CN110902985A - 一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置，该装置由阀门、增压泵、气体压缩机、换热器、压力表、气瓶、储罐、电动搅拌机、连续萃取塔、高压分离釜等设备组成；装置分为超临界二氧化碳供给***、含油污泥供给***、控温控压***、碳氢化合物萃取***和回流***。该装置通过设置连续萃取塔，有效的缩短了萃取工艺流程，提高了萃取效率，减少了成本投资，实现了含油污泥的连续萃取。具有自动化程度高、易于成撬、操作方便的优点。

Description

一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式 萃取装置

技术领域

本发明涉及一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置，涉及到石油化工行业中含油污泥的处理与资源化利用领域。

背景技术

含油污泥是在石油天然气开采、运输、炼制及含油污泥水处理过程中产生的含油固体废物。据统计，胜利油田每年产生含油污泥在10万吨以上，大港油田每年产生含油污泥约15万吨，河南油田每年产生约5万吨。这些含油污泥中碳氢化合物含量通常在10～50％之间，若不加以处理直接排放将会对环境造成极大的污染。针对油气田污泥中碳氢化合物含量高的特点，国内外根据超临界CO₂低黏度、低表面张力、高溶解性和高扩散系数的特性开发出了超临界CO₂萃取技术。该技术具有废渣回收率低、碳氢化合物回收率高的特点，能够克服传统降解、限制技术的不足，实现含油污泥的无害化处理和碳氢化合物的资源化利用，对于环境保护具有十分重要的意义。基于此，需要一套能够高效回收含油污泥中碳氢化合物的超临界CO₂萃取装置。

目前，已公开的超临界CO₂萃取装置中，部分装置(公开号：CN201910512276.0，公开日： 20190927)可以实现超临界CO₂对含油污泥中碳氢化合物的萃取。但已有的超临界CO₂萃取工艺在萃取过程中需要从萃取釜底部连续通入二氧化碳，使超临界CO₂通过扩散的方式完成萃取，由于重力的影响，间歇式萃取釜内的含油污泥孔隙度会减小，同时，含油污泥具有黏度大、乳化充分的特点，所以超临界CO₂在萃取釜内含油污泥中的流动会变缓，最终导致萃取时间较长。其次，间歇式工艺流程采用单批式操作，每次更换原料都需要重复升压和降压，这会造成大量的能量损失，且不利于含油污泥处理成本的降低；第三，间歇式萃取工艺萃取完成后需定期更换填料，而填料更换过程中的操作十分复杂且耗费时间，因此，间歇式萃取工艺存在着因萃取设备复杂、自动化程度低而不利于成撬的缺点。基于此，本装置充分考虑已有设备的不足，将萃取工艺设计为二级、塔式处理流程。该工艺采用连续萃取方式，萃取过程中无需定期更换填料，避免了重力引起的填料致密的缺点，减少了萃取所需的时间；另外，该工艺将两级萃取过程集成在萃取塔内，克服了间歇式反应釜萃取效率低、不连续的缺点，不仅可以避免开盖换料过程中大量能量损失，降低成本，还可以有效地减少萃取设备的占地空间，具有自动化程度高、处理负荷大、能耗低、易于成撬的优点，可以有效地提高含油污泥中碳氢化合物的萃取率，实现石油化工行业中含油污泥的安全、可靠、规模化处理。

发明内容

本发明的目的是：为了提供一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置，可以实现石油化工行业中含油污泥的移动式随钻处理，使得含油污泥排放达到国家排放相关标准。

一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置，由第一压力表1、气体质量流量控制器2、第一气体压缩机3、第一换热器4、第一阀5、携带剂增压泵6、减压阀7、第二压力表8、第二阀9、第三阀10、携带剂储罐11、第一逆止阀12、第二逆止阀13、第二气体压缩机14、第二换热器15、高压气瓶16、连续萃取塔17、第三逆止阀18、电动机 19、增压泵20、第四逆止阀21、高压分离釜22、压力检测器23、第五逆止阀24、温度监测器25、含油污泥储罐26、第四阀27、第五阀28、第三换热器29、污泥储存储存器30、萃取碳氢化合物储存器31组成。所述一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置，其中：高压气瓶16通过减压阀7、气体质量流量控制器2、第一气体压缩机3、第一换热器4、第二阀9、第三阀10、第一逆止阀12与连续萃取塔17连通；高压气瓶16为***提供萃取所需的二氧化碳；气体质量流量控制器4根据***反馈自动调节气体流量；第一换热器4为二氧化碳气体达到超临界状态所需温度提供热量；第一压力表1、第二压力表8 及第一压力监测器23分别与***连通，用以监测二氧化碳气体增压前后的压力变化情况，确保二氧化碳气体达到超临界状态所需的压力；二氧化碳气体达到超临界状态后，在连续萃取塔17入口处与加压的含油污泥混合；高压分离釜22顶部通过第二换热器15、第二气体压缩机14以及第二逆止阀13与连续萃取塔17的入口相连，经过高压分离釜22分离后的超(亚) 临界二氧化碳经过加压、升温返回入口重新参加萃取反应，以提高循环利用率；携带剂储罐 11通过第一阀5、第一增压泵6与供气***入口连通，用以提供超临界流体萃取碳氢化合物所需要的携带剂；电动机搅拌机19与含油固体废物储罐26连接，通过电动搅拌机19将含油污泥搅拌均匀，控制固相颗粒大小；含油污泥储罐26底部与第三换热器29相连，通过第三换热器29调节含油污泥的温度，为萃取反应做准备；第三换热器29的出口通过第二增压泵 20与连续萃取塔17入口相连，含油污泥通过第二增压泵20增压后与供气***提供的超临界二氧化碳混合进入连续萃取塔17进行萃取；含油污泥经过连续萃取塔17上半部分的一级萃取后，通过第四逆止阀21进入连续萃取塔17的下半部分进行二级萃取；二级萃取使用的二氧化碳为纯净二氧化碳，由气瓶16通过第三阀10提供；第三逆止阀18和第五逆止阀24分别与连续萃取塔17的上部和下部连通，溶解有碳氢化合物的超临界二氧化碳通过第三逆止阀 18和第五逆止阀24进入高压分离釜22中进行等温变压分离或等压变温分离；压力监测器23 和温度监测器25与高压分离釜22连接，用以监测高压分离釜内压力和温度的变化，为等压变温分离和等温变压分离提供基础；第四阀27与连续萃取塔17底部相连，通过第四阀27可以排出萃取后的污泥；第五阀28与高压分离釜22连通，通过第五阀28的开闭可以将萃取出的碳氢化合物成分排入萃取碳氢化合物储存器31进行储存。

所述一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置，其中：所述萃取装置的安装采用撬装方式；

所述一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置，其中：所述萃取***中安装有连续萃取塔17，上下两部分通过第四逆止阀21连通，且兼具二级分离的功能；所述一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置，其中：所述高压分离釜22可实现超临界二氧化碳的等温变压分离和等压变温分离；

本发明由于采取以上技术方案，可以达到以下有益效果：

(1)连续萃取塔通过第四逆止阀21分为上下两个部分，可以实现含油污泥的二级、连续萃取；

(2)通过设计连续萃取塔17，可以节约萃取时间及设备空间，简化操作流程，实现萃取***的撬装，保障含油污泥的移动式随钻处理；

(3)通过设置第二阀9可根据含油污泥的含油量实现超临界二氧化碳注入量的灵活控制；

附图说明

图1是本发明一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置结构示意图。

图中：1第一压力表、2气体质量流量控制器、3第一气体压缩机、4第一换热器、5第一阀、 6携带剂增压泵、7减压阀、8第二压力表、9第二阀、10第三阀、11携带剂储罐、12第一逆止阀、13第二逆止阀、14第二气体压缩机、15第二换热器、16高压气瓶、17连续萃取塔、 18第三逆止阀、19电动机、20增压泵、21第四逆止阀、22高压分离釜、23压力检测器、24 第五逆止阀、25温度监测器、26含油污泥储罐、27第四阀、28第五阀、29第三换热器、30 污泥储存器、31萃取碳氢化合物储存器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

本发明是一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置，包括：1第一压力表、2气体质量流量控制器、3第一气体压缩机、4第一换热器、5第一阀、6携带剂增压泵、7减压阀、8第二压力表、9第二阀、10第三阀、11携带剂储罐、12第一逆止阀、 13第二逆止阀、14第二气体压缩机、15第二换热器、16高压气瓶、17连续萃取塔、18第三逆止阀、19电动机、20增压泵、21第四逆止阀、22高压分离釜、23压力检测器、24第五逆止阀、25温度监测器、26含油污泥储罐、27第四阀、28第五阀、29第三换热器、30污泥储存器、31萃取碳氢化合物储存器。

具体实施方式为：

第一步：打开第二阀9、第三阀10，关闭第一阀5、第四阀27、第五阀28；

第二步：打开减压阀7、气体质量流量控制器2、第一气体压缩机3、第一换热器4，将二氧化碳气体加压、升温至超临界状态注入***，并通过第一压力表1监测注入***的二氧化碳的压力变化情况；

第三步：待超临界二氧化碳注入***后，打开电动搅拌机19，将含油固体废物搅拌成均匀的固相颗粒；

第四步：打开第三换热器29，调节至所需温度，打开增压泵将加压、升温后的含油固体废物注入萃取反应塔17并与供气***提供的超临界二氧化碳混合；

第五步：开启第一阀5，调节开度，并打开携带剂增压泵6，将携带剂储罐11中的携带剂注入超临界二氧化碳供气***中；

第六步：超临界二氧化碳开始在萃取反应塔17的上半部分对含油污泥进行一级萃取，携带碳氢化合物成分的超临界二氧化碳从上部出口通过第三逆止阀18进入高压分离釜22，一级萃取后的污泥通过第四逆止阀24进入萃取反应塔17下半部分进行二级萃取；

第七步：打开第四阀27，将萃取后含油污泥排入污泥储存储存器30中储存；

第八步：打开第五阀28，使携带碳氢化合物成分的超临界二氧化碳进入高压分离釜22后开始进行减压分离，碳氢化合物通过第五阀25排入萃取碳氢化合物储存器31中；

第九步：打开第二换热器15、第二气体压缩机14，将解吸后的超(亚)临界二氧化碳重新加压、升温，使其恢复至超临界状态；

第十一步：将恢复至超临界状态的二氧化碳通过第二逆止阀13重新注入萃取***进行循环利用；

第十二步：萃取结束后，关闭增压泵、换热器、气体压缩机等，将二氧化碳减压后放空处理；

第十三步：萃取结束。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置，该装置由阀门、增压泵、气体压缩机、换热器、压力表、气瓶、储罐、连续萃取塔、高压分离釜等设备组成；其特征在于所述高压气瓶(16)通过减压阀(7)、气体质量流量控制器(2)、第一气体压缩机(3)、第一换热器(4)、第二阀(9)、第三阀(10)、第一逆止阀(12)与连续萃取塔(17)连通；第一压力表(1)第二压力表(8)第一压力监测器(23)分别与***连通，二氧化碳气体达到超临界状态后，在连续萃取塔(17)入口处与增压的含油污泥混合；高压分离釜(22)顶部通过第二换热器(15)、第二气体压缩机(14)以及第二逆止阀(13)连续萃取塔(17)的入口相连；携带剂储罐(11)通过第一阀(5)、第一增压泵(6)供气***入口连通；电动机搅拌机(19)与含油污泥储罐(26)连接；含油污泥储罐(26)底部与第三换热器(29)相连；第三换热器(29)的出口通过第二增压泵(20)与连续萃取塔(17)入口相连；含油污泥经过连续萃取塔(17)上半部分的一级萃取后，通过第四逆止阀(21)进入连续萃取塔(17)的下半部分进行二级萃取；第三逆止阀(18)和第五逆止阀(24)分别与连续萃取塔(17)的上部和下部连通；压力监测器(23)和温度监测器(25)与高压分离釜(22)连接；第四阀(27)与连续萃取塔(17)底部相连；第五阀(28)与高压分离釜(22)连通，实现含油污泥的连续萃取。

2.如权利要求1所述一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置，其特征在于：萃取装置的安装采用撬装方式，且萃取***中安装有连续萃取塔(17)。

3.如权利要求1所述一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置，其特征在于：高压分离釜(22)可实现等温变压分离、等压变温分离。

4.如权利要求1所述一种利用超临界二氧化碳分离含油污泥中碳氢化合物的塔式萃取装置，其特征在于：通过设计塔式工艺流程，将处理设备成撬，实现石油化工行业中含油污泥的随钻式处理。

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