CN1304309C - 流动式多级化学热力清洗油泥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种针对落地油泥、罐底泥和浮渣等含油污泥的综合处理方法，该方法是采用化学药剂流动式多级热力清洗油泥的处理工艺。整个工艺过程是由预处理区、清洗区和水处理区组成。各区依次连接，结构紧凑。在预处理区，通过高压循环热水冲洗含油污泥，使油泥破碎流态化；清洗区采用多级洗槽串联清洗，各洗槽分投不同的化学药剂，最终达到原油回收，残土无害化的目的，是一种经济、有效、适用范围较广的含油污泥综合处理方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种针对含油污泥的原油回收、环境保护的综合处理工艺方法。
背景技术
油田、石油炼厂石油储运系统常产生落地油泥、罐底沉泥、及炼化厂含油“三泥(隔油池底泥、溶气浮选浮渣和事故泄露污油)”等，将它们统称为含油污泥。这些污泥中含有的苯系物、酚类、蒽等物质有恶臭味和毒性，若直接排入自然环境中，会对周围土壤、水体和植被造成较大污染，同时也浪费了大量的石油资源。因此，无论是从环境保护还是从回收能源的角度考虑，都必须对含油污泥进行处理。但含油污泥的性质特殊，其妥善处理和处置技术难度大，成本高，一直是困扰国内外炼油行业的环保难题。
含油污泥，成分极其复杂，性质各不相同，因此处理方法也不尽相同。传统油泥处理模式为：污泥调制—离心脱水—焚烧，法国、德国的石化企业多采用焚烧的方式，灰渣用于修路或埋入指定的灰渣填埋场，焚烧产生的热能用于供热发电。在国内，大多数炼油厂采用的是焚烧处理，如湖北荆门石化厂、长岭石化厂采用的顺流式回转焚烧炉，燕山石化采用的流化床焚烧炉，含油污泥在经焚烧处理后，多种有害物质几乎全部除去，效果良好；但是，污泥焚烧需要大量的柴油或污油，热量又大都没有回收利用，成本很高，投资也大，加之焚烧过程中伴有严重的空气污染，有的还有大量灰尘，焚烧装置的实际利用率很低。到目前为止，国内油田对油泥的处理和利用尚处于试验和研究阶段，尚无技术、工艺可靠，设备运行稳定的处理与利用示范工程。
从80年代中期开始，发达国家如美国、日本等开始进行污泥分流，注重研究高效低耗处理油泥的方法和工艺，使用溶剂萃取、热水洗涤、超声波除油、热解吸等复合处理工艺得到了应用。如美国专利6673231介绍使用热原油冲洗罐底泥再进行蒸馏处理达到清罐与油泥处理两方面目的，但由于工艺需要大量热原油限制工艺的应用场所，另外我国目前各炼油厂所使用得蒸馏塔并不能满足工艺要求，因此该专利技术并不适用于我国。再如世界专利92/04424介绍采用一系列蒸发/凝结工艺处理油泥，不适用于处理含油量高的油泥。工艺中包括蒸馏、离心等复杂设备，技术要求精度高，一次行投资成本大。因此复合处理工艺比起离心脱水分离方法其处理设备和设施逐步完善，处理过程的能耗和费用逐步下降且处理效率高，回收资源彻底。如超声波、热解吸等工艺回收资源一般在99％以上。但随着处理工艺的复杂化，设备自动化程度的提高，工程造价大幅度上升，很多方法不适合我国国情。
使用热水洗分离工艺比起传统模式具有灵活性强，回收资源较彻底，一次性处理量大等优势，且对原料的适应性强，能有效地弥补罐底泥时间性强的缺点。较之目前新兴的如热解吸技术、溶剂萃取技术及微波破乳离心分离技术等，成本投资大大降低，且处理效果也能满足要求，各项指标均能达到国家标准，技术可行性强。美、英、荷兰、加拿大等国报道有用70℃的热碱水和洗涤剂反复洗涤，在液固比值为2的条件下，洗涤20min后，可将油含量为30.0％的含油污泥洗至残油率为0.3％，离心脱水后再将固体进行固化填埋。但国外此工艺仅用于了处理落地油泥和含油泥沙，且离心设备的选用不仅提高了处理的成本，加大了动力消耗，也同时减低了设备运行的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种经济、有效、适用范围广的含油污泥处理方法。采用化学热洗多级分离工艺综合处理含油污泥(主要为落地油泥、罐底泥和浮渣)，达到原油回收，残土无害化两方面目的
本发明流动式多级化学热力清洗油泥方法是采用化学药剂热洗多级分离综合处理含油污泥，整个工艺技术方案(见附图1)是由预处理区A、清洗区B和水处理区C组成；预处理区内设有原料储槽(1)、格栅(2)、输送泵(5)泥水混合罐(6)、高速搅拌机(7)和阀门(8)；清洗区有加药装置(9)、第一洗槽(10)、盘管加热器(11)、第二洗槽(12)、中间槽(13)、第三洗槽(14)和储油槽(20)；水处理区设有加压溶气气浮装置(15)和高压泵(16)；综合处理工艺流程为：首先储槽(1)中的含油污泥原料(3)由履带传送进料至链带式移动格栅(2)上面，经历循环高压热水和少量补充水(4)以5～10m/s流速强力冲洗5分钟，原料与水比例为1∶3～8，流态化的油水泥混合物从格栅底部由输送泵(5)送至泥水混合罐(6)，经强力搅拌5～10min，混合均匀，底部沉积泥由泵(5)送回原料槽(1)，上部油水混合物经阀门(8)自流进入清洗区；混合物首先进入第一洗槽(10)，由盘管加热器(11)加热至60℃～90℃，从加药装置(9)加入破乳剂DL，由泵(5)循环水力搅拌10～20min，溢流出水经阀门进入第二洗槽(12)，再加药，重力沉降20～40min，混合物在槽内分为三层，顶部油层被刮油机刮至储油罐(20)，中间水层自流进入中间槽(13)，底部沉泥由泵送也送至中间槽，泥水两相和后续水处理区回流的净水在中间槽混合后，加入清洗剂或絮凝剂，搅拌5～10min，出水由泵送至第三洗槽(14)，重力沉降20～40min后分层，刮出顶部浮油会同第二洗槽出油进入储油罐(20)，底泥(18)刮出作进一步处置，最终达标排放；第三洗槽(14)的中间水层溢流进入净水区加压溶气气浮装置(15)，浮选除去油及少量悬浮物，部分净水回流至中间槽，部分经高压泵(16)输送至工艺最前端冲洗原料，若系统水量较大，外排部分出水(17)。
A..预处理区：
原料槽位混凝结构半地下储次池，边缘由挡板划出格栅区，格栅区顶部设置链带式移动格栅，格栅两侧安装放测漏挡板。原料经履带进料系统输送至格栅上，经历循环性高压热水的强力冲洗，起到剥离细小颗粒使之流态化和洗净大块固体物如布和石子等。栅上原料再经机械绞压器械脱水，同系统出泥作最终处置；栅底流态化的混合物用泥浆泵直接进入泥水混合罐。泥水混合罐为自行设计的钢结构罐装置，搅拌器采用双层桨叶，高速搅拌。底部沉泥可通过泵回至格栅区，保证原料与水的充分混合。
B.清洗区：
第一洗槽，为钢材质箱体结构，洗槽始端加药，当进料为落地油泥时，调节pH值为7～9，水温为60℃～70℃；进料为浮渣时，加药是破乳剂DL-100100ppm～500ppm，pH值为4～6，水温为60℃～70℃；进料为罐底泥时，加药是破乳剂DL-4020 100～200ppm，pH值为8～11，水温为70℃～90℃。具体工艺参数视进料含油率大小而定。为保证原料与药剂充分混合，槽中分别设两个整流壁，开孔Φ100mm，孔间距300mm，中段设盘管加热器；使用水力搅拌流速为3～5m/h.；末端设溢流堰，溢流出水。
第二洗槽钢材质箱体结构，设刮油机与泥斗。进口处设加药装置，当进料为落地油泥时调节pH值为7～8；当进料为浮渣时调节pH值为7～8；进料为罐底泥时，调节pH值＝7～8，静置重力分离，末端设溢流堰出水。
中间槽为混凝土结构，搅拌采用双桨叶搅拌器，进口加药，当进料为落地油泥时，加AEO-9 0～5000ppm；进料为浮渣时，加聚铁100～500ppm，CPAM(分子量百万级以上)10～50ppm；进料为罐底泥时，加入AEO-9 2000～5000ppm，出料由泥浆泵送至第三洗槽。
第三洗槽为钢材质箱体结构，构造与二洗槽相似。不设加药装置。油水泥在第三洗槽中三相分离，上层浮油汇同第二洗槽出油共同送至储油罐，出油可直接进入炼厂回收利用；中间水层进净水单元；底泥的最终处置视出料性质的不同而不同，一般情况下落地油泥的出土已完全符合国家的污染物排放标准，可作为净土直接排放。罐底泥及浮渣的出土可焚烧或制砖。
C.净水区：
净水区采用加压溶气气浮法对于水相进行分离，必要时加入水质调节剂，主要目的为去除水中过量的浮油及杂质，保证清洗工艺的正常运行。循环水经高压泵送至起端，提供高流速，由多排喷嘴来完成对栅上原料的强力冲击。
本工艺特点：
1.预处理区，采用高压循环热水冲洗原料，可同时达到原料破碎及流态化两方面目的。原料储槽与泥水混和罐间采用泵循环不但能保证进料充分混合，而且混和罐内不易产生淤泥沉积，免除了冲洗罐的麻烦。
2.在清洗区，工艺大部分采用自流，减轻了动力消耗。各洗槽间采用溢流输送，使得相互间的物料平衡较为容易，流程的耦合的工艺范围较大。在清洗过程中多槽的设置使该方法的处理能力和对原泥变动的适应性有了较大的提高。如在轻度含油污泥时可省去中间槽和第三槽；当重度含油且介质粒度分布复杂的原泥时则充分发挥二槽的分级作用和三槽的漂洗作用使泥相得到较彻底的净化。
3.由于用水采用循环方式，系统的运行质量将由净土的含油状况衡量和调节。而循环水相中的油分则可保留在一定的程度。这样就避开了对水处理的要求。若工艺进料含水率较高时，产生的多余废水将考虑并入原有的水处理设施，一并处理。
4.水的循环导致的无机盐富集，从液相化学性质来看是多数有利于气泡的生成和油相的分离。一些无机盐可能利于原油的乳化，但在循环使用的方式下，则成为净化泥相的有利因素。这也是本工艺设计用水循环的原因之一。
附图说明
附图1所示
1-原料储槽，2-格栅，3-油泥进料，4-补充水，5-输送泵，6-泥水混合罐，7-高速搅拌机，8-阀门，9-加药装置，10-第一洗槽，11-盘管加热器，12-第二洗槽，13-中间槽，14-第三洗槽，15-加压溶气气浮装置，16-高压泵，17-外排水，18-外排泥，19-外排油，20-储油罐
具体实施方式
实施例1
落地油泥清洗实验
落地油泥取自辽河油田某炼油厂，常温下为黑色固体，内含油、泥沙、水等。
取100g落地油泥含水率4.8％，油分15.22％，灰分79.98％(平均值)于2升烧杯中，加入温水500ml，调节pH值＝9，强力搅拌10min后置入60℃水浴中静置30min后，放入保温袋中，刮出上层浮油，调节水相pH值＝7，向其中添加100g/l AE0-9 4ml搅拌5min后静置30min.刮出上层浮油于第一次刮出物混合后测定其水分及杂质含量，测底泥的含油率.
上层浮油：21.55g 含水率38.12％ 含油率61.07％ 杂质0.81％
底泥： 96.42g 含水率28.85％ 含油率0.58％ 灰分70.57％
油回收率 86.47％ 清洗率96.33％ 残油浸出率5％以下
实施例2
浮渣清洗实验
浮渣来自某废油再生公司，系炼油及污水净化过程中的产生的浮渣。常温下为液体，内含石油、乳化物、水及少量化学物质。
取100g浮渣含水率70.04％，油分8.29％，灰分21.67％(平均值)于2升烧杯中，加入温水300ml，调节pH值＝5，加破乳剂DL-100 200ppm，强力搅拌5min后置入60℃水浴中静置30min后，放入保温袋中，刮出上层浮油并测定其杂质含量，调节水相pH值＝7，向其中添加10g/L聚铁5ml，1g/L CPAM(分子量六百万)2ml，搅拌5min后静置30min.刮出上层浮油测定其杂质含量，测底泥的含油率.
上层浮油：9.24g 含水率46.03％ 含油率51.42％ 杂质2.55％
底泥： 37.47g 含水率42.15％ 含油率1.20％ 灰分56.65％
油回收率：57.31％ 清洗率94.58％ 残油浸出率3％以下
实施例3
罐底泥清洗实验
罐底泥来自某废油再生公司系船舱底及储油罐底清罐的油垃圾。常温下为黑褐色半固体，内含石油、泥沙、铁锈、水及杂质。
取100g罐底泥含水率7.70％，油分78.75％，灰分13.55％(平均值)于2升烧杯中，加入温水800ml，加破乳剂DL-4020 100ppm，调节pH值＝11，强力搅拌5min后置入60℃水浴中静置30min后，放入保温袋中，刮出上层浮油并测定其杂质含量，调节水相pH值＝7，向其中添加100g/L AEO-9 1ml，搅拌5min后静置30min.刮出上层浮油测定其杂质含量，测底泥的含油率.
上层浮油：79.46g 含水率12.31％ 含油率86.75％ 杂质0.94％
底泥： 26.78g 含水率16.59％ 含油率35.79％ 灰分47.62％
油回收率：87.53％ 清洗率87.83％ 残油浸出率5％以下
实施例4
本发明在某废油再生公司进行了试运行，各项工艺指标均达到了预期的效果。
1.基础数据
处理总量为20吨/日，按10小时工作时间/日操作，设计能力2吨/小时估计处理体积为20立方米/日，折合2.0立方米/小时
2.原料性质
(1)炼油厂浮渣5,000吨/年。
(2)罐底泥1,000吨/年。
(3)落地油泥1,000吨/年，。
3.工艺参数
(一)落地油泥处理(见表1)
(1)格栅间距15mm，进料2.0吨/小时，高压水7m/s，料水比为1∶5；
(2)泥水混合塔：搅拌时间为5分钟，处理量12吨/小时
(3)第一洗槽：停留时间30分钟，处理量12吨/小时；温度50℃～60℃，pH值8～9，pH调节剂配药时间30min，加药压力：0.2Mpa
(4)第二洗槽：停留时间40分钟，处理量12吨/小时；pH值7～8，pH调节剂配药时间30min，加药压力：0.2Mpa
(5)中间槽：搅拌时间5min，AEO-9投加量4％，配药浓度10％，配药时间1d，加药压力0.3Mpa
(6)第三洗槽：停留时间40min，处理量15吨/小时
(7)气浮装置：停留时间10min，处理量15吨/小时
(二)浮渣处理(见表2)
(1)格栅间距15mm，进料3.0吨/小时，高压水7m/s，料水比为1∶3；
(2)泥水混合塔：搅拌时间为5分钟，处理量12吨/小时
(3)第一洗槽：停留时间30分钟，处理量12吨/小时；温度60℃～70℃，pH值3～5，pH调节剂配药时间30min，加药压力：0.2Mpa；破乳剂DL-100投加量2％，配药浓度1％，配药时间1d，加药压力0.3Mpa
(4)第二洗槽：停留时间40分钟，处理量12吨/小时；pH值7～8，pH调节剂配药时间30min，加药压力：0.2Mpa
(5)中间槽：搅拌时间5min，聚铁投加量5％，配药浓度10％，配药时间5h，加药压力0.4Mpa；CPAM(分子量六百万)投加量1％，配药浓度0.1％，配药时间5h，加药压力0.4Mpa
(6)第三洗槽：停留时间40min，处理量15吨/小时
(7)气浮装置：停留时间10min，处理量15吨/小时
(三)罐底泥处理(见表3)
(1)格栅间距15mm，进料1.3吨/小时，高压水8m/s，料水比为1∶8；
(2)泥水混合塔：搅拌时间为5分钟，处理量12吨/小时
(3)第一洗槽：停留时间30分钟，处理量12吨/小时；温度80℃～90℃，pH值9～11，pH调节剂配药时间30min，加药压力：0.2Mpa；破乳剂DL-4020投加量1％，配药浓度1％，配药时间1d，加药压力0.3Mpa
(4)第二洗槽：停留时间40分钟，处理量12吨/小时；pH值7～8，pH调节剂配药时间30min，加药压力：0.2Mpa
(5)中间槽：搅拌时间5min，AEO-9投加量1％，配药浓度1％，配药时间1d，加药压力0.3Mpa；
(6)第三洗槽：停留时间40min，处理量15吨/小时
(7)气浮装置：停留时间10min，处理量15吨/小时
各段工艺技术指标实测表
表1.落地油泥处理工艺指标(平均值)
表2.浮渣处理工艺指标(平均值)
| 含油率 | 8.3％ | 55.3％ | 0.8％ | 46.5％ | 0.6％ | ≤800mg/L | ≤100mg/L |
| 含水率 | 70.0％ | 41.7％ | 67.6％ | 49.2％ | 46.9％ | - | - |
| 杂质含量 | 21.7％ | 3.1％ | 31.6％ | 4.3％ | 52.6％ | - | - |
| COD | - | - | - | - | - | ≤700mg/L | ≤200mg/L |
| 悬浮物 | - | - | - | - | - | ≤80mg/L | ≤10mg/L |
表3.罐底泥处理工艺指标(平均值)
Claims (1)
1、一种含油污泥的综合处理方法，其特征在于该方法是采用化学药剂热洗多级分离综合处理含油污泥，整个工艺过程是由预处理区A、清洗区B和水处理区C组成；预处理区内设有原料储槽(1)、格栅(2)、输送泵(5)、泥水混合罐(6)、高速搅拌机(7)和阀门(8)；清洗区有加药装置(9)、第一洗槽(10)、盘管加热器(11)、第二洗槽(12)、中间槽(13)、第三洗槽(14)和储油槽(20)；水处理区设有加压溶气气浮装置(15)和高压泵(16)；综合处理工艺流程为：首先，储槽(1)中的含油污泥原料(3)由履带传送进料至链带式移动格栅(2)上面，经历循环高压热水和少量补充水(4)以5～10m/s流速强力冲洗5分钟，原料与水比例为1∶3～8，流态化的油水泥混合物从格栅底部由输送泵(5)送至泥水混合罐(6)，经强力搅拌5～10min，混合均匀，底部沉积泥由泵(5)送回原料槽(1)，上部油水混合物经阀门(8)自流进入清洗区；混合物首先进入第一洗槽(10)，在清洗区的第一洗槽中，当进料为落地油泥时，应调节PH＝7～9，水温为60～70℃；进料为浮渣时，PH＝4～6，水温为60～70℃，所加药剂是破乳剂DL-100 100～500ppm；进料为罐底泥时，PH＝8～11，水温为70～90℃，所加药剂是破乳剂DL-4020 100～200ppm；槽中分设两个整流壁，开孔φ100～200mm，孔间距300～600mm，中段设盘管加热器，由泵(5)循环水力搅拌10～20min，水力搅拌流速为3～5m/h.溢流出水经阀门进入第二洗槽(12)，在清洗区第二洗槽中，当进料为落地油泥、罐底泥或浮渣时，调节PH为7～8，重力沉降20～40min，混合物在槽内分为三层，顶部油层被刮油机刮至储油罐(20)，中间水层自流进入中间槽(13)，底部沉泥由泵送至中间槽，泥水两相和后续水处理区回流的净水在中间槽混合后，加入清洗剂或絮凝剂，在清洗区中间槽中，当进料为落地油泥时，所加药剂是清洗剂AEO-90 0～5000ppm；当进料为浮渣时，所加药剂是絮凝剂聚铁100～500ppm和絮凝剂CPAM 10～50ppm；当进料为罐底泥时，所加药剂是清洗剂AEO-9 2000～5000ppm，搅拌5～10min，出水由泵送至第三洗槽(14)，重力沉降20～40min后分层，刮出顶部浮油会同第二洗槽出油进入储油罐(20)，底泥(18)刮出作进一步处置，最终达标排放；第三洗槽(14)的中间水层溢流进入净水区加压溶气气浮装置(15)，浮选除去油及少量悬浮物，部分净水回流至中间槽，部分经高压泵(16)输送至工艺最前端冲洗原料，若系统水量较大，外排部分出水(17)。
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