CN105363760B - 一种油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法。主要解决了现有油田没有能符合环保要求并实现裹有油泥防渗布固废物达标处理技术的问题。包括以下步骤：（1）、物料的破碎密闭上料***；（2）、物料的微负压热解析：物料经步骤（1）破碎密闭上料***送入微负压间接加热旋转热解炉内，根据物料性质，调控旋转热解炉内温度及热解时间；（3）、气液分离及液相回收；（4）、不凝气净化及回用；（5）、烟气处理及排放；（6）、自动高温出渣***。该油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法，能够从井下作业包裹油泥废弃防护物中回收燃料油、可燃气，实现井下作业废弃防护物及包裹油泥的无害化处理。
Description
技术领域
本发明涉及油田资源与环境技术领域中一种废弃防护物无害化处理方法，尤其是一种井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法。
背景技术
油田生产井下作业，为了防止作业过程中产生的油泥、泥浆等固废物污染作业场周边环境，一般采用铺有防渗布的临时土池子对这些固废物进行收集及暂存，井下作业施工完成后产生的泥浆、油泥等可以拉运至已建含油污泥处理站进行处理，但裹有油泥的防渗布等防护物只能进行暂存堆放，目前没有1套行之有效的处理技术。
裹有油泥的防护物从环境保护要求的角度属危险固废物，难以降解，倘若处理不善，会给周边的大气、水、土壤等环境造成污染，甚至危害人类的身心健康。2015年1月«新环保法»的颁布实施，对危险固体废物的处置、处理及环境污染防治等提出了更加严格的要求，处罚的力度也更加的严厉。因为油田目前没有能够符合环保要求并实现裹有油泥防渗布等固废物达标处理的技术，致使许多井下作业任务无法实施，制约了钻井、采油等单位的生产进度，严重地影响了油田的生产及产能指标的完成。
发明内容
本发明在于克服背景技术中存在的现有油田没有能符合环保要求并实现裹有油泥防渗布固废物达标处理技术的问题，而提供一种油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法。该油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法， 能够从井下作业包裹油泥废弃防护物中回收燃料油、可燃气，实现井下作业废弃防护物及包裹油泥的无害化处理。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法 ，包括以下步骤：
（1）、物料的破碎密闭上料***：物料首先进入破碎机，将物料破碎成5-10cm，经输送机输送至旋转热解炉的液压进料***；在液压进料***直接和旋转热解炉密封室相连接；
（2）、物料的微负压热解析：物料经步骤（1）破碎密闭上料***送入微负压间接加热旋转热解炉内，根据物料的性质，调控旋转热解炉内温度及热解时间；旋转热解炉内物料在真空度为0.02Mpa的微负压环境下，首先在2h内由室温升至200℃，在100℃~200℃之间停留1.5h，此时有大量水蒸气蒸出；接着以平均35℃/h ~55℃/h的升温速率由200℃升至500℃，累计升温时间5.5h ~8.5h，其中在200℃~300℃之间停留1h ~2h，300℃~400℃之间停留2.5h ~3.5h，400℃~500℃之间停留1.0h ~5.0h，此控温段产生大量的裂解馏分，经冷凝后回收；最后以平均50℃/h ~60℃/h的降温速率由500℃降至400℃以下；热解后的残渣经冷却提升机送至冷却料仓冷却后输送至打包***；
（3）、气液分离及液相回收：物料在旋转热解炉内热解析后产生的蒸汽首先经过分汽包进行初次分离，经分汽包分离出来的液相为重油，气相进入冷凝器进一步冷凝回收，经冷凝器冷凝回收的液相进入油水分离器进行油水分离，分离出来的燃料油进入油回收储罐，分离出来的含油污水输送至含油污水处理站处理后回注地下；
（4）、不凝气净化及回用：经冷凝器后产生的不凝气，经过废气净化装置去除不凝气中的酸性气体以及灰尘，经阻火器与天然气一起作为燃料经燃烧器点燃，给旋转热解炉提供热源；
（5）、烟气处理及排放：燃烧室内来自于不凝气及天然气的燃烧产生的烟气，首先经过湿式脱硫除尘装置脱除烟气中酸性气体，最后经活性炭吸附装置脱除烟气中的一氧化碳、氮氧化物以及烟尘， 烟气最终达标排放。
（6）、自动高温出渣***：热解后的残渣通过出渣输送机，经冷却提升机送至冷却料仓，冷却后输送至打包***。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法，采用微负压间接加热旋转炉热解工艺，配套气液分离及液相回收***、不凝气净化及回用***、自动高温出渣***、烟气处理及排放***以及温控、压控等自控***，实现了油田井下作业废弃防护物及包裹油泥的无害化处理，彻底消除油田固体废弃物的污染。采用本发明工艺不仅在确保烟气、残渣达到国家相应排放标准的同时实现固废物的无害化处理，而且还能回收燃料油、可燃气能量，产生一定的经济效益。
附图说明：
附图1 是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例及附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，油田井下作业废弃防护物及包裹油泥无害化处理方法含有以下工艺步骤：
1、物料的破碎密闭上料***：物料首先进入双轴破碎机，在合金钢制刀具的作用下，将物料破碎成5-10cm，经全自动密闭刮板输送机输送至旋转热解炉的液压进料***；液压进料***直接和旋转热解炉密封室相连接，杜绝了因进料口过大造成封闭不严的情况。
2、物料的微负压热解析：物料经破碎密闭上料***送入微负压间接加热旋转热解炉内，根据物料的性质，调控旋转热解炉内温度及热解时间；旋转热解炉内物料在真空度为0.02Mpa的微负压环境下，首先在2h内由室温升至200℃，在100℃~200℃之间停留1.5h，此时有大量水蒸气蒸出；接着以平均35℃/h ~55℃/h的升温速率由200℃升至500℃，累计升温时间5.5h ~8.5h，其中在200℃~300℃之间停留1h ~2h，300℃~400℃之间停留2.5h ~3.5h，400℃~500℃之间停留1.0h ~5.0h，此控温段产生大量的裂解馏分，经冷凝后回收；最后以平均50℃/h ~60℃/h的降温速率由500℃降至400℃以下；热解后的残渣经冷却提升机送至冷却料仓冷却后经输送机输送至自动打包***，装袋打包后外运。
3、气液分离及液相回收：物料在旋转热解炉内热解析后产生的蒸汽（包括水蒸气及热解馏分）首先经过分汽包进行初次分离，经分汽包分离出来的液相为重油，气相进入冷凝器进一步冷凝回收，经冷凝器冷凝回收的液相进入油水分离器进行油水分离，分离出来的燃料油（其中汽油和柴油合计所占比例在40%~70%）进入油回收储罐，分离出来的含油污水（含油量≤1000mg/L，悬浮固体含量≤200mg/L）输送至就近的含油污水处理站处理后回注地下。
4、不凝气净化及回用：经冷凝器后产生的不凝气，主要以C1~C4的有机烃类、灰尘以及酸性气体为主，经过废气净化装置去除不凝气中的酸性气体以及大部分灰尘（除尘效果可达到85%以上），经阻火器与天然气一起作为燃料经燃烧器点燃，给旋转热解炉提供热源。
5、烟气处理及排放：燃烧室内产生的烟气主要来自于不凝气及天然气的燃烧。烟气首先经过湿式脱硫除尘装置脱除烟气中的SO2、H2S等酸性气体，最后经活性炭吸附装置脱除烟气中的一氧化碳、氮氧化物以及烟尘，确保烟气最终达标排放。
6、自动高温出渣***：热解后的残渣通过出渣输送机，经环链斗式冷却提升机送至冷却料仓，冷却后经输送机输送至自动打包***，装袋打包后外运。
7、步骤2所述物料的微负压热解析，为了确保物料热解后残渣能达到国家相应排放标准，旋转热解炉累计反应时间应不小于10h，一般控制在10h~15h内。
步骤2所述微负压间接加热旋转热解炉，是将旋转热解炉置于燃烧室内，燃烧室内设置多组燃烧器，燃烧器以天然气和回收的不凝气作为燃料对旋转热解炉外壁进行加热升温，通过来自旋转热解炉壁的热量对旋转热解炉内待处理物料进行间接加热，实现了静态供热和动态受热，这种间接加热方式确保了物料热解析的彻底性、回收燃料油的回收率以及热解后烟气、残渣达到国家相应排放标准。
8、步骤2所述微负压间接加热旋转热解炉，旋转速度在0~1r/min可调，内部采用了结焦清除***，采用双螺旋刮刀紧贴炉壁往复运动，在旋转运动的同时，实现刮刀和炉体不同转速运转，在结焦初期即将胶体清除，彻底解决了炉壁结焦问题，极大地保证燃烧热能的有效利用。
9、步骤3所述分汽包与燃烧器联锁，可以通过燃烧器的燃烧量调控分汽包的温度及压力。要求分汽包的温度控制在150℃以下，压力控制在0.04Mpa以下。
10、步骤4所述燃烧器采用全自动控制***，可依据旋转热解炉炉膛内以及分汽包的温度自动调控燃烧温度，燃气流量调控范围为16~150Nm3/h。
实施例1：
对大庆油田约1500t井下作业包裹油泥废弃防护物进行无害化处理，提供1套15t/d微负压间接加热旋转炉热解工艺，处理周期3个月。物料经行吊抓斗送入破碎机，破碎后经全密闭刮板输送机输送至旋转热解炉的液压进料机，15t破碎后的物料一次性由液压进料机送至旋转热解炉中。启动负压***使得旋转热解炉内真空度达到0.02Mpa，确保旋转热解炉转速为0.4r/min，点燃5组燃烧器中的3组，使得3组燃烧器全负荷工作，通过温度、压力监控***调控炉内的温度。2h后炉内温度由30℃升至200℃，此时分汽包的温度为90℃，从冷凝器出口视镜看到开始回流液体；点燃第4组燃烧器，以50~55℃/h的升温速率继续升温，使得炉内温度由200℃升至300℃，此时分汽包的温度恒定在90℃，期间有大量的液相回流；继续以40~45℃/h的升温速率升温，使得炉内温度由300℃升至400℃，此时分汽包的温度在2.5h内逐渐由90℃上升至150℃，又在0.5h内降至130℃，期间炉内产生不凝气最大，液相回流量最大；为了保证较高的液相回收率以及确保残渣中含油量达到相应的国家排放标准，点燃第5组燃烧器，以95~100℃/h的升温速率继续升温，使得炉内温度由400℃快速升至500℃，此时分汽包的温度逐渐由130℃降至100℃，期间液相回流量开始减少；依次关闭第5组、4组、3组燃烧器，以50℃/h的降温速率降温，使得炉内温度由500℃降至400℃，此时分汽包的温度继续缓慢下降至90℃以下，期间液相回流量逐渐减少直至没有；关闭所有燃烧器，旋转热解炉反应结束（累计反应时间10.5h），进入降温阶段，当炉内温度降至300℃以下，启动自动高温出渣***。高温残渣经出渣输送机，由环链斗式冷却提升机送至冷却料仓，冷却后经输送机输送至自动打包***，装袋打包。
当旋转热解炉内温度升至200℃时，开始产生蒸汽经分汽包进入冷凝器，冷凝下来的液相进入油水分离器，进行油水分离，分离出的燃料油溢流至油储罐，分离出来的水经泵打至附近含油污水处理站；经冷凝器出来的不凝气经废气净化装置除去灰尘、酸性气体后经阻火器进入燃烧器，作为燃料给旋转热解炉提供能量。随着炉内温度的逐渐升高冷凝下来的液相量及不凝气量越来越大，直至炉内温度达到390℃，液量及气量最大，之后量逐渐减少。随着不凝气产量的增加，逐渐减少燃烧器天然气的用量。燃烧室内燃烧不凝气及天然气产生的烟气由引风机经烟道抽入湿式脱硫除尘装置脱除烟气中的SO2、H2S等酸性气体以及部分烟尘，最后经活性炭吸附装置脱除烟气中的一氧化碳、氮氧化物以及烟尘，确保烟气最终达标排放。
1500t井下作业废弃防护物及包裹油泥经微负压间接加热旋转炉热解工艺处理后，累计回收燃料油120t，经全馏程分析可知，其中汽油所占比例为18.3%、柴油占25.6%；产生含炭量较高残渣1300t，可以作为生产建筑材料及吸附剂的原料进一步使用。
对经微负压间接加热旋转炉热解工艺处理后的烟气及残渣分别进行了监测，监测结果烟气达到了《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）相应指标的要求，残渣达到了«农用污泥污染物控制标准»(G B 4284-84) 相应指标的要求。
实施例2：
大庆油田对作业产生的约300t井下作业包裹油泥废弃防护物进行无害化处理，提供1套10t/d微负压间接加热旋转炉热解工艺，处理周期1个月。物料经行吊抓斗送入破碎机，破碎后经全密闭刮板输送机输送至旋转热解炉的液压进料机，10t破碎后的物料一次性由液压进料机送至旋转热解炉中。启动负压***使得旋转热解炉内真空度达到0.02Mpa，确保旋转热解炉转速为1r/min，点燃4组燃烧器中的2组，使得2组燃烧器全负荷工作，通过温度、压力监控***调控炉内的温度。1.5h后炉内温度由30℃升至200℃，此时分汽包的温度为90℃，从冷凝器出口视镜看到开始回流液体；点燃第3组燃烧器，以80~85℃/h的升温速率继续升温，使得炉内温度由200℃升至300℃，此时分汽包的温度由90℃缓慢升温至125℃，期间有大量的液相回流；继续以50℃/h的升温速率升温，使得炉内温度由300℃升至400℃，此时分汽包的温度升至维持130℃并维持不变，期间炉内产生不凝气最大，液相回流量最大；为了保证较高的液相回收率以及确保残渣中含油量达到相应的国家排放标准，点燃第4组燃烧器，以95~100℃/h的升温速率继续升温，使得炉内温度由400℃快速升至500℃，此时分汽包的温度仍旧稳定在130℃不变；持续供热，维持炉内温度在500℃左右，1h后分汽包的温度开始缓慢下降，炉内温度也开始下降，气相产量及液相回流量开始减少；经过3.5h后分汽包的温度下降至90℃以下，关闭所有燃烧器，旋转热解炉反应结束（累计反应时间11.5h），进入降温阶段，当炉内温度降至300℃以下，启动自动高温出渣***。高温残渣经出渣输送机，由环链斗式冷却提升机送至冷却料仓，冷却后经输送机输送至自动打包***，装袋打包。
当旋转热解炉内温度升至200℃时，开始产生蒸汽经分汽包进入冷凝器，冷凝下来的液相进入油水分离器，进行油水分离，分离出的燃料油溢流至油储罐，分离出来的水经泵打至附近含油污水处理站；经冷凝器出来的不凝气经废气净化装置除去灰尘、酸性气体后经阻火器进入燃烧器，作为燃料给旋转热解炉提供能量。随着炉内温度的逐渐升高冷凝下来的液相量及不凝气量越来越大，直至炉内温度达到400℃，液量及气量最大，之后量逐渐减少。随着不凝气产量的增加，逐渐减少燃烧器天然气的用量。燃烧室内燃烧不凝气及天然气产生的烟气由引风机经烟道抽入湿式脱硫除尘装置脱除烟气中的SO2、H2S等酸酸性气体以及部分烟尘，最后经活性炭吸附装置脱除烟气中的一氧化碳、氮氧化物以及烟尘，确保烟气最终达标排放。
600t井下作业废弃防护物及包裹油泥经微负压间接加热旋转炉热解工艺处理后，累计回收燃料油20t，经全馏程分析可知，其中汽油所占比例为35%、柴油占35%；产生含炭量较高残渣480t，可以作为生产建筑材料及吸附剂的原料进一步使用。
对经微负压间接加热旋转炉热解工艺处理后的烟气及残渣分别进行了监测，监测结果烟气达到了《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）相应指标的要求，残渣达到了«农用污泥污染物控制标准»( GB4284-84) 相应指标的要求。
Claims (10)
1.一种油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、物料的破碎密闭上料***：物料首先进入破碎机，将物料破碎成5-10cm，经输送机输送至旋转热解炉的液压进料***；在液压进料***直接和旋转热解炉密封室相连接；
（2）、物料的微负压热解析：物料经步骤（1）破碎密闭上料***送入微负压间接加热旋转热解炉内，根据物料性质，调控旋转热解炉内温度及热解时间；旋转热解炉内物料在真空度为0.02Mpa的微负压环境下，首先在2h内由室温升至200℃，在100℃~200℃之间停留1.5h，此时有大量水蒸气蒸出；接着以平均35℃/h ~55℃/h的升温速率由200℃升至500℃，累计升温时间5.5h ~8.5h，其中在200℃~300℃之间停留1h ~2h，300℃~400℃之间停留2.5h ~3.5h，400℃~500℃之间停留1.0h ~5.0h，此控温段产生大量的裂解馏分，经冷凝后回收；最后以平均50℃/h ~60℃/h的降温速率由500℃降至400℃以下；热解后的残渣经冷却提升机送至冷却料仓冷却后输送至打包***；
（3）、气液分离及液相回收：物料在旋转热解炉内热解析后产生的蒸汽首先经过分汽包进行初次分离，经分汽包分离出来的液相为重油，气相进入冷凝器进一步冷凝回收，经冷凝器冷凝回收的液相进入油水分离器进行油水分离，分离出来的燃料油进入油回收储罐，分离出来的含油污水输送至含油污水处理站处理后回注地下；
（4）、不凝气净化及回用：经冷凝器后产生的不凝气，经过废气净化装置去除不凝气中的酸性气体以及灰尘，经阻火器与天然气一起作为燃料经燃烧器点燃，给旋转热解炉提供热源；
（5）、烟气处理及排放：燃烧室内来自于不凝气及天然气的燃烧产生的烟气，首先经过湿式脱硫除尘装置脱除烟气中酸性气体，最后经活性炭吸附装置脱除烟气中的一氧化碳、氮氧化物以及烟尘， 烟气最终达标排放；
（6）、自动高温出渣***：热解后的残渣通过出渣输送机，经冷却提升机送至冷却料仓，冷却后输送至打包***。
2.根据权利要求1所述的一种油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法，其特征在于：所述步骤（2）中旋转热解炉累计反应时间应控制在10h~15h内。
3.根据权利要求1所述的一种油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法，其特征在于：所述步骤（2）旋转热解炉置于燃烧室内，燃烧室内设置多组燃烧器，燃烧器以天然气和回收的不凝气作为燃料对旋转热解炉外壁进行加热升温，通过来自旋转热解炉壁的热量对旋转热解炉内待处理物料进行间接加热。
4.根据权利要求1所述的一种油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法，其特征在于：所述步骤（2）旋转热解炉的旋转速度为0~1r/min，内部结焦清除***采用双螺旋刮刀紧贴炉壁往复运动。
5.根据权利要求1所述的一种油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法，其特征在于：步骤（3）所述分汽包与燃烧器联锁，所述分汽包的温度控制在150℃以下，压力控制在0.04Mpa以下。
6.根据权利要求1所述的一种油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法，其特征在于：步骤（4）所述燃烧器燃气流量调控范围为16~150Nm3/h。
7.根据权利要求3所述的一种油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法，其特征在于：所述燃烧室内设置4-10组燃烧器。
8.根据权利要求1所述的一种油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法，其特征在于：所述步骤（4）冷凝器后产生的不凝气为C1~C4的有机烃类、灰尘以及酸性气体。
9.根据权利要求1所述的一种油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法，其特征在于：所述破碎机为双轴破碎机。
10.根据权利要求1所述的一种油田井下作业包裹油泥废弃防护物无害化处理方法，其特征在于：所述物料破碎成5-10cm经全自动密闭刮板输送机输送至旋转热解炉的液压进料***。
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