CN101838094B

CN101838094B - 一种油田含油污泥微波热解资源化处理方法及装置

Info

Publication number: CN101838094B
Application number: CN2009102302490A
Authority: CN
Inventors: 侯影飞; 张建; 祝威; 桂召龙; 王利君; 尚明华; 王玉江; 孙建成; 李毅; 董健; 王田丽
Original assignee: Shengli Engineering Construction Group Co Ltd
Current assignee: China Petrochemical Corp; Sinopec Oilfield Service Corp; Sinopec Petroleum Engineering Corp
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2029-11-13
Also published as: CN101838094A

Abstract

一种油田含油污泥微波热解资源化处理方法及装置，将含油污泥送入微波加热的密闭反应器中，在温度200-900℃下进行热解处理，将热解处理产生的油气水进行回收，再利用，热解后的残渣作路基材料或利用硝酸或利用NaOH碱进行改性，改性后的残渣做吸附材料。本发明实施后，可以回收含油污泥中的75％以上的原油，可节省1000元/t的污染费，社会经济效益显著，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种油田含油污泥微波热解资源化处理方法及装置

一、技术领域

本发明涉及一种油田含油污泥微波热解资源化处理方法及装置，该方法适用于油田炼化生产与污水处理系统产生的含油污泥等废物的减量化、资源化与无害化处理。

二、背景技术

随着国内油田的不断开发，采出污水量急剧增加，由之产生的污泥量也急剧增加，其总量已达100万吨/年以上，仅胜利油田污泥产量即达12万吨/年左右，这些污泥不仅含油，而且含有各种油由助剂成分，这些成分的存在造成清洗、生物降解等工艺处理效果较差，自然条件下完全分解需要上百年时间，不仅直接占用土地与空间，而且严重污染了空气、土壤和地下水，在一定程度上制约了国内油田生产的发展。随着国家环保法规标准的要求不断提高，环保执法力度不断加大，含油污泥的污染控制与资源化利用，已成为困扰石油行业的难题。因此，研究开发一种既能消除含油污泥对环境的危害又能回收能源和资源的技术是油田的迫切需要。随着天然资源的短缺和固体废物排量的激增，许多国家把固体废物作为“资源”积极开展综合利用，固体废物已逐渐成为可开发的“再生资源”，污泥资源化利用也将是其今后最终处置的根本方式。

含油污泥的处理方法很多，主要分为物理化学法和生物法。物理化学法是通过物理或化学作用使得油泥得到处理或净化的过程。主要包括：焚烧法、浓缩干化法、固化作用/稳定化作用法、浮选除油法、添埋法、热熔玻璃化法、超临界法、隔离/控制法、淋滤冲洗法、汽提法、化学氧化法、光降解法、溶剂萃取法、溶剂-声波处理法等。

1.焚烧法

该方法主要在欧洲使用，可实现彻底无害化，但运行费用非常高，含油污泥中原油资源的利用率较低。虽然国内炼厂建成了几套装置，但均难以正常运行。

2.生物法。

生物处理油泥过程以其处理效果理想、处理和操作成本较低等优越性，逐步受到人们的青睐。由于各国特别是美国发现长期使用该法对大气、地下水有潜在的危险，目前已经限制使用。国内大庆油田、西北各油田主要采用该法，也存在成本高、分解速度慢的问题。

3.浓缩干化法

该工艺是一种传统的处理工艺，适合于含水率较高的含油污泥。该工艺的优点是基建投资少和运转费用低，操作简单，因此对高含水污泥目前国内油田多采用该工艺。

4.固化作用/稳定化作用法。

该方法是通过投加化学试剂使含油污泥形成具有完整结构的坚硬块状物，从而增强含油污泥的可控性，减少了含油污泥对周围环境的作用。固化作用/稳定化作用的不足之处是堆放场地过大，并且随着时间的推移，污染物可能会再度污染环境。

5.热解法

5.1高温裂解

高温裂解技术是指含油污泥在绝氧的条件下加热到一定温度(一般为450℃左右，甚至更高)，使烃类物质在复杂的水合和裂化反应中分离出来，并冷凝回收。丹麦的RUGSGO公司业绩比较突出，其技术已经在壳牌、BP等大石油公司成功应用。随着各国对含油污泥处置指标的进一步严格，该工艺作为一种处置彻底、速度快的污泥处理方法，将成为含油污泥处理的重要方式之一。

5.2低温热解

德国1982年率先开始污泥低温热解制油的实验研究。污泥低温热解是一个正在发展的新的能量回收型污泥处理技术，1999年8月第一套污泥低温热解制油工业化装置在澳大利亚成功运行。目前，国外炼油厂开发了许多种热解工艺，主要有Heuer等开发的包含低温(107～204℃)-高温(357～510℃)加热蒸发-冷凝的含油污泥处理工艺(已在欧洲多个国家申请了专利)。挪威一石油公司和一投资商合作，开发了TermTech热解工艺。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种油田含油污泥微波热解资源化处理方法及装置，在于经济有效的解决油田炼化生产与污水处理系统产生的含油污泥的资源化处理与利用问题，为油田炼化生产过程的环境保护与清洁生产提供配套技术支持。

一种油田含油污泥微波热解资源化处理方法，其特征在于将含油污泥送入微波加热的密闭反应器中，在温度200-900℃下进行热解处理，将热解处理产生的油气水进行回收，再利用，热解后的残渣路基材料或利用硝酸或利用NaoH碱进行改性，改性后的残渣做吸附材料。

处理残渣含油范围在0.2％-0.29％状态下：

a、利用硝酸作改性剂，硝酸浓度45％，残渣与硝酸的质量配比为4.5-4.8∶1，活化时间为3.5h-4h，改性后的残渣对苯酚的吸附性能为饱和吸附量是60.12mg/g-64.3mg/g。

b、利用碱NaOH₃作改性剂，碱浓度30％-32％，残渣与碱的质量份数配比为2-2.5∶1活化温度140℃-150℃，活动时间2.5h-3h，改性后的残渣对苯酚的及附性能为饱和吸附量是47.04-45mg/g。

一种油田含油污泥微波热解资源化处理装置，主要由控制台、炉体、陶瓷坩锅、微波箱体和设备主体组成，其特征在于设备主体设为矩形同，主体中上部设有矩形炉体，矩形炉体中部设有一个矩形微波箱体，在炉体环周面的上部和下部设有若干个微波馈入口，微波馈入口上固定有微波源，微波源与设在下方的微波电源相联；在微波箱体内周横向上设有若干层支撑，支撑上放置有若干个陶瓷坩锅，在微波箱体上端设有带弧形顶的微波箱体盖，二者之间用快速连接螺栓连接，在微波箱体盖上设有压力传感器、温度传感器、泄压保护阀和出气口，在微波箱底设有一个导入气进口，进口处设有一个电磁阀；微波电源、微波源、电磁阀、温度传感器和压力传感器与控制台的控制电路相联。

微波箱体由不锈钢制成，内表镶有石英玻璃层。

控制柜部分采用电气自动化PIC控制，控制屏采用彩色触摸屏。

该技术实施后，可实现含油污泥最大资源化利用和全部安全无害化处置，首先避免了1000元/t的危险废物排污费，其次可以回收75％以上的原油，从而有效解决含有污泥的环境污染和最终出路问题，社会经济效益显著，具有广阔的市场应用前景。

四、附图说明

图1-本发明的工艺流程方框示意图

图2-本发明的装置结构示意图

五、具体实施方式

为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图通过实施例作详细说明：

一种油田含油污泥微波热解资源化处理方法及装置，其特征在于将含油污泥送入微波加热的密闭反应器中，在温度200-900℃下进行热解处理，将热解处理产生的油气水进行回收，再利用，热解后的残渣做路基材料或利用硝酸或利用NaoH碱进行改性，改性后的残渣做吸附材料。

一种油田含油污泥微波热解资源化处理装置，主要由控制台、炉体、陶瓷坩锅7、微波箱体17和设备主体16组成，其特征在于设备主体16设为矩形同，主体中上部设有矩形炉体13，矩形炉体中部设有一个矩形微波箱体17，在炉体环周面的上部和下部设有若干个微波馈入口14，微波馈入口上固定有微波源，微波源与设在下方的微波电源相联；在微波箱体内周横向上设有若干层支撑，支撑上放置有若干个陶瓷坩锅7，在微波箱体上端设有带弧形顶的微波箱体盖2，二者之间用快速连接螺栓5连接，在微波箱体盖上设有压力传感器4、温度传感器、泄压保护阀3和出气口1，在微波箱底设有一个导入气进口9，进口处设有一个电磁阀；微波电源11、微波源15、电磁阀19、温度传感器18和压力传感器4与控制台的控制电路相联。

参看图1，本发明为间歇式微波热解装置，含油污泥放入多层带支撑的陶瓷坩埚中，整体装入微波炉石英玻璃腔体，关闭上方炉盖，炉盖上带有红温度传感器、卸压保护阀、压力传感器、压力表和热解气出口管道，通过石墨密封垫和压紧密封快速连接螺栓将整个箱体密封。开通电源，进行微波辐照将热，微波源开始工作，微波经过微波馈入口照射含油污泥及陶瓷坩埚，在温度升到200℃时，恒温进行充分脱水干燥。恒温一段时间后，开始经保护气体导入管通入氮气，继续升温，进入烃类蒸馏和高温热解工艺段，使低分子有机物首先通过蒸馏变成气体排出，重质烃类发生裂解生产轻质组分，从上部出口排出。温度通过PLC控制，可以设定升温速率、稳定时间等参数。上部排出的干燥工艺段水气经冷凝后进入污水处理系统，热解工艺段气体经冷却，回收油品，副产不凝气作为燃料。

实施例1

油田联合站堆放场，含水率为8.0％的干化污泥，干化污泥含油率为22.9％：

1、干化污泥在550℃条件下密闭加热反应(即热解)4小时，其残渣含油率为0.29％，回收油率为65.9％；

2、硝酸最佳活化条件为：硝酸浓度45％，活化时间4h，质量份数液固比4.5∶1。测定残渣对苯酚的吸附性能，其饱和吸附量为60.12mg/g。

实施例2

油田联合站堆放场，含水率为54.6％的半干化污泥，半干化污泥含油率为12.3％：

1、干化污泥在600℃条件下密闭加热反应(即热解)4小时，其残渣含油率为0.21％，回收油率为60.9％；

2、最佳碱活化条件如下：活化温度为150℃、活化时间为3h、NaOH浓度为30％、质量份数碱固比2∶1。测定残渣对苯酚的吸附性能，其饱和吸附量为47.04mg/g。

实施例3

油田联合站沉降罐的罐底污泥，含水率为65％，含油率为10.8％：

1、干化污泥在600℃条件下密闭加热反应(即热解)4小时，其残渣含油率为0.25％，回收油率为64.3％；

2、硝酸最佳活化条件为：硝酸浓度45％，活化时间4h，质量份数液固比4.5∶1。测定残渣对苯酚的吸附性能，其饱和吸附量为51.96mg/g。

Claims

1.一种油田含油污泥微波热解资源化处理装置，主要由控制台、炉体、陶瓷坩锅、微波箱体和设备主体组成，其特征在于设备主体设为矩形筒，主体中上部设有矩形炉体，矩形炉体中部设有一个矩形微波箱体，在炉体环周面的上部和下部设有若干个微波馈入口，微波馈入口上固定有微波源，微波源与设在下方的微波电源相联；在微波箱体内周横向上设有若干层支撑，支撑上放置有若干个陶瓷坩锅，在微波箱体上端设有带弧形顶的微波箱体盖，二者之间用快速连接螺栓连接，在微波箱体盖上设有压力传感器、温度传感器、泄压保护阀和出气口，在微波箱底设有一个导入气进口，进口处设有一个电磁阀；微波电源、微波源、电磁阀、温度传感器和压力传感器与控制台的控制电路相联；将含油污泥送入微波加热的密闭反应器中，在温度200-900℃下进行热解处理，将热解处理产生的油气水进行回收再利用，热解后的残渣做路基材料或利用硝酸或利用NaOH进行改性，改性后的残渣做吸附材料。

2.根据权利要求1所述的油田含油污泥微波热解资源化处理装置，其特征在于处理残渣含油范围在0.2％-0.29％状态下：

a、利用硝酸作改性剂，硝酸浓度45％，残渣与硝酸的质量份数配比为4.5-4.8∶1，活化时间为3.5h-4h，改性后的残渣对苯酚的吸附性能为饱和吸附量是60.12mg/g-64.3mg/g；

b、利用NaOH作改性剂，NaOH浓度30％-32％，残渣与NaOH的质量份数配比为2-2.5∶1，活化温度140℃-150℃，活动时间2.5h-3h，改性后的残渣对苯酚的吸附性能为饱和吸附量是47.04-45mg/g。

3.根据权利要求1所述的油田含油污泥微波热解资源化处理装置，其特征在于微波箱体由不锈钢制成，内表镶有石英玻璃层。

4.根据权利要求1所述的油田含油污泥微波热解资源化处理装置，其特征在于控制台采用电气自动化PLC控制，控制屏采用彩色触摸屏。