CN108892348A - 一种含油污泥同步脱水回收油的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含油污泥同步脱水回收油的方法及装置。该方法为：将含油污泥与调理药剂混合进行预热；然后再进一步加热使含油污泥与调理药剂进行水热反应获得水热油泥；接着迅速进行闪蒸，实现水蒸汽、油气和固相残渣的分离，产生的闪蒸汽用于预热实现热量回收；分离后的闪蒸油泥进行压滤脱水，获得固相残渣和液相油水混合物，油水混合物静置分层，上层回收油，下层回收有机废水；其中，所述调理药剂是由热敏金属氧化物、催化剂和破乳剂组成。该工艺在较低的水热温度下即可达到较好的减量和回收油效果，大大降低了反应能耗，产生的废液COD大幅度降低，且毒性降低，易于生化处理。

Description

一种含油污泥同步脱水回收油的方法及装置

技术领域

本发明属于石油石化工业的环境保护技术领域，涉及一种含油污泥同步脱水回收油的方法及装置。

背景技术

油田和炼油厂每年产生并累积大量的含油污泥，如在原油脱水中，脱水罐、储油罐和污油罐等产生的罐底泥，以及油田和炼油厂的污水处理场产生的隔油池底泥、浮选池浮渣和生化段污泥等。这些油泥一般含油量高(3-50％)，成分十分复杂；且油泥颗粒细小，呈絮凝体状，含水率高、持水力强，泥、油、水相互包裹在一起，又充分乳化，粘度较大，难以脱水，不易实现油-水-泥的三相分离。目前含油污泥脱水回收油技术主要有高温蒸汽喷射、溶剂萃取、热解和热脱附，上述技术都能实现高含水油泥的脱水回收油，但高温蒸汽喷射技术运行成本高、处理量小，溶剂萃取则萃取剂回收困难，而热解热脱附处理能耗高且有二次污染。热干化技术可以将污泥含水率进一步降至50％以下，但由于其直接利用热能将污泥水分快速蒸发，因此耗能巨大，同时操作难度和投资成本很高，且油气不能有效回收。吸水剂固化干化技术操作简单，但药剂成本太高，处理量小。而太阳能干化技术能耗小，操作维护简单，运行管理费用低，但其占地面积大，处理效果受天气和季节影响较大，在大多情况下有臭气产生。

污泥水热处理技术是将污泥在较高的温度和压力下(100℃、0.101MPa以上)，使污泥中的粘性有机物水解，破坏污泥的胶体结构，有效改善污泥脱水性能。根据水热温度的不同，又分为热水解(100-180℃)、水热炭化(180-220℃，1.0-2.32MPa)、水热液化(220-370℃，2.32-21.05MPa)、水热气化(>373.94℃，>22.06MPa)。热水解可使油泥中部分固体有机物溶解、大分子有机物水解和絮体破解，从而实现油、水和泥的分离，进而采用机械设备加速液固分离；水热炭化可使污泥焦炭化，并产生少量的液态油和气体；水热液化使污泥呈液态；而水热气化温度由于超过水的临界点，使污泥主要以燃料气的形式存在。热水解结合后续脱水工艺作为市政污泥的预处理手段，可以使污泥含水率降到50％以下，正逐渐得到行业的认可。

目前完善的含油污泥的水热处理工艺较少，反应温度通常较高，油回收困难，且产生的有机废水生物毒性大，处理难度高。基于含油污泥含油量高，处理难度大的特点，以及从工艺安全、节能、污水处理以及资源回收的角度考虑，较低温度的热水解技术即可使油泥粘度大幅降低，且有机物没有裂解，不会产生不凝气、恶臭气体和难降解有机物，有利于含油污泥的脱水和残渣的深度干化和废水的处理，实现含油污泥的减量化、无害化和资源化。因此开发低温度、低成本高效的油泥水热脱水提油干化技术很有意义。

发明内容

基于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种含油污泥同步脱水回收油的装置；本发明的目的还在于提供利用该装置对含油污泥进行同步脱水回收油的方法，该工艺方法能耗低、处理效率高，能够实现处理后残渣含水率≤50％，矿物油有效回收，固体废物减容率达到70％以上。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一方面，本发明提供一种含油污泥同步脱水回收油的方法，其包括以下步骤：

步骤一，将含油污泥与调理药剂混合进行预热；

步骤二，预热后的含油污泥与调理药剂的混合液进一步加热使含油污泥与调理药剂进行水热反应获得水热油泥；

步骤三，将水热油泥在反应温度下迅速进行闪蒸，实现水蒸汽、油气和固相残渣的分离，闪蒸体积膨胀3-10倍，产生的闪蒸汽(压力0.3-1.0MPa，温度95-100℃)用于步骤一的预热实现热量回收；分离后的闪蒸油泥进行压滤脱水，获得固相残渣和液相油水混合物，油水混合物静置分层，上层实现油的回收，下层实现有机废水的回收，作为碳源运至污水处理厂；

其中，所述调理药剂是由热敏金属氧化物、催化剂和破乳剂组成。

上述的方法中，有机废水视现场情况采取不同方式处置。如附近有污水处理厂，可将有机废水输送至污水处理厂处理，如无污水处理厂，则采用物化、生化、深度处理等工艺处理实现回用或达标外排。将处理过程中产生的VOCs收集后采用生物降解方式去除，或回收集中处理处置。

上述的方法中，回收的油可以采用蝶式离心机精制处理后回***或销售；干化后的固相残渣可以作为辅助燃料、制备吸附剂或再生橡胶添加剂等实现其资源化，也可通过焚烧、热解等处理实现其减量化、无害化。

上述的方法中，优选地，以所述调理药剂的质量为100％计，该调理药剂包括5％-10％的热敏金属氧化物、60％-80％的催化剂和10％-30％的破乳剂。

上述的方法中，优选地，所述调理药剂加入量为所述含油污泥质量的0.3％-2.0％。

上述的方法中，优选地，所述热敏金属氧化物包括氧化钙、氧化铁、氧化钛、氧化钼和氧化锌等中的一种或多种的组合。

上述的方法中，优选地，所述催化剂包括氯化钠、碳酸钠、氯化钙、氢氧化钙和硅酸钠等中的一种或多种的组合。该催化剂为多电子电解质，可降低水热反应温度、压力，降低反应能耗。

上述的方法中，优选地，所述破乳剂为离子表面活性剂包括羧酸盐、硫酸盐、聚醚、季铵盐和磺酸盐等中的一种或多种的组合。更加优选地，所述破乳剂为十二烷基硫酸钠。该破乳剂的功效主要促进油泥的破乳，实现油水高效分离。

上述的方法中，优选地，步骤一中，预热采用的是能够进行电预热、蒸汽预热、微波预热或导热油预热的预热罐。启动时可以先通入蒸汽预热或其他方式加热，连续运行后采用后续闪蒸回收的油气预热，以节省后续工艺的能耗。

上述的方法中，优选地，预热温度为90-99℃。

上述的方法中，优选地，步骤二中，水热反应采用的是能够进行电加热、蒸汽加热、微波加热或导热油加热且能够搅拌的反应釜。

上述的方法中，优选地，水热反应的温度为120-200℃，压力为0.2-1.45MPa，搅拌时间为10-50min。通过水热处理后高含水油泥中的固体有机物(胶质、沥青质类)溶解、大分子有机物水解为小分子有机物、絮体破解实现油、水和泥的三相分离。

上述的方法中，优选地，步骤三中，压滤脱水采用的是高压压滤机，所述高压压滤机通过液压油缸对滤板进行挤压实现油泥脱水。

上述的方法中，优选地，该高压压滤机脱水压力为0.5-2.0MPa；脱水时间为30-240min。

另一方面，本发明还提供一种含油污泥同步脱水回收油的装置，该装置包括：

预热单元、反应单元、闪蒸单元、脱水单元和回收单元；

所述预热单元、所述反应单元、所述闪蒸单元和所述脱水单元依次相连通；

所述预热单元用于将含油污泥和调理药剂进行预热；

所述反应单元用于加热搅拌使含油污泥与调理药剂进行热水解反应；

所述闪蒸单元用于水蒸汽、油气和固相残渣的分离，且所述闪蒸单元产生的闪蒸汽回流至所述预热单元用于热量的回收利用；

所述脱水单元用于含油污泥中水分的脱除；所述回收单元用于液相油水混合物的分层并回收油相；

所述调理药剂是由热敏金属氧化物、催化剂和破乳剂组成。

本发明具备以下有益效果：

(1)处理后含水率大幅下降，体积大幅减小，利于油泥的深度干化和进一步资源化利用和处置；

(2)能有效回收油，实现资源回收，且加入调质分离剂后，油的回收率可提高20％以上；

(3)处理温度在200℃以下，且能够进行部分余热回收利用，降低能耗和处理成本，安全风险低；

(4)油泥无需前处理，工艺简单，效率高；

(5)相对于高温(230℃以上)水热处理，200℃以下低温热水解产生的不凝气量减少，无恶臭气味；固相中有机质炭化少，产生的废液COD大幅度降低，且毒性降低，易于生化处理；

(6)本发明采用的高压压滤机，压力可达10MPa以上，脱水效果好，同时可回收部分油。

附图说明

图1为本发明实施例中含油污泥同步脱水回收油的装置；

附图符号说明：

1预热罐，2水热反应釜，3闪蒸罐，4高压压滤机，5回收罐。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供一种含油污泥同步脱水回收油的装置，该装置包括：

预热单元、反应单元、闪蒸单元、脱水单元和回收单元；

所述预热单元、所述反应单元、所述闪蒸单元和所述脱水单元依次相连通；

所述预热单元用于将含油污泥和调理药剂进行预热；

所述反应单元用于加热搅拌使含油污泥与调理药剂进行热水解反应；

所述闪蒸单元用于水蒸汽、油气和固相残渣的分离，且所述闪蒸单元产生的闪蒸汽回流至所述预热单元用于热量的回收利用；

所述脱水单元用于含油污泥中水分的脱除；所述回收单元用于液相油水混合物的分层并回收油相。

在本实施例一优选的实施方式中，如图1所示，所述预热单元为能够进行电预热、蒸汽预热、微波预热或导热油预热的预热罐1；所述反应单元为能够进行电加热、蒸汽加热、微波加热或导热油加热且能够搅拌的水热反应釜2；所述闪蒸单元为一闪蒸罐3，能够用于进行水蒸汽、油气和固相残渣的分离；所述脱水单元为高压压滤机4，该高压压滤机4为自主研发的，其是通过液压油缸对滤板进行挤压实现油泥脱水，压力可达10MPa以上，脱水效果好，同时可回收部分油；所述回收单元为一回收罐5，该回收罐5能够实现油水混合物的分层，上层实现油的回收，下层有机废水作为碳源运至污水处理厂利用。

实施例2

本实施例提供一种含油污泥同步脱水回收油的方法，其采用实施例1的装置，具体包括以下步骤：

步骤一，将新疆油田某一采油厂的浮渣油泥(含水率80-85％)500g和2.5g的调理药剂(5％的氧化钙、70％的氯化钠和25％的十二烷基硫酸钠)注入到预热罐中预热到90-99℃；

步骤二，预热后的含油污泥与调理药剂的混合液注入到水热反应釜中，通过电加热将油泥加热到120-180℃，反应20-50分钟，获得水热油泥；

步骤三，将水热油泥迅速注入到闪蒸罐进行水蒸汽、油气和固相残渣的分离，产生的闪蒸汽回流至步骤一中的预热罐实现热量回收；分离后的闪蒸油泥进入高压压滤机中进行压滤脱水，获得固相残渣和液相油水混合物，油水混合物进入回收罐静置分层，上层实现油的回收，下层实现有机废水的回收；

本实施例中，压滤脱水后得到残渣含水率为45.3％-49.8％，减容率71％-76％，回收分层后的油相回收率为65.3％-72.3％，闪蒸汽回流至预热罐中的能量回收率为35.5％-42.8％。本实施例产生的滤液COD<5000mg/L，生物毒性较低；产生不凝气量较少，且无恶臭味。

实施例3

本实施例提供一种含油污泥同步脱水回收油的方法，其采用实施例1的装置，具体包括以下步骤：

步骤一，将新疆油田某一采油厂的浮渣油泥(含水率75％-80％)500g和5g的调理药剂(5％的氧化钙、70％的碳酸钠和25％的十二烷基硫酸钠)注入到预热罐中预热到90-99℃；

步骤二，预热后的含油污泥与调理药剂混合液注入到水热反应釜中，通入0.45-1.45MPa的饱和蒸汽，反应10-40分钟，获得水热油泥；

步骤三，将水热油泥迅速注入到闪蒸罐进行水蒸汽、油气和固相残渣的分离，产生的闪蒸汽回流至步骤一中的预热罐实现热量回收；分离后的闪蒸油泥进入高压压滤机中进行压滤脱水，获得固相残渣和液相油水混合物，油水混合物进入回收罐静置分层，上层实现油的回收，下层实现有机废水的回收；

本实施例中，压滤脱水后得到残渣含水率为41.5％-46.3％，减容率72％-78％，回收分层后的油相回收率为68.2％-74.6％，闪蒸汽回流至预热罐中的能量回收率为35.2％-40.3％。本实施例产生的滤液COD<5000mg/L，生物毒性较低；产生不凝气量较少，且无恶臭味。

实施例4

本实施例提供一种含油污泥同步脱水回收油的方法，其采用实施例1的装置，具体包括以下步骤：

步骤一，将辽河油田某一采油厂的稠油浮渣(含水率70％-75％)500g和7.5g的调理药剂(5％的氧化钙、70％的氯化钙和25％的十二烷基硫酸钠)注入到预热罐中预热到90-99℃；

步骤二，预热后的含油污泥与调理药剂的混合液注入到水热反应釜中，通过电加热将油泥加热到120-200℃，反应10-40分钟，获得水热油泥；

步骤三，将水热油泥迅速注入到闪蒸罐进行水蒸汽、油气和固相残渣的分离，产生的闪蒸汽回流至步骤一中的预热罐实现热量回收；分离后的闪蒸油泥进入高压压滤机中进行压滤脱水，获得固相残渣和液相油水混合物，油水混合物进入回收罐静置分层，上层实现油的回收，下层实现有机废水的回收；

本实施例中，压滤脱水后得到残渣含水率为32.5％-38.3％，减容率78.5％-83.2％，回收分层后的油相回收率为67.2％-75.3％，闪蒸汽回流至预热罐中的能量回收率为36.7％-41.2％。本实施例产生的滤液COD<5000mg/L，生物毒性较低；产生不凝气量较少，且无恶臭味。

对比例1

本对比例为实施例2的对比实验，该对比例提供一种含油污泥同步脱水回收油的方法，其采用实施例1的装置，具体包括以下步骤：

步骤一，将新疆油田某一采油厂的浮渣油泥(含水率80％-85％)500g注入到预热罐中预热到90-99℃；

步骤二，预热后的含油污泥注入到水热反应釜中，通过电加热将油泥加热到140-180℃，反应20-50分钟，获得水热油泥；

步骤三，将水热油泥迅速注入到闪蒸罐进行水蒸汽、油气和固相残渣的分离，产生的闪蒸汽回流至步骤一中的预热罐实现热量回收；分离后的闪蒸油泥进入高压压滤机中进行压滤脱水，获得固相残渣和液相油水混合物，油水混合物进入回收罐静置分层，上层实现油的回收，下层实现有机废水的回收；

本实施例中，压滤脱水后得到残渣含水率为55.3％-59.7％，减容率61％-67％，回收分层后的油相回收率为32.1％-35.3％，闪蒸汽回流至预热罐中的能量回收率为34.5％-40.8％。本实施例产生的滤液COD<5000mg/L，生物毒性较低；产生不凝气量较少，且无恶臭味。

对比例2

本对比例为实施例2的对比实验，该对比例提供一种含油污泥同步脱水回收油的方法，其采用实施例1的装置，具体包括以下步骤：

步骤一，将新疆油田某一采油厂的浮渣油泥(含水率80％-85％)500g注入到预热罐中预热到90-99℃；

步骤二，预热后的含油污泥注入到水热反应釜中，通过电加热将油泥加热到230-260℃，反应20-50分钟，获得水热油泥；

步骤三，将水热油泥迅速注入到闪蒸罐进行水蒸汽、油气和固相残渣的分离，产生的闪蒸汽回流至步骤一中的预热罐实现热量回收；分离后的闪蒸油泥进入高压压滤机中进行压滤脱水，获得固相残渣和液相油水混合物，油水混合物进入回收罐静置分层，上层实现油的回收，下层实现有机废水的回收；

本实施例中，压滤脱水后得到残渣含水率为46.2％-51.7％，减容率69％-73％，回收分层后的油相回收率为52.1％-65.3％，闪蒸汽回流至预热罐中的能量回收率为28.1％-31.2％。本实施例产生的滤液COD>20000mg/L，生物毒性为剧毒；产生大量恶臭气体。

通过上述实施例和对比例实验表明，本发明的工艺在较低的反应温度(200℃)下能够实现处理后残渣含水率小于60％，减容率达到60％以上，油相回收30％以上，回收一定的能量并降低能耗。若进一步提升减量和回收油效果，水热反应温度需提升至220-250℃以上，伴随着大量能量的消耗。但添加调理剂后，水热反应在较低的水热温度(200℃)下即可达到较好的减量和回收油效果，大大降低了反应能耗，且产生的废液COD大幅度降低，且毒性降低，易于生化处理。

Claims (10)

1.一种含油污泥同步脱水回收油的方法，其包括以下步骤：

步骤一，将含油污泥与调理药剂混合进行预热；

步骤二，预热后的含油污泥与调理药剂的混合液进一步加热使含油污泥与调理药剂进行水热反应获得水热油泥；

步骤三，将水热油泥在反应温度下迅速进行闪蒸，实现水蒸汽、油气和固相残渣的分离，产生的闪蒸汽用于步骤一的预热实现热量回收；分离后的闪蒸油泥进行压滤脱水，获得固相残渣和液相油水混合物，油水混合物静置分层，上层实现油的回收，下层实现有机废水的回收；

其中，所述调理药剂是由热敏金属氧化物、催化剂和破乳剂组成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：以所述调理药剂的质量为100％计，该调理药剂包括5％-10％的热敏金属氧化物、60％-80％的催化剂和10％-30％的破乳剂。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述调理药剂加入量为所述含油污泥质量的0.3％-2.0％。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述热敏金属氧化物包括氧化钙、氧化铁、氧化钛、氧化钼和氧化锌中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述催化剂包括氯化钠、碳酸钠、氯化钙、氢氧化钙和硅酸钠中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述破乳剂为离子表面活性剂，包括羧酸盐、硫酸盐、聚醚、季铵盐和磺酸盐中的一种或多种的组合；

优选地，所述破乳剂为十二烷基硫酸钠。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一中，预热采用的是能够进行电预热、蒸汽预热、微波预热或导热油预热的预热罐；

优选地，预热温度为90-99℃。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二中，水热反应采用的是能够进行电加热、蒸汽加热、微波加热或导热油加热且能够搅拌的反应釜；

优选地，水热反应的温度为120-200℃，压力为0.2-1.45MPa，搅拌时间为10-50min。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中，压滤脱水采用的是高压压滤机，所述高压压滤机通过液压油缸对滤板进行挤压实现油泥脱水；

优选地，该高压压滤机脱水压力为0.5-2.0MPa；脱水时间为30-240min。

10.一种含油污泥同步脱水回收油的装置，该装置包括：

预热单元、反应单元、闪蒸单元、脱水单元和回收单元；

所述预热单元、所述反应单元、所述闪蒸单元和所述脱水单元依次相连通；

所述预热单元用于将含油污泥和调理药剂进行预热；

所述反应单元用于加热搅拌使含油污泥与调理药剂进行热水解反应；

所述闪蒸单元用于水蒸汽、油气和固相残渣的分离，且所述闪蒸单元产生的闪蒸汽回流至所述预热单元用于热量的回收利用；

所述脱水单元用于含油污泥中水分的脱除；所述回收单元用于液相油水混合物的分层并回收油相；

所述调理药剂是由热敏金属氧化物、催化剂和破乳剂组成。