用以拦截这些悬浮微粒，可有效的降低悬浮微粒侵入真空抽气管道所造成的负面影响，且可避免真空泵302的排气产生空气污染问题；除了悬浮微粒捕捉器201之外，抽气管道上也设置了真空过滤器301、真空抽气缓冲槽204等等，其作用除了提升拦截悬浮微粒的效能外，也间接提升了搜集悬浮微粒及空气污染物的能力及容纳所搜集的悬浮微粒暂存空间。
利用本发明的真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置及方法可将钻井所产生的油泥做一完整处理，且将油泥中会因受热而析出碳键介于C5~C50间的碳氢化合物含量(以下简称TPH值)，真空辅助热脱附油泥处理步骤20，将油泥分离其中的土壤及固体废弃物包括沥青质及石蜡TPH值降低至百分之零点五(<0.5%)以下，以确保能够符合当今及未来一段长时间内的环保法令要求，残留的固体废弃物包括土壤、碎石、及钻井作业时由外部所加入的重晶石粉等等则已不再含有任何会自然析出(Leachable)的碳氢化合物(以下简称TPH)，可直接掩埋或混入其它土壤层，或进行固化再利用；而于碳氢化合物冷凝回收步骤30所回收的污油水则导入废水处理步骤60的废水处理工艺将废油先行回收，废水再进行完整的处理以供回收再利用：
由于真空辅助热脱附油泥处理步骤20的热源是采用循环的导热油通过热脱附器的夹层对进入热脱附器内部的油泥进行间接加热，使油泥中的TPH及水分于达到蒸发温度时分别被蒸发，因此，所产出的废水其实已被蒸馏过，因此虽然在进行冷凝时废水与碳氢化合物混合在一只暂存槽内，但由于两者已分层，因此在后续的工艺中进行重力式油水分离后，废水的含油率将低于60PPM(<60PPM)，再经过精密油水分离、活性碳吸附、以及阴阳离子交换等工艺之后，所排放的废水其含油量将低于10PPM，(<10PPM)其标准将比环保法令的要求15PPM还要高，因此工艺所产生的废水可供回收再利用自无疑问，例如作为冷却水塔303的补充水源或场地清洁用水等等；
4.土壤冷却回收步骤40：
请参阅图6，土壤冷却回收步骤40接续于真空辅助热脱附油泥处理步骤20之后，用于处理由真空辅助热脱附油泥处理步骤20所排出的固体残渣，包括土壤及固体废弃物；土壤冷却回收步骤40所应用的装置包括一土壤冷却器109、一螺旋输送泵107、一固体废弃物储槽110、一冷却水回流输送泵305、一无段式电动减速机108以及一与碳氢化合物冷凝回收步骤30共用的冷却系统，该冷却系统包括一冷却水塔303及一冷却水输出泵304。
土壤冷却器109与油泥的热脱附器105不同之处在于土壤冷却器109的夹层是用于导引及容纳冷却水的进出，以便以间接换热方式将搅拌筒内的土壤及固体废弃物降温，以便排出的土壤及固体废弃物温度不会过高，适合暂存于固体废弃物储槽110内等待后送处理。
5.废气处理步骤50：
请参阅图7，废气处理步骤50是利用一密闭式高温氧化焚毁装置(ThermalOxidation Device)，对源自真空辅助热脱附油泥处理步骤20但未能于碳氢化合物冷凝回收步骤30被冷凝回收的废气进行处理，以避免油泥处理过程中产生空气污染物(Emission)。所应用的装置包括一废气缓冲槽501、一密闭式废气氧化系统500，该密闭式废气氧化系统500包括一抽气泵502、一操作控制盘503、一废气监控装置504、以及一密闭式氧化槽505等。
作业时，源自碳氢化合物冷凝回收步骤30未能被冷凝回收的废气被抽气泵抽送并导入密闭式氧化槽505，再以热氧化法(Thermal Oxidation)将其氧化及焚毁(Combustion)，焚化后的废气经过活性碳过滤器将其中的悬浮微粒进行吸附再排出，以确保所排出的废气符合法令要求的标准；由于此工艺的废气氧化燃烧过程均于密闭的容器中进行，设备也符合防爆标准，适合于钻井现场操作。
6.废水处理步骤60：
请参阅图8，废水处理步骤60接续于碳氢化合物冷凝回收步骤30之后，其对象为针对源自碳氢化合物冷凝回收步骤30所回收的废油及废水做处理。
废水处理步骤60所应用的装置包括一重力式油水分离器603、一精密油水分离机612、一回收油缓冲槽611及一进料输送泵608、一废水暂存槽617及一输送泵618、多个活性碳吸附塔619及620、多个阴阳离子交换塔621及622，一放流水缓冲槽624、以及一逆洗泵623、一废油渣暂存槽606及一输送泵605、一废油暂存槽609及一输送泵610。
作业时，源自碳氢化合物冷凝回收步骤30的污油水通过废水及废油输出泵205被送入污油水缓冲槽601，之后，于污油水缓冲槽601达到高液位时，输送泵602启动将污油水送入重力式油水分离器603进行重力式油水分离，回收的废油累积直至高液位时，废油输送泵607自动启动，将废油输送至废油暂存槽609暂存，直至高液位时再输送至外部进行处理。
经过重力式油水分离器603所分离的废水其含油量约为60PPM，并上升溢流至重力式油水分离器603的废储水槽，等储水槽达到高液位时，进料输送泵608自动启动，将废水送入回收油缓冲槽611，等回收油缓冲槽611到达高液位时精密油水分离机612的进料泵自动启动，将废水送入精密油水分离机612的蜂巢分离装置内进行油水分离，通过蜂巢式分离装置将废水中的油分离出来，使废水中的含油量不高于15PPM，之后，再将废水送入吸附过滤器614，使废水中的含油量降低至15PPM以下，以便排出的废水符合放流水标准。
为确保放流水不超过15PPM，以达到法令所管制的放流水标准，精密油水分离机612配置了一套废水含油率的即时侦测装置613，作业中，往外输送的放流水经过取样及监视，一旦残留的油脂含量超过15PPM时，精密油水分离机612所配置的三向阀616自动启动，另一个三向阀615则自动关闭，放流水则被阻拦并导回重力式油水分离器603进行再次处理，同时系统发出警报，请操作人员进行检验，是否系统发生故障或者是精密油水分离机612的过滤器滤心需进行更换。
经过精密油水分离机612处理后的废水则先导入废水暂存槽617，当高液位时再启动输送泵618将废水通过压力送经活性碳吸附塔619及620，以及阴阳离子交换塔621及622，将废水中所含的重金属、悬浮微粒以及化学需氧量COD降低至符合放流水标准，再流入放流水缓冲槽624准备放流或回收再利用。
以上为本发明所举的实施例，仅为便于说明而设，当不能以此限制本发明的意义，即凡是依所列申请专利范围所为的各种变换设计，均应包括在本发明的专利范围中。

Claims (10)

1.一种真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置，其特征在于，包括：
一粉碎机、一接料斗及一输送带，通过该粉碎机用以将油泥粉碎，粉碎后的油泥通过该接料斗而由该输送带承接；
一螺旋输送机及一热脱附器，该螺旋输送机连接该输送带并承受该输送带所输送的油泥，用以将油泥输送入该热脱附器进行加热，以热脱附油泥处理，并降低油泥分离后的土壤及固体废弃物的TPH值至预设标准；及
与热脱附器互相连接的一悬浮微粒捕捉器、一热交换冷凝器、一真空过滤器，一真空泵，一个真空抽气缓冲槽，其中该热交换冷凝器还连接一冷却水塔及一回收油水暂存槽，该悬浮微粒捕捉器连接该热脱附器，该悬浮微粒捕捉器接续于该热脱附器排气口，加热油泥处理后的气体包括石油气及水分，通过该悬浮微粒捕捉器再进入热交换冷凝器内，及该冷却水塔的冷却水用以输入该热交换冷凝器内用以冷凝处理，冷凝回收的油料及废水则由该回收油水暂存槽所承接，余下未能被冷凝回收的废气被送至废气处理装置进行处理。
2.根据权利要求1所述的真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置，其特征在于，还包括一土壤冷却器，该土壤冷却器连接该热脱附器排放口所连结的螺旋输送泵，该土壤冷却器用以承接该热脱附器加热油泥所排出的土壤及固体废弃物并对其进行冷却降温。
3.根据权利要求1所述的真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置，其特征在于，还包括一废气缓冲槽及其连接的一密闭式废气氧化系统，该密闭式废气氧化系统包括互相连接的一抽气泵、一操作控制盘、一废气监控装置、以及一密闭式氧化槽，该废气缓冲槽连接该真空泵，该废气缓冲槽用以承接该真空泵所输送的未能被冷凝回收的废气至该密闭式废气氧化系统，以进行氧化及焚毁处理。
4.根据权利要求1所述的真空辅助热脱附处理钻井油泥的装置，其特征在于，还包括互相连接的一重力式油水分离器、一废水暂存槽、一精密油水分离机、多个活性碳吸附塔及多个阴阳离子交换塔，其中该重力式油水分离器还连接一废油渣暂存槽及一废油暂存槽，该重力式油水分离器连接该回收油水暂存槽，该重力式油水分离器承接该回收油水暂存槽所输送的冷凝回收的油料及废水，用以进行重力分离以及将废油回收，之后再利用该精密油水分离机、该活性碳吸附塔及该阴阳离子交换塔移除及降低废水中的碳氢化合物、重金属、悬浮微粒等杂质。
5.一种应用权利要求1-4任一项所述装置完成的真空辅助热脱附处理钻井油泥的方法，其特征在于，包括：
一油泥预处理步骤，用以对油泥进行均质化预处理；
一真空辅助热脱附油泥处理步骤，应用导热油对热脱附器提供热源，用以将热量传递至热脱附器内的油泥，使油泥所含的废水及碳氢化合物蒸发产生固、液分离作用，并降低油泥分离后的土壤及固体废弃物的TPH值至预设标准；及
一碳氢化合物冷凝回收步骤，应用冷却水对进入热交换器冷凝器内蒸发的石油气及水蒸汽产生冷凝的作用，用以将油脂和废水进行冷凝及回收。
6.根据权利要求5所述的真空辅助热脱附处理钻井油泥的方法，其特征在于，包括，该真空泵通过结合在一抽气管道的该真空过滤器、该真空抽气缓冲槽、该热交换冷凝器、以及该悬浮微粒捕捉器持续对该热脱附器内部进行抽气，用以将热脱附器内的大气压力降低，以降低碳氢化合物及废水蒸发温度。
7.根据权利要求6所述的真空辅助热脱附处理钻井油泥的方法，其特征在于，该热脱附器内通过真空泵的抽气效应将热脱附器舱体内的大气压力降低至30%大气压，以降低暂存在热脱附器内的油泥所含的碳氢化合物及水分其蒸发温度。
8.根据权利要求5所述的真空辅助热脱附处理钻井油泥的方法，其特征在于，还包括一土壤冷却回收步骤，该土壤冷却回收步骤应用冷却水为冷媒，用以对油泥分离后的土壤及固体废弃物进行冷却降温。
9.根据权利要求5所述的真空辅助热脱附处理钻井油泥的方法，其特征在于，还包括一废气处理步骤，该废气处理步骤应用一密闭式废气氧化系统将该碳氢化合物冷凝回收步骤中未能冷凝回收的废气并以热氧化法将其氧化及焚毁。
10.根据权利要求5所述的真空辅助热脱附处理钻井油泥的方法，其特征在于，还包括一废水处理步骤，该废水处理步骤应用重力分离作用将该碳氢化合物冷凝回收步骤所冷凝回收的废油及废水进行重力分离以及将废油回收，之后再利用精密油水分离、活性碳吸附、以及阴阳离子交换工艺降低废水中的碳氢化合物、重金属、悬浮固体以及化学需氧量。
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