CN1902012A - 油污染物质的处理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于通过蒸气蒸馏对受油污染的物质诸如受油基钻井泥浆污染的钻井钻屑进行处理以便将其处置掉的方法和装置。如果必要，可用一破乳剂(14)浸透受污染的物质(10)。可在一第一混合釜(12)里用蒸气(16)处理受污染的物质(10)。任选地，可在一第二混合釜(18)里用第二蒸气流(20)对由第一混合釜处理过的物质进行进一步处理。蒸气提供使被处理物质中的油和水份蒸发的热量以及给反应混合物提供水。在一蒸气回收系统(24)里冷凝蒸气中的可回收的组分。被处理了的物质基本上无油并且其中的含水量可以控制。这种方法的能耗低，处理过程迅速，设备紧凑，自动控制程度高。

Description

油污染物质的处理方法和装置
对相关申请的交叉参考
本申请要求对2003年11月7日提交给美国专利和商标局的美国临时专利申请60/481,611享有优先权。
技术领域
本发明涉及受油类污染的固态物质的热处理，以便对其作出为环境许可的处置，尤其涉及用蒸气，任选地用有机的破乳剂，处理钻井钻屑，以便迅速地除去钻屑中的油而得到经过处理的基本上无油的钻屑。
背景技术
一般认为油基的钻井钻屑是有害的废物，因而应该加以控制。照此，可以用两种不同的途径处置钻井钻屑：(1)进行消除污染处理；或者(2)填埋有害废物。由于有污染地面和地下水、污染空气以及破坏生态系统平衡的危险，有害废物被认为是对环境的威胁。对有害废物进行加以控制的填埋通常是一种不得已的环境选择，因为问题只是从一个地方转到了另一个地方，不过是把最终的解决和消除污染的需要留到今后了。
现在有多种技术可用于处理有害废物。根据污染物的浓度和类型、污染物弥散的模式、钻屑产生的地点以及处置钻屑的地点的相同或不同，各种技术都有其优点和局限性。在选择最适用的处理技术中应该考虑的因素包括举例来说有搬运和处理费用、处理过程的时间、污染物的地点诸如生态保护区域、水体附近、人类居住地和无人区，还包括最后总的处理时间这一因素。
油气开采取决于在各种不同的地质地层钻不同深度不同直径的井，地质地层有多种表现形式，诸如黏土、岩石、砂粒、空的地下盐坑、盐水泡子等等。钻井时需要用钻井流体，也就是钻井泥浆，它有各种物理作用，诸如：(1)冷却和润滑钻头；(2)对暂时性地给井筒“加套(casing)”固井形成过滤泥饼；(3)把钻屑从钻头处带到地面；以及(4)防止油气储层流体的井喷。在钻进过程中，由钻头切下的固态砂石颗粒被称为钻屑。钻井泥浆是一种物理-化学混合化合物的流体，它具有特殊的流变学特性，能够满足有不同地质地层、不同深度和天然流体极端压力的井的全部需要。
泥浆有两个主要类型：(1)油基泥浆(也称为反乳化泥浆)；以及(2)水基泥浆。它们的配方因每个供应商的技术和每个油田的每口井的一般特性而不同。这些配方一般是很昂贵的，这也正是将其循环使用的原因。在循环使用之前，必须对配方进行调整以重新添加在钻井过程中损失的剂物。许多种钻井泥浆的成份典型地包括以下剂物：(1)膨润土；(2)重晶石；(3)柴油或其它油；(4)聚合物；(5)氯化钠、氯化钙和氯化钾；(6)石灰；以及(7)水。水基泥浆不用油，而是用氯化物乳剂。反乳状液(inverse emulsion)一般用较多的柴油较少的水，并且还可包括碳氢化合物，以增强流体的润滑特性。就本文中的用法而言，术语“油基泥浆”也包括合成泥浆，合成泥浆有时被分为独立的一类，虽然它们含有相当量的碳氢化合物。油基泥浆典型地可包括精炼的碳氢化合物而不是柴油。尽管油基泥浆用起来比较便宜并且可有工作上的优点，但是，通常还是用水基泥浆而不用油基泥浆，因为水基泥浆在处置方面的问题较少。
在所有情况中，泥浆都是稳定的物理乳状液，需要防止它的具有不同密度和其它物理-电特性的诸成份的分离。泥浆可以是粘性的和有弹性的，就像胶体，但不会丧失其流体性质。随着受污染的油基钻井钻屑失去水份，其性质会变得更粘。
泥浆是被通过钻杆的中心注入到钻头并从钻杆和井筒之间的环形通路回到地面，这样，起到冷却和润滑钻头和井筒的井套的作用，以及最后把钻屑带到地面。在地面，泥浆被从钻屑分离出来而加以回用，而对钻屑通常是以加以控制的填埋方式被处置。
泥浆和钻屑的分离不可能很完美，因为钻屑会留住一部分泥浆，其浓度可能是25％到50％重量比，或更高。因此，钻屑被认为是有害的废物，这取决于泥浆的残留成份及其浓度。由于钻屑中存在着诸如柴油、氯化物、聚合物之类的有害剂物，在把它们处置到环境中去之前需要慎重地对表现出污染特性的钻屑进行符合环保要求的搬运和处理。现在已有的用于处理反乳状液污染的钻屑的技术方法包括：(1)焚烧；(2)稳定化和封装；(3)加热解除吸附；(4)化学氧化；(5)生物化学降解；以及(6)加以控制的填埋。在选择最好的技术方法时最常用的标准是：(1)环境可靠性(对环境的危险性)；(2)法律以及地理位置规定的具体环保要求；(3)每种技术的局限性(设备和过程的可靠性)；(4)费用；(5)处理过程的速度是否适应钻屑产生的速度；(6)可用于进行处理的空间；(7)最终处置场地的特性；以及(8)后勤保障。由于既不能保证100％地封装，也不能保证在最终处置场地的任何环境下保持封装住很长的时间，封装方法的危险性太高，所以很少采用。Gabbita的美国专利4,913,586和Pridemore等人的美国专利5,630,785揭示了封装方法的例子。
Smith的美国专利5,039,415揭示的生物化学降解需要在整个处理过程中密切监视和控制，这种处理方式是很耗时的，以致每种情况中都要延续几年时间。控制填埋更是不可取的，因为问题没有解决，只是改变了最终解决的地点和时间。此外，这种处理方法对海上钻井是没有吸引力的。
Kerman的美国专利1,444,794和DesOrmeaux等人的美国专利4,606,283揭示了焚烧处理方法的例子。焚烧方法的主要局限性在于费用太高和过程难以控制，这是因为污染物的浓度是多变的，很难保持严格的化学配比焚烧范围。加之，焚烧过程需要把全部被处理物质加热到燃烧温度，而且许多成份具有很高的热系数，这种过程是很耗能的。还有，在现场架设焚烧设备的灵活性很低，并且物流费用很高。
Balch的美国专利5,228,804、Prill等人的美国专利5,272,833和Pate等人的美国专利5,927,970揭示的加热解除吸附方法有许多局限性，包括热效率低、过程可控性差、灵活性低、投资和运行费用高以及在工程现场的可行性低。由于是对全部被处理物质进行非直接加热，这需要附加投资、维护和运行费用以及过程可控性差，加热解除吸附过程的热效率比焚烧过程的还要低。钻井钻屑的粘弹性特性倾向于使钻屑粘着于设备的壁面和其它表面，处理过程变得很难，因而会降低通过有效地减小转筒的内径所达到的传热，生产率和/或质量都较低。还有，加热解除吸附过程需要附加地处理回收的气体，例如通过冷凝或其它处理装置，这将进一步增加费用。
Prill等人的专利揭示了对碳氢化合物类物料间接加热并在371℃和427℃之间的温度下燃烧碳氢化合物和其它可燃物。Balch的专利揭示了通过把加热的空气喷射进中间体(ex situ body)使挥发性的碳氢化合物气化而从受污染的土壤回收碳氢化合物污染物。
有几个专利揭示了用旋转窑除去诸如钻屑或油渣之类的固态废物中的挥发性碳氢化合物和其它污染物。代表性的文件包括美国专利5,152,233；5,199,354；5,302,118；以及5,378,059。旋转窑一般提供间接的热而迫使吸附在被处置的固态废物上的碳氢化合物挥发。
McCoy的美国专利4,014,780揭示了通过蒸气蒸馏回收炼油厂油渣里的油。具体地说，让油渣材料向下通过一系列的旋转门，在各个门处使之接触蒸气。蒸气使油渣和/或被处理物质里所含的挥发性碳氢化合物气化成气体而在蒸馏室里随蒸气一起上升。
Ritter的美国专利5,414,207揭示了化学氧化方法。在用这种方法时，把用憎水剂预调理的石灰在惰性气体氛围中混合于湿的土壤并装入分解容器。可将空气导入这种混合物以实现油类污染物的氧化和/或水解。这种方法的焦点是延迟石灰的水解作用，直到这种混合物混合到有利于有机污染物的氧化/水解之后，因而这种过程相当慢并且是不连续的。
发明内容
本发明提供一种用于对受油污染的物质进行处理以便对其作出符合环保的处置的蒸馏方法和装置。在需要的情况下，这种处理过程可包括用破乳剂、无机酸和/或碱土对受污染的物质进行预处理，随后用蒸气或其它直接的热流在激烈的搅拌条件下以及最好是在高剪切条件下进行处理。本发明能够在100-120秒或更短的滞留时间内快速地除去污染物。
本发明的第一实施例提供一种蒸馏方法，它用于除去含有油污染物的物质中的碳氢化合物。这种方法包括以下步骤：(a)用有机的破乳剂预处理受污染的物质；(b)用传热介质加热被预处理了的物质以使油蒸发；(c)回收蒸发的油；以及(d)回收被处理了的、含油量降低了的物质。
被处理物质的加热可通过直接传热来进行。这种方法可包括把传热介质混合于被处理物质。传热介质可以是蒸气、空气或氮气。可将被处理物质流化。
在本发明的另一实施例中，提供一种蒸气蒸馏方法，它用于除去含有油污染物的物质中的碳氢化合物。这种方法可包括以下步骤：(a)用第一蒸气流激烈地混合被处理物质以使其中的油蒸发；(b)回收蒸气蒸发的油；(c)回收被处理了的、含油量降低了的物质。
被处理物质可包括钻井钻屑，并且被处理物质的含油量可不超过重量比10％。这种方法还可包括在(a)的混合步骤之前用有机的破乳剂对被处理物质进行预处理。破乳剂可包括有机酸或触媒盐。破乳剂可包括烷基磺酸、芳基磺酸、烷基芳基磺酸、芳基代烷基磺酸、或它们的混合物。破乳剂可包括烷基苯磺酸或十二烷基苯磺酸。这种方法还可包括用第二蒸气流混合在上述步骤(a)中处理过的物质并搅拌以进一步使残留的油蒸发，以及回收基本上无油的固态产物。
这种方法还可包括以下步骤：把被处理物质连续地导入一个第一混合釜的进口端，这个混合釜具有至少一根在其壳体里纵向设置的可转动的轴和沿着该轴间隔地设置的许多搅拌叶轮；如果被处理物质的含水量不超过20％重量比或含油量不超过30％重量比，可在邻近第一混合釜的进口端的一个第一位置把有机的破乳剂连续地导入第一混合釜，以及在邻近第一混合釜的出口端的一个第二位置把一个第一蒸气流连续地导入第一混合釜；使第一混合釜的至少一根轴转动以使第一混合釜里保持高剪切条件并排出被处理了的基本上无油的物质。
被处理物质在第一混合釜里的滞留时间可不超过100秒。被处理物质在第一混合釜里的滞留时间还可不超过50秒。被处理物质在第一混合釜里可被流化并可包括钻井钻屑。钻井钻屑可能包括受油污染的粘土或可受油基钻井泥浆污染。被处理物质可能包括不超过20％重量比的油。
这种方法还可包括在进行混合之前用有机的破乳剂对被处理物质进行预处理。破乳剂可包括有机酸和加成盐(addition salt)，它们可包括烷基磺酸、芳基磺酸、烷基芳基磺酸、芳基代烷基磺酸、或它们的混合物。破乳剂可包括烷基苯磺酸或十二烷基苯磺酸。可按0.5到5份破乳剂对100份被处理物质的重量比率把两者混合起来。这种方法可包括回收第一混合釜里产生的蒸气、冷凝回收的蒸气以及排放掉未冷凝的气体。
这种方法还可包括：把从第一混合釜出来的、被处理了的固态物质连续地导入一个第二混合釜的进口端，这个第二混合釜具有至少一根在其壳体里沿纵向设置的可转动的轴和沿着该轴间隔地设置的许多搅拌叶轮；在邻近第二混合釜的出口端的一个位置把一第二蒸气流连续地导入第二混合釜；使第二混合釜的至少一根轴转动以使第二混合釜里保持高剪切条件并从第二混合釜的出口端连续地排出固态物质，其中这些固态物质是基本上无油的。
这种方法还可包括用碱土使被处理物质胶溶，碱土可以是石灰。在把被处理物质导入第一混合釜之前把碱土添加于被处理物质。这种方法还可包括用无机酸使被处理物质胶溶。可按1到1.5份破乳剂对100份钻井钻屑的重量比率把两者混合起来。这种方法还可包括回收第一和第二混合釜里产生的蒸气、洗涤回收的蒸气以及把回收的气体中的未冷凝气体排放到大气中。可让从混合釜出来的蒸气通过诸保温塔(insulated column)而后进入冷凝塔。可将通过冷凝回收的水送回到蒸气源。在第二混合釜里的被处理物质可被流化。
另一实施例提供一种用于处理受油污染的钻井钻屑的方法。这种方法可包括以下步骤：(a)把钻井钻屑连续地导入一第一混合釜的一进口端，该混合釜有至少一根在其壳体里纵向设置的可转动的轴和沿着该轴间隔地设置的许多搅拌叶轮；(b)从邻近第一混合釜的一出口端的一位置把一第一蒸气流连续地导入第一混合釜；(c)使第一混合釜的至少一根轴转动以使第一混合釜里保持高剪切条件并排出一中间固态物质(intermediate solid substrate)；(d)把该中间固态物质连续地导入一第二混合釜的一进口端，该第二混合釜有至少一根在其壳体里纵向设置的可转动的轴和沿着该轴间隔地设置的许多搅拌叶轮；(e)在邻近第二混合釜的一出口端的一位置把一第二蒸气流连续地导入第二混合釜；(f)使第二混合釜的至少一根轴转动以使第二混合釜里保持高剪切条件并从第二混合釜的该出口端连续地排出一固态物质，其中该固态物质的含油量低于3000ppm；(g)回收从第一和第二混合釜出来的蒸气；以及(h)从回收的蒸气冷凝出液体并排放掉未冷凝的蒸气。第一和第二混合釜的轴上的搅拌叶轮的转动线速度在2-8米/秒之间。
本发明的另一实施例提供一种用于处理受油污染的物质的装置。这种装置可包括：用于以蒸气混合被处理物质并搅拌以使其中的油蒸发的装置；用于回收用蒸气蒸发的油的装置；以及用于回收被处理了的、含油量降低了的物质的装置。
本发明的另一实施例提供一种用于处理受油污染的物质的装置。这种装置可包括：用于以一有机的破乳剂预处理被处理物质的装置；用于以一传热介质加热被预处理了的物质以使油蒸发的装置；用于回收蒸发的油的装置；以及用于回收被处理了、的含油量降低了的物质的装置。
本发明的另一实施例提供一种用于处理受油污染的物质的装置。这种装置可包括：一第一反应釜，它包括一纵向壳体，该壳体的一第一端有一进口以及相反的一端有一出口，该第一反应釜具有至少一根沿着壳体的纵向设置的可转动的轴以及沿着至少一根轴间隔地设置的许多搅拌叶轮；一第二反应釜，它包括一纵向壳体，该壳体的一第一端有一进口以及相反的一端有一出口，该第二反应釜具有至少一根沿着壳体的纵向设置的可转动的轴以及沿着至少一根轴间隔地设置的许多搅拌叶轮；一蒸气源，它用于从一邻近于第一反应釜的出口的位置把蒸气导入第一反应釜以及从一邻近于第二反应釜的出口的位置把蒸气导入第二反应釜；一第一送料器，它用于连续地把被处理物质导入第一反应釜的进口；一送料槽，它用于连续地把反应产物从第一反应釜的出口送入第二反应釜的进口；一第二送料槽，它用于连续地从第二反应釜的一出口取出反应产物；一蒸气收集系统，它用于回收从第一和第二反应釜出来的气体；一冷凝器，它用于冷凝从蒸气收集系统出来的气体中的液体并产生一未冷凝气体流；以及一排气口，它用于排出未冷凝气体。
附图说明
图1是按照本发明处理油基(oil-based)钻屑的框图；
图2是一个实施例的装置的框图，表示出主要设备；
图3A是一个实施例的各混合釜的壳体之一的立体图；
图3B是图3A的混合釜壳体内的水平流动形态(flow pattern)的示意图；
图3C表示图3B里的轴的转动方向和垂向的流动形态；
图4是本发明的一个实施例的设备的侧视图；以及
图5是本发明的另一实施例的设备的侧视图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于加热处理受污染的物质的、具有搅拌作用的方法和装置，用以除去挥发性污染物而得到经过处理的适于被处置的物质。本发明中应用的步骤包括连续地把受污染的物质混合于一热量载体(heat source)并搅拌。较佳的是，通过直接施加蒸气来供给热量。或者，施加过热蒸气来使有机污染物蒸发。施加的热量使存在于被处理物质里的油和任何其它挥发性有机污染物开始蒸馏。混合物中存在的水有助于蒸馏以及有助于挥发性物质的蒸发而被除去。蒸气蒸馏能够有效地降低基本上不混合在水中的高沸点有机化合物的蒸馏温度。在这些情况中，根据施加于混合物的温度，污染性的有机化合物和水都达到它们的全气化压力而建立各组分分压之间的平衡。由不混合的液体混合物产生的总压力是当时温度下各个组分蒸气压力之和。当蒸气压力等于总压力时，混合物将沸腾，并且沸点一定是低于各个组分中的任一个的蒸气压力。结果是，可以在比正常需要的温度低得多的温度下完成沸点较高的混合物的蒸馏。经过这样处理的产物可以是一基本上没有油和其它污染物的干的固态物质。
或者，可把受油污染的物质导入水环境中并直接加热同时搅拌混合，以使存在于被处理物质里的那些污染物挥发。混合最好是在高剪切条件下进行。受油污染的物质可以是按重量含有一小部分油的钻屑。受油污染的物质的含油量较佳的是不超过重量的15％，更佳的是不超过10％。
钻井泥浆可以是由多种化学产品组成的一稳定的乳状液，各种产品对钻井起不同的作用，诸如通过形成一过滤器饼(filter cake)来暂时地加套、钻头的润滑和冷却以及使钻屑容易从井底上升到井筒。任何情况下，泥浆的密度都可能在900克/升到5k克/升之间变化，但是，在使用中，泥浆的所有成份必须处于悬浮状态。在正常的地下钻井作业中，都是使钻井泥浆和钻屑从不同的地质地层返回到地面，在地面把泥浆分离出来并循环使用。钻井泥浆在配成时是清洁的，但在钻头处以及随后它返回到地面时钻屑一般就把泥浆的各种成份污染了。在把泥浆从钻屑分离出来之后，可将泥浆回收而继续回用并应处置掉钻屑。
把钻屑从泥浆里分离出来不可能作得很完美，而是总会有某些泥浆残留在钻屑里，紧密地混合着，处于乳化状态，并且往往粘性产物的浓度很高，这使钻屑成为一种粘弹性产物。在同样的钻屑中，各种化学产品可能化合而成为污染物，形成一粘性基质(matrix)，它很难搬运和进行除污染处理。因此，钻屑可能是一个非常独特的技术问题，因为覆盖着钻屑的基质阻碍传统的处理试剂的穿透。这些残留物不是液体，而是非常稳定的固态-液态分散体。固相可以是具有触变性质的胶状物，而液相可以是一油/水混合物。
虽然这里是以钻屑、特别是用油基钻井泥浆进行钻井作业产生的钻屑作为一个例子具体地描述了本发明，但是也可以用本发明的方法和装置处理其它受污染的或对环境有害的废物和物质，特别是含有粘土的废物。因为石油矿床和其它的地层一般都有很高的粘土含量，钻屑可能含有大量粘土。粘土在工业上有广泛的应用，诸如用在陶瓷、造纸、钻井流体以及某些类型的润滑油中。还有，粘土可用在杀虫剂、粘接剂、橡胶和塑料制品中，作为催化剂或作为催化剂载体。
本发明采用使污染物挥发和/或化学氧化来把污染物的量降低到环境安全的处置所要求的量以下。这种装置设计成可使处理过程以一自动方式、连续地、可靠地并且有效地进行。处理每个单位重量的物质所需的能量为最小。在按照本发明进行了处理之后，被处理了的钻屑或其它固态废物可以以任何填埋方式处置，如同其它无毒的、无害的工业废弃物一样。
受污染的油基钻井泥浆可以呈稳定的乳状液的形式，在试图处理这种钻井钻屑之前必须使它分解。使油基钻屑的基质分解既是物理过程又是化学过程，包括拆开和分离每一组分，不可避免地产生两个液相和一个固相，两个液相是有机(油)液相和水液相，。这两个相可通过添加破乳剂来改变水介质里的这两个相中的每个相的极性来形成，而且分解剂的分解作用可通过加热或搅拌或它们的组合来增强。
破乳剂可以是能够破坏或“分解”油包水乳状液的酸性的或多价化合物。用强的无机酸可以很容易地分解与钻屑相关的某些乳状液，特别是在钻屑的含水量相当高(＞20％)、含油量低(＜30％)以及一般没有大的块状或球形固体的情况下。水含量较低或油含量较高的或表现为固态结块的其它乳状液只用无机酸不大容易分解，而往往需要用附加的破乳剂。烷基磺酸，诸如十二烷基苯磺酸(DDBSA)是能够改变溶液的极性和诸如粘度和分界面上的表面张力的某些其它物理性质的物质，而且不会明显改变除pH值之外的化学性质。这些化合物可用在较小的容积里并且较佳的是可生物降解的或可化学氧化的，没有有毒的残留物，所以可用在环保工程中。在本发明中，破乳剂可以是亲水亲油的分子或离子，这意味着，分子的一部分是憎水的(水的排斥物)，而分子的另一部分是亲水的(吸引水)。憎水部分(尾部)通常是不溶解于水的碳氢化合物链，尤其是12个碳原子或更多碳原子中的一种。亲水部分(头部)是离子的或极性的可溶解于水的分子团(诸如氧乙基链、-NH2、-SO2OH、等等)。在溶液内部，破乳剂倾向于集中在水/油的界面处，在该处亲水的头部可以与水生成水合物，而憎水的尾部被吸引于油分子。
破坏乳化可以以两种不同的方式进行：内部(in-situ)或外部(ex-situ)方式。以内部方式破坏乳化，可把破乳剂直接加入在混合釜里的被处理物质。而以外部方式破坏乳化，可在把钻屑送进混合釜之前把破乳剂添加于含水的被处理物质，例如把破乳剂添加于在钻井现场的或在远处的敞开空间里的被处理物质。内部破坏乳化和外部破坏乳化的原理是大致相同的并且都是主要取决于破乳剂的性质。由于钻井钻屑和钻井泥浆中的每一种化合物的具体特性，需要分别进行不同的处理，很难使处理过程统一化。在使乳状液分解中可以控制的变量包括：(1)破乳剂的类型和量；(2)混合物的pH值；(3)转移载色剂(transfer vehicle)(例如水)的量；(4)均质化的时间；(5)滞留时间；以及(6)混合物的温度。这种技术方法的有效性还取决于钻屑的受污染的基质的特性，诸如：(1)渗透性；(2)微孔性；(3)介质的均一性；(4)组织结构；以及(5)矿物性。
虽然在分解有机相中混合物的温度可能是一个重要的因素，但是有些破乳剂，诸如烷基苯磺酸盐，较佳的是以酸的形式存在，也就是烷基苯磺酸，例如十二烷基苯磺酸(DDBSA)，可在环境温度下起作用。在室温下使用破乳剂便于处理并能保证操作安全，从而不需要进行外部加热，进而降低整个处理过程的费用。不管是直链的还是分支的烷基苯磺酸都可以有利地用于分解乳状液。
较佳的是，添加破乳剂能够基本上完全破坏乳化作用，而不必添加过量的破乳剂。过量的破乳剂往往需要添加碱土，而增加处理过程的总费用，这将在下文说明。在大多数应用场合，采用的破乳剂的比例，按重量比，是0.5到5份破乳剂对100份被处理物质(pph)，较佳的是1到3pph，更佳的是约1到约1.5pph。未经处理的钻屑的pH值也可能影响分解乳状液所需要的DDBSA的量。例如，如果pH值较低(例如是9)，DDBSA的最佳量可能是1pph，而当基质的pH值较高时(例如是13)，DDBSA的最佳量可能是1.5pph。
破乳剂可作为纯净的液体或作为固态来添加，但是作为液体来添加最方便。根据破乳剂在环境温度下的物理状态，可能需要通过加热和/或通过用水或其它溶剂稀释将其液化。以这种方式，可以方便地把蒸馏过程所需要的水和破乳剂一起添加，其添加量将在下文说明。例如，可以以含有5％-10％重量百分比的DDBSA的水溶液的形式把破乳剂添加于未经处理的钻屑。
如上所述，本发明特别适用于含有粘土的有害废物。在粘土接触有机化合物和水时，它的物理-化学性质可能被改变，往往引起难以预测的结果。这些改变可能反映在极端稳定的分散物的形成，在可发现在水溶液中会形成离子的化学化合物的情况下，在水或土壤里这些分散物会变得更稳定。
通过用DDBSA对受污染的物质进行初始处理，其处理可以变得容易，在钻屑的基质非常粘的情况下，诸如在高油/低水的情况中尤其如此。用无机酸和/或碱土对高油/低水的混合物进行后续处理是有效的和经济的，而又不会损坏环境。可将混合物胶溶，借以形成胶状悬浮物，以更好地分离各个组分而使之暴露于蒸气。胶溶是一个物理过程，它不会破坏分子，也不会使混合物的各组分絮凝。在这一过程中，最好是避免铬酸盐、锰和离子。在酸化过程中，除会使结块的粘土颗粒失去稳定之外，可促使固相发展其胶体特性而促进胶溶。添加石灰，可使胶溶发生到更大的程度。添加酸或最好是添加碱土，可有助于胶溶并可确保被处理物质的颗粒变成足够小，使颗粒能够在承受高剪切条件时悬浮在空气中。颗粒的悬浮可使受污染物质和蒸气之间更好地接触，因而可缩短在混合釜里的滞留时间，以及可从物质中迅速地蒸馏出挥发性有机物。
用蒸气对受污染物质直接加热来除去污染，可代替需要储存和应用大量的高腐蚀性物质，诸如浓的无机酸。最好是施加低压蒸气。此外，在某些情况下，蒸气比较容易得到而且比其它的加热和除去污染手段便宜。可以用任何常规的方法产生蒸气，可把蒸气以70到350KPa之间、较佳的是在140到280KPa之间以及更加的是约为210KPa的压力导入混合釜。对于大多数应用场合，最好是以每千克物质里的油供给至少20千克蒸气的比率把蒸气导入混合釜，这取决于物质中的污染物的浓度。此外，对混合釜系统，在被处理物质或受污染的物料是处在水溶液中的情况下，可以给大的混合釜进行外部间接加热，或者向混合釜里吹进热的空气或热的氮气来进行直接加热，吹气的比率可以是每千克被处理物质里的油供给至少一千克热空气。理想的是，可以施加足够的蒸气和/或热量以确保蒸气和挥发了的碳氢化合物不会在混合器里冷凝成液体。添加热的空气和/或热的氮气也有助于保持蒸气和碳氢化合物处于气相。
对被处理物质施加蒸气而产生的温度可使钻屑里存在的许多水以及随破乳剂添加于钻屑的许多水蒸发。如果这种混合物里初始存在的水太多，考虑到钻屑里存在的水，反应温度可能被降低到对有机物和水的挥发可能会有不利影响的一点，并且，最终产物中水份和/或不挥发的碳氢化合物的含量高到不希望的程度。另一方面，如果添加的水太少，则不可能使乳状液充分分解，被处理物质和处理出来的产物可能太干，从而造成起灰现象。还有，如果乳状液未被充分分解，碳氢化合物可能没有暴露于蒸气而可能仍存在于被处理的混合物中。作为一个实用的作法，可以调整例如随破乳剂添加的水量，直至达到为进行物质的最佳处理所希望的、对每千克油应施加的蒸气量。最好是随破乳剂一起加水，但也可以单独添加。在添加破乳剂之后钻屑里的水所占的比例最好是在20到40pph范围内。或者，可将破乳剂预先加热，以降低添加于混合釜的蒸气和/或热的气体的温度。
碱土最好是石灰，并且可按根据被处理物质的pH值和类型所确定的量来添加。一般地说，pH值小于10的物质需要添加较多的碱土，此外，在被处理物质包括硬的油页岩和粘土时，被处理物质可能需要在进行蒸气蒸馏之前添加碱土来对其进行预处理。砂粒一般不需要用碱土进行预处理。各种因素，包括钻屑的pH值和被处理物质的粘土含量，决定着是否需要添加碱土。碱土典型地可调理被处理物质，使其变成很小的颗粒。较小的颗粒度在承受搅拌或最好是承受高剪切条件时可使颗粒悬浮在蒸气中，从而使蒸气和被处理物质互相更有效地接触而达到更有效的蒸馏。如果愿意，可在加进第一混合釜之前，在直接加进第一混合釜与被处理物质混合之前，或者如果还用第二混合釜，在直接加进第二混合釜之前，把石灰添加于被处理物质。
添加于被处理物质的碱土的量应因情况不同而不同，一般是取决于物质中存在的碳氢化合物的量。在必要时，可按5％到25％之间的，最好是8％到15％之间的重量比，把石灰添加于钻屑。
物料状态调整(material conditioning)指的是在过程结束时被处理过的固体里的最大水份含量，并且最好是不小于重量的3％，以便于搬运和最终的处置。被处理过的固体的状态调整是本发明的另一个优点，因为与乃是容易搬运的干的粉状物的最终产物相比、初始产物的水份含量相对较高，这允许最终处置处理过的、没有作为一明显的残留物的水的固体。典型的油基钻屑的比重可被改变，例如从被处理前的约2.2到被处理后的1，1和1，2之间。在本发明的过程中，可以控制被处理过的固体的含水量以避免起灰，同时又能保持低含水量而避免需要进行处理后的附加处理方法，诸如用水或某种表面活性剂喷洒于处理过的固体，而某些现有技术的处理方法就需要这样做。
图1是油基钻屑的处理方法的流程框图，表示出蒸馏过程的各个不同步骤。钻屑10被加到混合釜12里，在此钻屑可与热量、最好是施加的蒸气相混合，以及，任选地，可与破乳剂14混合，并且可在高剪切条件下混合。混合釜12可以是被保温的、电加热的，或用热蒸气或其它传热流体作护套的形式而被加热的。任选地，可在投入第一混合釜之前把例如石灰的碱土11添加于钻屑10。可将从混合釜12出来的、被部分地处理了的钻屑导入与上述第一混合釜一样也是被保温的和/或加热的一第二混合釜18，任选地，可向其中加入蒸气20。可将经过这样处理的钻属22从第二混合釜18排放出来以作最后的处置。施加于被处理物质的蒸气可通过低压蒸气蒸馏作用足以使油以及其它挥发性有机化合物挥发。可通过蒸气收集系统和冷凝器把挥发的气体收集成冷凝物28。未冷凝的气体26可排放于大气中。如果愿意，可把冷凝物28分离成油30和水32。水可以循环使用，用于稀释破乳剂14，作为蒸气16或20的水源，或根据需要，用于控制被处理过的钻屑22中的含水量。
图2表示出本发明的一个实施例中的方法和主要设备。钻屑从料槽100开始进入这一系统并靠重力进入钻屑计量加料器102。钻屑被从加料器102送上一倾斜的链板输送机104。把未经处理的钻屑提高到将其放进第一混合釜106所需要的高度。第一混合釜106最好是包括一蒸汽塞或旋转式注入器105以禁止空气进入。任选地，可从供料斗119通过计量加料器102的计量向钻屑料槽100加入石灰，对其进行预处理，而后让它们进入第一混合釜106。可用自动计量泵112从储柜108向第一混合釜106里加入破乳剂。可根据钻屑的量按比例从蒸气源110通过阀门114加入蒸气。
在第一混合釜106里，覆盖钻屑的基质的任何粘性组分都被破乳剂和激烈的混合状态破坏，使钻屑的各个组分暴露于蒸气，这种情况在第一混合釜106里连续进行。第一混合釜106的材料和设计结构有助于禁止钻屑粘附于壁面和各个运动的零件，当然，这样的固体积聚没有严重的害处并且或许还能提供某些隔绝作用。禁止固体粘附是通过采用金属合金以及通过运动零件和钻屑的很高的切向速度来达到。一旦基质已经被打碎以及被处理物质已经被加热或蒸气处理，变性的基质可被排出而依靠重力通过溜槽116进入第二混合釜118。
可将一第二热流、最好是来自蒸气源110的蒸气加入第二混合釜118里，用阀门113控制加入量。与前面针对第一混合釜106说明的类似，第二混合釜118也可阻止固体积聚。被除去了污染物的钻屑被通过阀门121排出到倾斜的输送皮带124上并靠重力落入自卸卡车126或其它处置储器。阀门121最好是有蒸汽塞功能的转阀或其它阀门，以禁止空气进入混合釜118。如果必要，可对除去了污染物的钻屑进行进一步处理以降低其pH值。用诱导通风风机128可方便地将气体从第一或第二混合釜116/118抽出，诱导风机128可分别通过排气连接管路115和117抽出混合釜106和118里产生的气体。连接管路115和117最好是被保温的，以防止蒸气和碳氢化合物气体过早地冷凝。任选地，可通过布置为靠近混合釜的出口端的一进口(未示)吹进温度约为200℃的热空气或热氮气。逆向吹入热气体既有利于碳氢化合物的蒸发也可为水蒸气和碳氢化合物蒸气的排出提供一个气流。未冷凝气体(主要是空气和CO2)可通过管路131排放于大气。冷凝塔130可以是一个间接的热交换器，它把气体冷却成冷凝物。或者，冷凝塔130可采用某种吸收剂，例如水或一工业用碱性或胺溶液，并且可通过使气体接触流动的冷吸收剂进行直接的热交换。冷却剂循环泵132、热交换器134和收集/沉积桶136有利于蒸气冷凝。可使从冷凝气体里分离出来的水循环到蒸气发生器110(未示)，或作为一稀释剂添加于破乳剂。可将累积的不互溶的的液体诸如油或重烃定期地从桶136经管路138放出。可用空气或水或其它常用的冷却介质冷却热交换器134。
图3A是混合釜200的一壳体的立体图，它可用于第一混合釜106和第二混合釜118，它们可以有大致相同的尺寸和构造。图3B和3C分别是物料在混合釜200里的运动的示意俯视图和示意正视图。混合釜200可包括一壳体202、在混合釜200的一端的上表面的一入口204、在上表面上邻近该入口204的一排气口、在混合釜200的另一端的下表面的一排气口206以及在下表面邻近排气口206的一蒸气入口203。一对轴208纵向平行地布置在壳体202里并能以相反的方向或互补的方向转动。沿着两个轴的长度设置有许多棒形的搅拌叶轮210。可将各个搅拌叶轮布置成有理想的节距，以便为搅拌固态物料使之运动而产生最大的切变条件，棒的角度间隔较佳的是70°到80°，更加的是75°到80°。图3B和3C中的箭头表示计量的包括油基钻屑和三种添加的反应物的物料的水平和垂直运动方向。如果愿意，可在相邻的搅拌叶轮210之间设置诸挡板(未示)，混合釜的内部结构和构造材料最好是能够在受热情况下经得起由于添加无机酸和碱土所形成的处理过程中的极高pH值环境，例如应该是不锈合金钢。最好能使物质和各反应物产生三种不同的运动：(1)在垂直平面内的圆周运动；(2)直线-横向运动(U形)；以及(3)沿着混合釜的纵向的直线运动，以使进入的和出去的物料量和速度相同。
被处理物料的通过速度以及用于制造混合釜106、118的具体材料应能防止粘弹性的碳氢化合物和钻屑基质粘附于混合釜的壁面。搅拌叶轮210的端头处的运动速度，理想的是旋转线速度在2到8米/秒，在两个方向上的移动速度在2到5米/秒，尤其是在2.5到3.5米/秒。以每小时处理10公吨钻屑的混合釜为例，混合釜106、118可以各有沿着其长度方向的两根约3米长的平行的轴，轴的直径为0.4米，每根轴上有至少30个搅拌叶轮。物料在两个混合釜里的滞留时间较佳的是在100-120秒(就是每个混合釜里为50-60秒)，更加的是在80-100秒(就是每个混合釜里为40-50秒)。在为被处理物质中的污染物的蒸馏建立有利的条件方面，搅拌叶轮210的速度是关键。如果搅拌叶轮的速度太慢，就不能使被处理物质在混合釜里处于悬浮状态，受污染的颗粒物和蒸气之间就不能很好接触。如果搅拌叶轮的速度太快，对改善反应条件或被处理物质的悬浮状态没有明显的作用，但却浪费能量。
蒸馏过程要求在混合釜里激烈地搅拌钻屑。最好是在混合釜里维持高剪切条件，也就是进行充分的搅拌，以维持被处理物质处于流化状态以及避免形成紧密的团块，当然难以避免有小的饼状物贴在混合釜的内表面上。用于搅拌的能量最好是每小时处理每公吨被处理物质不超过1.5马力。例如，每小时处理30公吨受污染的钻屑需要的总功率最好是少于45马力。这种过程可在略高于大气压力的压力下进行，所以无需用压力容器。较佳的是，蒸馏可在略低于大气压力的压力下进行。混合釜200的内部结构材料最好是耐极高pH值条件下的腐蚀和高温的高镍不锈钢合金。
在本发明的一个实施例中提供了一种用于海上钻井场合的处理方法，在海上钻井情况中，可供处理装置用的立足之地是有限的，与在陆地上进行这样的处理过程相比一般可用的地方较小。为了在这样立足之地小的情况下进行作业，可以以不同的位置关系来安装两个混合釜，例如可把第一和第二混合釜安装成一上一下，而不是水平并列。水平的布置典型地用于在陆地上处理受污染的钻屑，如图4所示。而垂向的布置更典型地适用于海上钻井平台和可供利用之地较小的其它场合，如图5所示。例如，在图5中，第二混合釜118设置在第一混合釜106的正下方。
图5中的固态物质料斗140和144最好是能形成一气阻的旋转式送料器，以禁止空气进入混合釜106、118，如果有空气进去会降低混合釜的温度。或者，可以用一弹簧偏置的挡板禁止空气进入这种系统。
这套设备可以安装成永久性的，或对于临时性的应用则安装成诸移动式单元或模块。如果愿意，可将这套设备安装在平板车上，以便于从一个工作现场移动到另一个现场。除混合釜之外，为了被处理物料的搬运和计量，可能需要其它外围或辅助设备。这些设备可包括不同类型的料斗、箱柜、送料计量装置、泵和输送机，此外还有控制设备。处理过程可以是连续的，以达到系统的最高效率，降低能耗以及降低处理费用。可将这种过程搞成自动化的，以确保过程控制的一致性。
例子：
对受油基钻井泥浆污染的钻屑进行处理的方法和装置作了试验。钻屑的含油量约为13％以及pH值约为11.0。在环境温度下向串联布置的两个混合釜以900公斤/小时(2000磅/小时)(15公斤/分钟；30磅/分钟)的流量供给钻屑并进行连续处理，每个混合釜的容量约为200升(40加仑)，两个平行的轴的长度约为2米(5英尺)，直径为0.2米(0.7英尺)，每个轴上有25个搅拌叶轮，搅拌叶轮端头的线速度至少是3米/秒(7英尺/秒)。钻屑在每一混合釜里的滞留时间约为80秒。以约30磅/英寸2(200Kpa)的压力和2公斤/分钟(4磅/分钟)的流量向第一混合釜的、邻近于出口的进口吹入蒸气，并将第一混合釜里的温度维持为使靠近出口处的温度高于100℃(212)。以2公斤/分钟(磅/分钟)的一流速把一第二蒸气流连续地导入第二混合釜，并将第二混合釜的出口温度维持为高于100℃(212)。在建立了稳定的工作状态之后，以20公斤/分钟(40磅/分钟)的一流速从固态物质排出口回收被处理了的钻屑，其呈不起灰的粉状，按重量比其中的固态物质含量约为85％、碳氢化合物含量低于3000ppm、水含量约为3％。用诱导通风风机以150公斤/分钟(300磅/分钟)的一流速从邻近第一和第二混合釜的进口的地方回收蒸气，蒸气包括约25％重量的碳氢化合物和约75％重量的蒸气。将蒸气冷凝，碳氢化合物的回收量是2公斤/分钟(4磅/分钟)，水的回收量是2公斤/分钟(4磅/分钟)；以及在加进热空气的情况中放掉的未冷凝气体的流量是7公斤/分钟(15磅/分钟)。

Claims (38)

1.一种用于除去包括油污染物的物质中的碳氢化合物的蒸气蒸馏方法，该方法包括以下步骤：
(a)用一种有机破乳剂预处理所述物质；
(b)用一传热介质加热被预处理了的物质而使油蒸发；
(c)回收蒸发了的油；
(d)回收被处理了的、含油量降低的物质。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物质加热包括直接传热。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括把所述传热介质混合于所述物质。
4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述传热介质包括蒸气。
5.如权利要求1-4中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述传热介质包括空气或氮气。
6.一种用于除去包括油污染物的物质中的碳氢化合物的蒸气蒸馏方法，该方法包括以下步骤：
(a)用一第一蒸气流激烈地混合所述物质以使其中的油蒸发；
(b)回收用蒸气蒸发的油；以及
(c)回收被处理了的、含油量降低的物质。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，它还包括用一第二蒸气流混合从步骤(a)得到的被处理了的物质并进行搅拌以使残留的油进一步蒸发，以及回收基本上无油的固态产物。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，它还包括：
连续地把所述物质导入一第一混合釜的一进口端，该第一混合釜具有至少一根在其壳体里沿纵向设置的可转动的轴和沿着该轴间隔地设置的许多搅拌叶轮；
如果所述物质的含水量低于重量比的20％或含油量高于重量比的30％，就在邻近于所述进口端的一第一位置把有机破乳剂连续地导入所述第一混合釜；
在邻近于所述第一混合釜的出口端的一第二位置把一第一蒸气流连续地导入所述第一混合釜；以及
使所述第一混合釜的所述至少一根轴转动，以连续地保持所述第一混合釜里的高剪切条件并排出被处理了的、基本上无油的固态物质。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
把从所述第一混合釜出来的被处理固态物质连续地导入一第二混合釜的一进口端，该第二混合釜具有至少一根在其壳体里沿纵向设置的可转动的轴和沿着该轴间隔地设置的许多搅拌叶轮；
在邻近于所述第二混合釜的出口端的一位置把一第二蒸气流连续地导入所述第二混合釜；以及
使所述第二混合釜的所述至少一根轴转动，以连续地保持所述第二混合釜里的高剪切条件并连续地从所述第二混合釜的所述出口端排出被处理了的固态物质，其中所述固态物质是基本上无油的。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述物质在所述第一混合釜里的滞留时间不超过100秒。
11.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述物质在所述第一混合釜里的滞留时间不超过50秒。
12.如权利要求8-11中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它还包括回收所述第一混合釜里产生的蒸气、冷凝回收的蒸气以及放掉未冷凝气体。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，它还包括回收所述第一和第二混合釜里产生的蒸气、洗涤回收的蒸气以及把回收的蒸气中的未冷凝气体排放于大气中。
14.如权利要求8-13的任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述蒸气从所述混合釜出来经过保温的诸塔进入一冷凝塔。
15.如权利要求8-14中任一权利要求所述的方法，其特征在于，使通过冷凝回收的水回到蒸气源。
16.如权利要求9或13所述的方法，其特征在于，所述物质在所述第二混合釜里是被流化了的。
17.如权利要求6-16中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它还包括在步骤(a)中进行混合之前用有机破乳剂浸透所述物质。
18.如权利要求1-5或17中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述破乳剂包括有机酸或触媒盐。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述破乳剂包括烷基磺酸、芳基磺酸、烷基芳基磺酸、芳基代烷基磺酸、或它们的混合物。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述破乳剂包括烷基苯磺酸。
21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述破乳剂包括十二烷基苯磺酸。
22.如权利要求1-21中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述在步骤(a)中进行的混合是在高剪切条件下进行的。
23.如权利要求1-22中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述物质包括钻井钻屑。
24.如权利要求1-23中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述物质包含不超过10％重量比的油。
25.如权利要求1-24中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述物质是被流化了的。
26.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述钻井钻屑包括受油污染的粘土。
27.如权利要求23-26所述的方法，其特征在于，所述钻井钻屑污染有油基钻井泥浆。
28.如权利要求17-21中任一权利要求所述的方法，其特征在于，按0.5到5份所述破乳剂对100份所述物质的重量比率把两者混合起来。
29.如权利要求1-28中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它还包括用碱土使所述物质成为胶状。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述碱土包括石灰。
31.如权利要求29或30所述的方法，其特征在于，在把所述物质导入所述第一混合釜之前把所述碱土添加于所述物质。
32.如权利要求1-31中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它还包括用无机酸使所述物质成为胶状。
33.如权利要求17-21中任一权利要求所述的方法，其特征在于，按1到1.5份所述破乳剂对100份所述钻井钻屑的重量比率把两者混合起来。
34.一种用于处理受油污染的钻井钻屑的方法包括：
连续地把所述钻井钻屑导入一第一混合釜的一进口端，该第一混合釜具有至少一根在其壳体里沿纵向设置的可转动的轴和沿着该轴间隔地设置的许多搅拌叶轮；
连续地把一第一蒸气流从邻近于所述第一混合釜的出口的一位置导入所述第一混合釜；
使所述第一混合釜的所述至少一根轴转动，以连续地保持所述第一混合釜里的高剪切条件并排出一中间固态物质；
连续地把所述中间固态物质导入一第二混合釜的一进口端，该第二混合釜具有至少一根在其壳体里沿纵向设置的可转动的轴和沿着该轴间隔地设置的许多搅拌叶轮；
在邻近于所述第二混合釜的出口端的一位置连续地把一第二蒸气流导入所述第二混合釜；
使所述第二混合釜的所述至少一轴转动，以保持所述第二混合釜里的高剪切条件并连续地从所述第二混合釜的出口端排出固态物质，其中，所述固态物质的含油量低于3000ppm；
回收从所述第一和第二混合釜出来的蒸气；
冷凝所述回收的蒸气中的液体并排放未冷凝的蒸气。
35.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述第一和第二混合釜里的轴上的搅拌叶轮以2-8米/秒的线速度转动。
36.一种用于处理一受油污染的物质的装置包括：
用于以蒸气混合所述物质并搅拌以使其中的油蒸发的装置；
用于从所述混合装置回收用蒸气蒸发的油的装置；
用于从所述混合装置回收被处理了的、含油量降低了的物质的装置。
37.一种用于处理一受油污染的物质的装置包括：
用于以一有机的破乳剂预处理所述物质的装置；
用于以一传热介质加热所述被预处理了的物质以使油蒸发的装置；
用于从所述加热装置回收蒸发的油的装置；以及
用于从所述加热装置回收被处理了的、含油量降低了的物质的装置。
38.一种用于处理一受油污染的物质的装置包括：
一第一反应釜，它包括一壳体，该壳体的一第一端有一进口以及相反的一端有一出口，所述第一反应釜具有至少一根沿着所述壳体的纵向设置的可转动的轴以及沿着所述至少一根轴间隔地设置的许多搅拌叶轮；
一第二反应釜，它包括一壳体，该壳体的一第一端有一进口以及相反的一端有一出口，所述第二反应釜具有至少一根沿着所述壳体的纵向设置的可转动的轴以及沿着所述至少一根轴间隔地设置的许多搅拌叶轮；
一蒸气源，它用于从邻近于所述第一反应釜的出口的一位置把蒸气导入所述第一反应釜以及从邻近于所述第二反应釜的一出口的一位置把蒸气导入所述第二反应釜；
一第一送料器，它用于连续地把所述物质导入所述第一反应釜的进口；
一送料槽，它用于连续地把反应产物从所述第一反应釜的出口送入所述第二反应釜的进口；
一第二送料槽，它用于连续地从所述第二反应釜的一出口取出反应产物；
一蒸气收集系统，它用于回收从所述第一和第二反应釜出来的气体；
一冷凝器，它用于冷凝从所述蒸气收集系统出来的气体中的液体并产生未冷凝的气体流；以及
一排气口，它用于排出未冷凝的气体。
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