WO2023272802A1 - 一种高盐含油污泥裂解装置和方法 - Google Patents
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Definitions
- the secondary cracker is used to perform secondary cracking on the mixed steam formed after the primary cracking to obtain flammable low molecular substances
- a sludge propeller is provided on the side of the first-stage pyrolysis machine close to the material distributing mechanism, and a slag ejector is provided on the side opposite to the sludge propeller.
- the non-condensable gas separated by the oil-gas-water purification separator is connected to the purification mechanism, and the purification mechanism includes: a first purification tank, a second purification tank, and a cracked gas constant pressure storage cabinet;
- the slag extractor is connected with a slag spiral and a finned air-cooled spiral, the slag extractor communicates with the pretreatment mixer through the slag spiral, and the slag extractor communicates with the pretreatment mixer through the finned air-cooled spiral.
- the cold spiral connects the dry slag silo.
- the cracked gas constant pressure storage tank is in communication with the burner.
- a high-temperature thermal field is formed around, and the organic matter is cracked and reacted with water vapor in the sludge to generate combustible substances, mainly hydrocarbons, carbon monoxide, hydrogen, etc., which enter the burner through separation and purification to achieve harmlessness and provide energy for the cracking equipment; at the same time , the content of organic matter in the residue after treatment in the present invention is low, and the salts in the residue can be dissolved by washing with water, and the valuable salts can be recovered by evaporation and crystallization, so that the residue can be turned into solid waste, and the purpose of resource utilization can be achieved.
- combustible substances mainly hydrocarbons, carbon monoxide, hydrogen, etc.
- Fig. 1 shows the structural representation of the high-salt oily sludge cracking device in the embodiment of the present invention
- Ceramic and high-temperature alloy composite materials are used in the moving part of the equipment that is in contact with the material to improve the high-temperature wear-resistant and corrosion-resistant properties of the equipment;
- the heating part is made of alloy material and sprayed with amorphous material.
- the high-salt oily sludge 1 is broken into sludge blocks below 30 mm by the tearing machine 2 and enters the sludge pretreatment mixer 3.
- the The material screw 4 conveys the material distributing mechanism 5, and the material distributing mechanism 5 sends the oily sludge oil evenly to the primary pyrolysis machine 7, and the sludge propeller 6 pushes the sludge forward and continuously renews the surface.
- the natural gas burns through the burner 8 to heat the radiant heating tube 10, and the radiant heating tube 10 generates radiant heat to radiately heat the oil sludge.
- the non-condensable gas separated by the oil-gas-water purification separator 23 is purified and treated by the secondary purification tank 17, and then sent to the cracked gas constant pressure storage cabinet 19 through the gas compressor 18 after the treatment, and the purified non-condensable gas is mixed with natural gas into the The combustor 8 is discharged up to the standard after combustion.
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Abstract
一种高盐含油污泥裂解装置和方法，采取渣料回流对高盐含油污泥进行预处理，保证了裂解传热和出料系统稳定性，回流渣料采用裂解后高温渣料，既回收余热又将高盐含油污泥加热软化，使高盐含油污泥更容易与渣料完全混合；通过一级裂解和二级裂解对高盐含油污泥进行处理，将一级裂解温度控制在500℃以下，有机物完全裂解碳化，盐类不产生熔融状态；在一级裂解基础上增加二级裂解，形成高温热场，有机物裂解并与水蒸汽反应生成可燃物质，分离净化后进行燃烧，实现无害化，为裂解装置提供能源。
Description
本发明属于含油污泥处理技术领域，特别涉及一种高盐含油污泥裂解装置和方法。
高盐含油污泥(以下简称“废盐”)主要产生于农药中间体、药物合成、石油炼油和印染等工业生产过程以及固液分离、溶液浓缩结晶及污水处理等过程，具有种类繁多、成分复杂、来源众多、处理成本高、环境危害大等特点。2016年，《国家危险废物名录》把多种生产过程中的蒸馏和反应残余物、废母液与反应罐及容器清洗废液等废弃物正式列入危险废物名录。近年来，我国废盐产生量不断增加，预计年产生量超过500万吨，其中农药占30％，精细化工占15％，医药占10％，其他占45％。目前，废盐普遍实行企业建库集中暂存的方式进行处理，但如何对其进行彻底的无害化资源化处理与处置已成为一个亟待解决的现实问题，得到社会各界的广泛关注。
现有废盐的末端处理技术主要为填埋、焚烧和无害化综合利用，填埋是将废盐经过混凝土等固化后，按照填埋技术规范送入刚性填埋场进行卫生填埋处置。焚烧是将废盐加热到1100℃，无机盐熔融流入炉底，经冷却后回收，有机物在高温下挥发和分解。由于废盐熔点区间波动大，在焚烧处理过程中极易发生结渣、结块等不利现象，影响工艺稳定性。一些临海国家采取废盐无害化处理后倾倒入海洋，但在我国大部分地区不具备实施条件。在此背景下，废盐的无害化资源化综合利用成为废盐的必然出路， 而制约其资源化大规模发展的因素主要为废盐中有机物的去除。
传统高盐含油污泥处置技术中，热解吸法具有减容效果明显、可回收原油及固化重金属污染等优点，但由于设备结构、加热方式存在的技术问题，目前，仅能处理经过预处的低组分油类物质含量高、不含或少含重组分、水分和重金属含量低的高盐含油污泥，并且处理后油污泥残渣含油高，还需要采用其他方式协同处理。
本工艺处理后残渣有机物含量低，可以通过水洗溶解残渣中的盐类，蒸发结晶回收有价值盐类，使残渣变为固体废物，达到资源化利用目的。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种高盐含油污泥裂解装置，所述装置包括：布料机构、裂解机构、分离机构、净化机构，所述分离机构与所述裂解机构相连通，所述净化机构与所述分离机构相连通；
其中，所述裂解机构包括一级裂解机、二级裂解机、辐射加热管，所述一级裂解机和所述二级裂解机相连通，所述一级裂解机和所述二级裂解机内均设置有所述辐射加热管，所述辐射加热管内设置有燃烧器；
所述一级裂解机用于对高盐含油污泥进行一级裂解，将所述高盐含油污泥内的有机物裂解、蒸发、碳化形成碳化渣料；
所述二级裂解机用于对所述一级裂解后形成的混合蒸汽进行二级裂解，得到可燃性低分子物质；
所述一级裂解机上靠近所述布料机构一侧设置有污泥推进器，与所述污泥推进器相对一侧设置有出渣器。
进一步的，所述二级裂解机上设置有管道清洁喷射器，所述管道清洁喷射器与所述分离机构相连通，所述分离机构包括：油气水净化分离器、油水分离器；
所述油气水净化分离器分别与所述管道清洁喷射器和所述油水分离器 相连通，所述油水分离器还通过热交换器与所述油气水净化分离器循环连通。
进一步的，所述油气水净化分离器分离出非冷凝气与所述净化机构相连通，所述净化机构包括：第一净化罐、第二净化罐、裂解气恒压贮柜；
非冷凝气依次经过所述第一净化罐和所述第二净化罐并通过燃气压缩机进入到裂解气恒压贮柜。
进一步的，所述出渣器上连接渣料螺旋和翅片风冷螺旋，所述出渣器通过所述渣料螺旋与预处理混合器相连通，所述出渣器通过所述翅片风冷螺旋连接干渣料仓。
进一步的，所述装置还包括撕裂机，高盐含油污泥依次经过所述撕裂机处理，撕裂后的高盐含油污泥和部分渣料经过所述预处理混合器混合，混合后的高盐含油污泥通过进料螺旋进入所述布料机构。
进一步的，所述装置内设置有VOC引风机，所述翅片风冷螺旋上设置有离心鼓风机，所述VOC引风机与所述离心鼓风机相连通，VOC依次经过所述VOC引风机、所述离心鼓风机、所述翅片风冷螺旋进入所述燃烧器。
进一步的，所述裂解气恒压贮柜与所述燃烧器相连通。
本发明还提供一种高盐含油污泥裂解方法，所述方法包括：
对高盐含油污泥进行一级裂解，将所述高盐含油污泥内的有机物裂解、蒸发、碳化形成碳化渣料；
对所述一级裂解后形成的混合蒸汽进行二级裂解，得到可燃性低分子物质。
进一步的，所述一级裂解和所述二级裂解均采用辐射加热方式。
本发明的高盐含油污泥裂解装置和方法，采取渣料回流对高盐含油污泥进行预处理，保证了裂解传热和出料系统稳定性，回流渣料采用裂解后高温渣料，既回收余热又将油污泥加热软化，使污泥更容易与渣料完全混合；同时，本发明通过一级裂解和二级裂解对高盐含油污泥进行处理，将 一级裂解温度控制在500℃以下，有机物完全裂解碳化，同时盐类不产生熔融状态，有利于减少物料排出系统运行；在一级蒸发裂解基础上增加二级裂解工艺，二级裂解加热体为1000℃高温热管，在其周围形成一个高温热场，有机物裂解并与污泥中水蒸汽反应生成可燃物质，主要为碳氢化合物、一氧化碳、氢气等，通过分离净化进入燃烧器实现无害化，为裂解设备提供能源；同时，本发明处理后残渣有机物含量低，可以通过水洗溶解残渣中的盐类，蒸发结晶回收有价值盐类，使残渣变为固体废物，达到资源化利用目的。
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。
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的高盐含油污泥裂解装置结构示意图；
图2示出了图1中A部分裂解机构放大图；
图3示出了图1中B部分分离机构放大图。
图中，1-高盐含油污泥，2-撕裂机，3-预处理混合器，4-进料螺旋，5-布料机构，6-污泥推进器，7-一级裂解机，8-燃烧器，9-二级裂解机，10-辐射加热管，11-出渣器，12-管道清洁喷射器，13-翅片风冷螺旋，14-渣料螺旋，15-干渣料仓，16-离心鼓风机，17-第二净化罐，18-燃气压缩机，19-裂解气恒压贮柜，20-第一净化罐，21-回收油贮存罐，22-VOC引风机，23-油气水净化分离器，24-第一循环水泵，25-油水分离器，26-热交换器，27- 冷却塔，28-第二循环水泵。
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。
高盐含油污泥有机物的化学性质与普通油污泥有机物化学性质没有本质的区别，仅仅是含盐量多少差异。由于含盐量高造成对热裂工艺设备腐蚀性及超高温状态下盐分发生的物理变化，优化设备防腐性，选用耐腐蚀材料，控制裂解温度，优化设计工艺，在现有油污泥裂解设备基础上实现高盐含油污泥裂解处理，无论从技术上和实际工程应用是完全可行的，本发明从含油污泥处理装置的角度出发，对高盐含油污泥进行处理。
由于高盐含油污泥有机物成分复杂，在低温条件下为固体物，100℃条件下为液态物，裂解过程中容易流动，与设备接触易挂壁结焦成块，影响裂解传热和出料系统稳定性，根据实验采取渣料回流或掺入渣灰可以有效解决这一问题，回流渣料采用裂解后高温渣料，既回收余热又将油污泥加热软化，使污泥更容易与渣料完全混合。高温渣料与污泥相混合包裹隔离，在加热过程中无法形成熔流状态。掺入料与块状物料统一破碎进入裂解设备。本发明实施例中通过设置预处理混合器3，将高盐含油污泥与渣料进行混合。
控制一级裂解温度500℃以下，有机物完全裂解碳化，同时盐类不产生熔融状态，有利于减少物料排出系统运行。
高盐含油污泥有机物具有复杂性，部分含有有毒致病物，在裂解过程中有机物碳化的同时也有蒸发分解过程，这部分物质无法有效去除和回收就可能产生新的污染，由于高盐油污泥裂解温度必须在盐的熔点以下，否 则会在裂解设备内形成熔融状态，影响设备运行，一般控制在500℃以下，在此温度条件下，有机物不能完全分解和无害化，特别高盐油污泥一般都含有苯环结构，必须在800℃才能完全分解，部分有机物具有水溶性，分子结构不完全破坏，在后序处理过程中，与管道喷射清洗水混后成为污染物进入污水处理工艺中，成为新的污染源。根据高盐含油污泥特殊性，在一级蒸发裂解基础上增加二级裂解工艺，二级裂解加热体为1000℃高温热管，在其周围形成一个高温热场，有机物裂解并与污泥中水蒸汽反应生成可燃物质，主要为碳氢化合物、一氧化碳、氢气等，通过分离净化进入燃烧器实现无害化，为裂解设备提供能源。
同时，本发明装置中针对高盐含油污泥裂解过程中产生的腐蚀问题，还采取如下方式：
对于酸性污泥采取投加部分石灰进行中和处理；
裂解设备内与物料非接触部分采用耐酸碱高温浇铸料浇注；
设备内与物料接触运动部分采用陶瓷和高温合金复合材料，提高设备高温耐磨耐腐蚀性；
加热部件采用合金材料，并喷涂非晶材料。
图1示出了本发明实施例中的高盐含油污泥裂解装置结构示意图，图1中，装置包括：布料机构、裂解机构(图1中A)、分离机构(图1中B)、净化机构；
其中，图2示出了图1中A部分裂解机构放大图，裂解机构包括一级裂解机7、二级裂解机9、辐射加热管10，一级裂解机7和二级裂解机9相连通，9一级裂解机7和二级裂解机9内均设置有辐射加热管10，辐射加热管10内设置有燃烧器8；一级裂解机7上靠近布料机构一侧设置有污泥推进器6，与污泥推进器6相对一侧设置有出渣器11。出渣器11上连接渣料螺旋14和翅片风冷螺旋13，出渣器11通过渣料螺旋14与预处理混合器3相连通，出渣器11通过翅片风冷螺旋13连接干渣料仓15；高盐含油污 泥依次经过撕裂机2处理，撕裂后的高盐含油污泥和部分渣料经过预处理混合器3混合，混合后的高盐含油污泥通过进料螺旋4进入布料机构。
具体的，高盐含油污泥1经撕裂机2破碎成30mm以下污泥块进入污泥预处理混合器3，在预处理混合器3中，污泥与回流渣料均匀混合后，经进料螺旋4输送布料机构5，布料机构5将油污泥油均匀送入一级裂解机7，污泥推进器6将污泥推动前进并表面不断更新。天然气通过燃烧器8燃烧加热辐射加热管10，辐射加热管10产生辐射热对油污泥进行辐射加热，一裂解机内7温度控制在500℃以下，油污泥内有机物裂解、蒸发、碳化形成碳化渣料，达到有机物无害化的目的。油污泥内有机物及水分在一级裂解机7内裂解、蒸发形成混合蒸汽，混合蒸汽进入二级裂解机9进一步加热进行裂解反应，在辐射加热管10周边热场作用下，分解为可燃性低分子物质，有利于能源回收。
具体的，碳化渣料通过出渣器11分离出一级裂解机7，部分渣料通过保温的渣料螺旋14回流到预处理混合器3与新进入的高盐含油污泥混合，部分碳化渣料通过翅片风冷螺旋13冷却后进入干渣料仓15。
图3示出了图1中B部分分离机构放大图，图3中，二级裂解机9上设置有管道清洁喷射器12，管道清洁喷射器12与分离机构相连通，分离机构包括：油气水净化分离器23、油水分离器25；油气水净化分离器23分别与管道清洁喷射器12和油水分离器25相连通，油水分离器25还通过热交换器26与油气水净化分离器23循环连通。
具体的，二级裂解机9内混合蒸汽通过管道清洁喷射器12导出，在循环水作用下进行降温、清洗后进入油气水净化分离器23进行油气气液二相分离。分离后油水液态物质在第一循环水泵24作用下，部分油水循环到管道清洁喷射器12，部分油水进入油水分离器25进行油水分离。分离出的油进入回收油贮存罐21贮存。分离出的水部分进入污水处理厂处理，部分经热交换器26降温进入油气水净化分离器23循环使用。热交换器26换热水 经冷却塔27降温后并在第二循环水泵28的作用下循环使用。
图1中，油气水净化分离器23分离出非冷凝气与净化机构相连通，净化机构包括：第一净化罐20、第二净化罐17、裂解气恒压贮柜19；非冷凝气依次经过第一净化罐20和所述第二净化罐17并通过燃气压缩机18进入到裂解气恒压贮柜19，裂解气恒压贮柜19与燃烧器8相连通，裂解气恒压贮柜19与燃烧器8相连通。
具体的，油气水净化分离器23分离出的非冷凝气经二级净化罐17净化处理，处理后经燃气压缩机18送入裂解气恒压贮柜19，净化后非冷凝气与天然气混合进入燃烧器8燃烧后达标排放。
具体的，装置内设置VOC引风机22(VOC：挥发性有机化合物)，翅片风冷螺旋13上设置有离心鼓风机16，VOC引风机22与离心鼓风机16相连通，VOC依次经过VOC引风机22、离心鼓风机16、翅片风冷螺旋13进入燃烧器8。
具体的，油水分离器25、污泥预处理混合器3及车间的VOC经VOC引风机22抽吸后送入燃烧器8的离心鼓风机16，经离心鼓风机16送入燃烧器8燃烧，燃烧温度达到1400℃，实现无害化处理；离心鼓风机16将空气加压送入翅片风冷螺旋13冷却碳化渣料，加热后空气送入燃烧器8使用。
本发明的高盐含油污泥裂解装置和方法，采取渣料回流对高盐含油污泥进行预处理，保证了裂解传热和出料系统稳定性，回流渣料采用裂解后高温渣料，既回收余热又将油污泥加热软化，使污泥更容易与渣料完全混合；同时，本发明通过一级裂解和二级裂解，将一级裂解温度控制在500℃以下，有机物完全裂解碳化，同时盐类不产生熔融状态，有利于减少物料排出系统运行；在一级蒸发裂解基础上增加二级裂解工艺，二级裂解加热体为1000℃高温热管，在其周围形成一个高温热场，有机物裂解并与污泥中水蒸汽反应生成可燃物质，主要为碳氢化合物、一氧化碳、氢气等，通过分离净化进入燃烧器实现无害化，为裂解设备提供能源。
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 (9)
- 一种高盐含油污泥裂解装置，其特征在于，所述装置包括：布料机构、裂解机构、分离机构、净化机构，所述分离机构与所述裂解机构相连通，所述净化机构与所述分离机构相连通；其中，所述裂解机构包括一级裂解机、二级裂解机、辐射加热管，所述一级裂解机和所述二级裂解机相连通，所述一级裂解机和所述二级裂解机内均设置有所述辐射加热管，所述辐射加热管内设置有燃烧器；所述一级裂解机用于对高盐含油污泥进行一级裂解，将所述高盐含油污泥内的有机物裂解、蒸发、碳化形成碳化渣料；所述二级裂解机用于对所述一级裂解后形成的混合蒸汽进行二级裂解，得到可燃性低分子物质；所述一级裂解机上靠近所述布料机构一侧设置有污泥推进器，与所述污泥推进器相对一侧设置有出渣器。
- 根据权利要求1所述的高盐含油污泥裂解装置，其特征在于，所述二级裂解机上设置有管道清洁喷射器，所述管道清洁喷射器与所述分离机构相连通，所述分离机构包括：油气水净化分离器、油水分离器；所述油气水净化分离器分别与所述管道清洁喷射器和所述油水分离器相连通，所述油水分离器还通过热交换器与所述油气水净化分离器循环连通。
- 根据权利要求2所述的高盐含油污泥裂解装置，其特征在于，所述油气水净化分离器分离出非冷凝气与所述净化机构相连通，所述净化机构包括：第一净化罐、第二净化罐、裂解气恒压贮柜；非冷凝气依次经过所述第一净化罐和所述第二净化罐并通过燃气压缩机进入到裂解气恒压贮柜。
- 根据权利要求1所述的高盐含油污泥裂解装置，其特征在于，所述出渣器上连接渣料螺旋和翅片风冷螺旋，所述出渣器通过所述渣料螺旋与预 处理混合器相连通，所述出渣器通过所述翅片风冷螺旋连接干渣料仓。
- 根据权利要求4所述的高盐含油污泥裂解装置，其特征在于，所述装置还包括撕裂机，高盐含油污泥依次经过所述撕裂机处理，撕裂后的高盐含油污泥和部分渣料经过所述预处理混合器混合，混合后的高盐含油污泥通过进料螺旋进入所述布料机构。
- 根据权利要求4所述的高盐含油污泥裂解装置，其特征在于，所述装置内设置有VOC引风机，所述翅片风冷螺旋上设置有离心鼓风机，所述VOC引风机与所述离心鼓风机相连通，VOC依次经过所述VOC引风机、所述离心鼓风机、所述翅片风冷螺旋进入所述燃烧器。
- 根据权利要求3所述的高盐含油污泥裂解装置，其特征在于，所述裂解气恒压贮柜与所述燃烧器相连通。
- 一种高盐含油污泥裂解方法，其特征在于，所述方法包括：对高盐含油污泥进行一级裂解，将所述高盐含油污泥内的有机物裂解、蒸发、碳化形成碳化渣料；对所述一级裂解后形成的混合蒸汽进行二级裂解，得到可燃性低分子物质。
- 根据权利要求8所述的高盐含油污泥裂解方法，其特征在于，所述一级裂解和所述二级裂解均采用辐射加热方式。
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