含油污泥热解处理与利用研究

24第19卷第6期石油规划设计2008年11月王万福·杜卫东何银花刘颖刘鹏中国石油集团安全环保技术研究院王万福等.含油污泥热解处理与利用研究.石油规划设计,2008,19(6):24~27摘要污泥处理是油田污水处理系统不可缺少的重要工艺环节。分析了溶剂萃取、热化学洗油、热解等6种污泥资源化技术的利用程度、二次污染物和适用范围及特点,指出热解处理是值得推广的技术。通过含油污泥热解处理室内实验,测定了回收油气组成、热解残渣含碳量和ALO3含量;对热解残渣沥青的吸附性能和再生处理的絮凝性能进行了测试分析;开展了水平回转炉用于含油污泥热解处理的现场中试评价。结聚表明,含油污泥热解处理具有较好的油气回收和残渣再生利用价值关键词固体废物含油污泥资源化热解油气回收率废渣再生利用零排放油田污水处理的实质就是将污水中的油和悬浮收油气、燃烧利用热值、用于油田开发调剖等方法。固体粒子分离出来,分离出来的浓缩体则形成污泥。6种主要含油污泥资源化处理技术方法的对比分析污水处理实际上就是一个不断产生、不断分离和不结果,见表1。断处理污泥的过程,污泥的处理是油田污水处理系对比分析结果表明,溶剂萃取与热化学洗油存统不可缺少的重要工艺环节。随着国家环保法规标在大量的二次污染物,不能实现含油污泥最终处理,准的提高及环保执法力度的不断加大,含油污泥的其应用将受到限制;焦化处理与作油田调剖剂工艺污染控制与资源化利用,已成为石油行业的重大课题。成熟,无二次污染物,可实现含油污泥完全最终处随着天然资源的短缺和固体废物排量的激增,理,但应用有限;焚烧利用热值与热解处理需要二许多国家把固体废物作为“资源”积极开展综合利次处理的污染物少,基本可实现完全最终处理,适用口。由于油田炼化集输处理过程产生的罐底泥、宜规模处理,具有研究与推广应用价值。其中,热浮渣、废白土和落地原油等含油污泥的石油类物质解较焚烧有较好的直接经济效益,将具有更好的市含量高(千重油含量一般在10%以上,多数可达场优势。20%~30%),同时还含有较多的金属与黏土无机矿物,因此具有非常重要的油气回收和金属矿物质再2含油污泥热解处理与利用评价研生利用价值,污泥资源化利用将是其今后最终处置究进長的根本方式(含油污泥资源化处理方渎为加强油田含油污泥的治理,于2003年中国石油勘探与生产分公司立项开展了“含油污泥处理工国内外含油污泥资源化处理研究采用了多种技艺技术”研究。近年来,项目组通过调研比选和实术方法,如热化学洗油、溶剂萃取回收油、热解回验研究,提出了脱水污泥“热解回收油气一残渣利奉王万福,男,1966年生,高级工程师。1991年毕业于西南石油大学应用化学专业,现任中国石油集团安全环保技术研究院环保技术研究所副所长一直从事油田及炼化污水污泥处理技术方法、工艺与配套设备的研究开发和推广应用工作。通信地址:北京市海淀区志新西路8号,10008第19卷第6期石油规划设计表16种含油污泥资源化处理技术方法的对比分析处理方法资源化二次污染物设施行直接适用范围与特点处理程度工艺投资经济效益溶剂萃取回收油较彻底剩余污泥量大较复杂不够成熟较高般适宜深度回收油热化学洗油回收油不彻底剩余污水污泥量大简单成熟较低较好适宜简单回收油焦化处理全部处理较复杂成熟较低较好适宜最终处理但用量有限作油田调剖剂全部处理简单成熟较低费用投人适宜最终处理但用量有限焚烧利用热值有机物全部处灰渣烟气少较复杂较成熟较高费用投入适宜最终处理污泥含水要低理回收热能热解处理有机物全部处灰渣少,且可再生利用较复杂不够成熟较高较好适宜最终处理脱水泥饼即可理回收油气用”的资源化处理技术新思路,并利用“水平回转验数据表明,3种样品均具有较好油气产收率,其热解炉”设备进行了回收轻烃和不凝气的现场中试中w-1的产油率高达34.2%,热解回收油的价值评价。突出;在热解过程中,样品除本身含水外,也产生目前,为有利于热解技术的深入研究、样品的一定的合成水;残渣基本达到不含油。室内评价,以及为工业化应用装置和工程设计提供32馏分组成分析全面可靠的设计参数,项目组研究建立了含油污泥3.21热解气组成分析热解室内评价的技术体系。编制形成了《含油污泥2种油田污水处理污泥热解气的组成分析数据热解室内评价实验操作手册》,其涉及实验物料物性见表3。分析结果表明,样品来源不同,其组成有分析评价、实验物料热解产物(油、气、水和残渣)较大差异。其中ytws-1的C1~C烃类组分高达90%,产生量评价、热解油组成及物性分析评价、热解气甲烷含量为42.13%;ytws-2的烃类组分为51.9%,组成分析及利用性能评价、热解残渣组成分析、利甲烷含量也较低,其中惰性气体氮气和二氧化碳含用性能评价、再生处理工艺条件优化研究,以及热量较高。解水水质分析与处理工艺条件优化研究等多方面内3.2.2热解油组成分析容,共40余个测试项目。开发建立了一个功能较为热解油全烃气相色谱和簇组分棒薄层分析数完善,并能较好地对运行参数进行自动监测与控制据见表4。全烃气相色谱分析数据表明,热解油中的热解处理室内实验系统。已开展了十多样次的油汽油、煤油和柴油等轻质组分含量较高,直接蒸馏田炼化污水处理污泥和润滑油精制废白土等热解处即可得到高收率的汽油、煤油和柴油;棒薄层分析理回收油气的评价实验。结果表明,热解油中的烃类含量可达85%以上。这3污泥熟解回收油气童内评价结票表明热解油具有非常好的油品产收率,但也含有一定数量的非烃与沥青质,仍需进一步精制处理方可热解又叫干馏、热分解或炭化,是比较成熟的使用。化工工艺过程。含油污泥热解技术是在隔氧高温下表2窒内热解实验油气水产率及残渣含油量数据将蒸馏和热分解溶为一体,将污泥转变成3种相态产油率产气量/产水率/残渣含油量物质。气相为甲烷、二氧化碳等;液相以常温燃油(m3t2)水为主;固相为无机矿物质与残碳。其显著特点是有利于污泥中能源物质的回收利用和无机矿物的再ytws-2生利用。31热解油气水产生量与残渣含油量表3热解气组成分析数据实验样品为辽河署四联脱水污泥(yw-1)、新疆六九区清罐堆存自然干化污泥(y-1)和新疆试样Cy CyCcC及以烃类上烃类/累计81站脱水污泥(yws-2)。根据样品高温作用的挥发%%%特征,热解实验温度为600℃,反应时间3h。室内mw-142.1323471456652.421291022927热解实验油气水产率及残渣含油量数据见表2。实22181420943515910.62340826王万福等:含油污泥热解处理与利用研究2008年11月表4热解油的组成分析数据C汽油/C-C煤油/C6~C:;柴油yews.15.6640.7644742559335078.850.154污泥热解回收现场中试mg/g和387mg/g,相当于活性白土与活性炭饱和吸附量的80%~90%,对沥青质具有较好的吸附4.1中试装置及物料作用,有利用价值。试验地点在新疆乌尔禾油砂试验现场,装置处5.2热解残渣含碳量测试分析理油砂能力为20d,试验主体设备为水平回转炉,热解残渣为黑色粉体,含炭显著。对3种残渣自控连续运行。分别进行髙温灼烧脱碳,脱碳的损失量分别为中试物料共5种。分别取自新疆油田分公司六62%,266%和93%。这表明,热解残渣含炭量高,有较好灼烧脱碳回收能源利用价值。同时,对脱碳九区(稠油)清罐堆存的千化罐底泥和81站污水深残渣的沥青饱和吸附量的测定表明,基本与脱碳前度处理的脱水堆存干化污泥,以及克拉玛依石化分相当,脱碳后仍有作为吸附剂的利用价值。公司润滑油精制的废白土、污水处理离心脱水污泥53热解残渣ALO3含量及再生絮凝作用效果测试(湿污泥,含水率在60%以上)及其堆存干化污泥。分析42中试结果采用氟盐取代EDTA容量法分别对2个污水处对5种中试评价样品现场热解处理的产油、气、理污泥样品的热解残渣中ALO3含量进行测定,结果水率进行了现场测试,结果见表5。表5中的实验残渣中AlO3含量分别为21%和26%,商品聚合铝数据表明,5种中试样品均具有较好的油、气产收标准ALO含量为30%,有很好的铝盐回收利用价值率,产气率略高于室内评价结果,产油率为室内的对ytw-1样品热解残渣进行酸溶初步再生处理814%-95.8%,平均值为866%;现场试验装置设后,其对高含油(2000300mgL)高乳化难处理备可行。在现场热解过程中,5种中试样品的合成的稠油污水有很好的絮凝作用。初步定量实验结果水高于室内评价结果,比室内的产水率高出3%~表明,当加入量为500ngL时,其絮凝沉降分离效6%,这可能是中试设备密闭达不到室内实验设备的果显著。沉降后水质清澈透明,水中油含量和悬浮密闭效果有关。固体含量可达到10mgL以下(在相同处理效果时,表5热解中试评价油气水产率数据商用聚铁或聚铝的加量分别为400mg/L和产油率产气量/产水率200mg/L)。由此证明,污水处理污泥热解残渣具有(m3t)再生循环利用的价值,可实现污水处理污泥“零排六九区罐底污泥放81站脱水污泥75克石化废白土克石化湿污泥6鲒袁语克石化干化污泥通过对含油污泥室内热解实验研究与现场中试5污泥热解残渣利用价值初步评价评价结果表明,含油污泥热解处理具有较好的油气回收和残渣利用价值;可实现污泥“零排放”,具有51残渣的吸附性能测试分析显著的直接经济效益和社会效益。参考化工行业标准HcT2569-94《活性白土》是污泥热解的产油率一般可达10%以上,高评定操作方法,对油田2种污水处理和1种集输沉的可达30%以上,回收油率高,热解油的品质较好罐干化污泥样品热解残渣进行吸附沥青的饱和吸附同时也产生一定的不凝烃类气体。量测定。结果是3种残渣的饱和吸附量为34lmgg、二是热解残渣对油品中的沥青具有较好的吸附第19卷第6期石油规划设计脱色作用,可用于油品精制。热解残渣含炭量高,重要的支持作用可进行髙温灼烧脱碳回收能源,脱碳残渣的吸附性能与脱碳前相当,仍可作为油品精制脱胶吸附利用。参考文獻热解残渣的AlO3含量高达20%以上,有较高的铝含[1]吴芳云等.石油环境工程.北京:石油工业出版社量,经酸溶初步再生处理,对污水有较好的絮凝作2002用,具有再生循环利用价值,可实现污水处理污泥2]翟云波等.城市污水处理厂污泥资源化利用途径探“零排放”。讨.工业水处理,2004,24(2)8-11三是水平回转热解炉可用于含油污泥热解处理[3]王群,邹鹏.污水污泥的热解处理.再生资源研究,2004(4):28-41收油气资源。热解处理是具有较好市场前景的含[4]韩怀强,蒋挺大.粉煤灰利用技术.北京:化学工业油污泥最终处理技术,其配套工艺技术与装置应进出版社环境科学与工程出版中心,2001行深入研究。四是开发建立的室内热解实验系统及评价测试收稿日期:2008-05-23技术体系对热解技术的深入研究与工业化应用具有编辑:马三佳(上接第9页)32.2合理改革和精简现有的管理机构批炼油行业的学科带头人、经营管理人才、石油专合理改革和精简现有的管理机构,压缩管理层家和技术人员,提高我国炼油企业的人员素质,建次,做到责权明确,层次分明;加强绩效考核,提设一支强有力的生产经营队伍。髙炼油企业经营管理水平,努力缩小与国际先进炼3.3.3抓紧推行健康、安全、环保体系油企业在国际竞争能力上的差距。我国炼油企业应抓紧推行健康、安全、环保体323大力推进和提倡清洁生产系,从源头上消除安全隐患,从制度上落实安全管大力推进和提倡清洁生产,改进生产工艺,提理,追求环境保护与生产建设同步发展;努力体现高加氢处理能力在装置加工总量中的比重,努力为以人为本的管理实质,降低事故的发生率,改善职社会多生产优质的清洁燃料;加强对原油中硫含量工的工作和生活条件;强化环境保护,生产环境友的全过程控制,采取有效措施将其回收,树立保护好型产品环境、爱护环境的良好形象。324大力提高管理信息化和自动化水平参考文献按照统一、成熟、实用、兼容和高效的信息化[1]傅琦.中国石油加工业竞争力评价与分析.北京建设方针,加强信息基础设施和综合应用系统的建中国标准出版社,2007,125-128设,完善信息化建设标准和规范体系,加快企业信[2胡大力企业竞争力论北京:经济管理出版社息化工作队伍建设;大力推进DCS集散控制、APS[3]杨嵘.中国石油产业竞争力的国际比较经济评先进计划系统、MES生产运行管理系统和ERP一体论,2004,1:54~57化管理等技术的研发和应用,提高我国主要企业的[4]戴林.我国炼油及石化行业竞争力若干影响因素信息化水平。分析.国际石油经济,2002,10(5):24~2533提高可持续性发展能力[5]刘延伟.我国炼油企业竞争力分析.化工技术经济33.1将科技进步和技术创新放在首要位置2003,21(9)加快技术创新,提高炼油装置的科技含量,降[6康灿华胡晓军中国石油石化工业的竞争力分析及其提升对策.武汉理工大学学报,2006,28(5):171低生产成本。面对成本和环保的双重压力,我国炼[7]荀常柱,伦昕义国内外大型石油公司竞争力比较油企业要将科技进步和技术创新放在首要位置化工技术经济,2004,22(4):2-3快核心技术开发。332建设一支强有力的生产经营队伍收稿日期:2008-04-15我国炼油企业要加强人力资源的开发和人才的编辑:马三佳培养。通过人才培训、改革激励机制等手段培养