申请日2015.06.15
公开(公告)日2015.09.30
IPC分类号C10L1/32
摘要
本发明涉及一种污泥废水焦浆，以质量份数它包含以下成分：弹丸焦60-65份、炼厂污泥7-35份、循环水厂排污水2-33份、分散剂0.8-1份;所述的弹丸焦其哈氏可磨性指数低于40，碳含量在85-95wt%之间，灰分含量低于1wt%，挥发分含量低于10wt%，热值在30MJ/kg以上。本发明还提供一种污泥废水焦浆的制备方法。本发明通过将弹丸焦事先粉碎，再进行共成浆，大大提高了水焦浆的性能，制备的污泥废水焦浆成浆浓度达到62%以上，表观粘度低于1200mPa·s，稳定性大幅度提高，浆体属于假塑性流体，具有触变性，易于储存、泵送和雾化。同时，本发明很好的解决了劣质原油炼制过程中产生的高硫弹丸焦、污泥以及循环水厂排污水的处理问题，实现了废物的资源化利用。
摘要附图
权利要求书
1.一种污泥废水焦浆，其特征在于：以质量份数计它包含以下成分：
弹丸焦60-65份、炼厂污泥7-35份污泥、循环水厂排污水2-33份、分散剂0.8-1份;所 述的弹丸焦其哈氏可磨性指数低于40，碳含量在85-95wt%之间，灰分含量低于1wt%，挥发 分含量低于10wt%，热值在30MJ/kg以上。
2.根据权利要求1所述的污泥废水焦浆，其特征在于：所述的炼厂污泥为劣质原油炼制过程 中在污水处理系统中产生的隔油池底泥、气浮池浮渣和生化池活性污泥中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的污泥废水焦浆，其特征在于：所述的炼厂污泥经初步脱水之后 含水率为70-80wt%。
4.根据权利要求1所述的污泥废水焦浆，其特征在于：所述的循环水厂排污水为劣质原油炼 制过程中循环冷却水定期排出的污水。
5.根据权利要求1所述的污泥废水焦浆，其特征在于：所述的分散剂为改性木质磺酸钠和甲 基萘磺酸甲醛缩合物复配而成，两者的质量复配比例为改性木质素磺酸钠：甲基萘磺酸钠甲 醛缩合物=1～3:3～6。
6.根据权利要求1所述的污泥废水焦浆的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)将弹丸焦进行预破碎，并进行过筛处理，取粒径小于0.85mm的弹丸焦保留备用;
(2)将炼厂污泥和循环水厂排污水放入烧杯中，搅拌均匀后和步骤(1)中处理好的弹丸焦 一起倒入球磨罐中，球磨罐中大球与小球的数量比为40:200，球磨转速为330-430r/min，球 磨时间为40-60min;
(3)球磨完成后将所得到的浆体使用40目筛子过滤，除去杂物和大颗粒;
(4)在步骤(3)处理后的浆体中加入分散剂，在500-600r/min转速下搅拌混合10-15min， 即得到污泥废水焦浆。
7.根据权利要求6所述的污泥废水焦浆的制备方法，其特征在于：所述的大球直径为20mm， 小球直径为10mm。
8.根据权利要求6所述的污泥废水焦浆的制备方法，其特征在于：所述的污泥废水焦浆，其 固体含量为62-70wt%，粘度不高于1200mPa·s。
说明书
一种污泥废水焦浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种污泥废水焦浆及其制备方法，尤其是针对稠油和/或超稠油等劣质原油炼 制过程中所产生废料的共成浆的方法。
背景技术
随着原油的不断开采，现如今我国自产原油大部分渣油含量较高，达到50%左右，稠油 中则高达60%以上，轻质原油含量较低。而随着油品需求的日益增加，稠油以及超稠油的开 采量正在逐年增加;此外，由于我国石油资源不能实现自己自足，很大一部分需从中东地区 进口，而进口原油品质较差，多属渣油，重金属和硫含量偏高。对于重金属含量(质量分数 200～300μg/g)和硫含量高的渣油，通常需采用溶剂脱沥青或延迟焦化等浓缩工艺，因此导 致我国高硫石油焦的产量正在逐年增加。高硫石油焦通常作为燃料应用于水泥和冶金工业， 硫在燃烧过程中形成硫氧化物，通过加入石灰石进行固硫，这种方法除硫效率不高同时使得 灰量增多，增加了后续处理的费用。随着我国环保法规的日益严格，高硫石油焦作为燃料进 行燃烧已不能满足环保法规的要求。因此炼厂加工高硫劣质原油所产生的石油焦的出路已成 为一个亟需解决的问题。
水煤浆技术目前已发展较为成熟，实现了工业化应用。若借鉴水煤浆技术，用石油焦将 煤替换进行制浆气化将能够充分利用石油焦的热值，实现高硫石油焦的环保利用。水焦浆进 行气化的第一步是制备出符合标准的浆体，只有制备出低粘度、高浓度、流动性好、稳定性 好的浆体，才能顺利的进行后续的气化反应。
然而由于炼厂在炼制过程中稠油和超稠油加工比例的增大，导致原料密度大、粘度高、 酸值高、残炭值高、胶质、沥青质含量高，重金属含量增加。研究表明，原料油的性质越差， 尤其是镍、钒含量的增加能够促进弹丸焦的生成。Ellis对比了弹丸焦和海绵焦的性质，得出 弹丸焦的硬度明显高于海绵焦，其哈氏可磨性指数(HGI)约为30左右。根据《煤的哈氏可 磨性指数测定方法》(GB/T 2565-1998)中的分级方法，哈氏可磨性指数(HGI)低于40的属 于难磨等级。而在水煤浆工艺中所用原料煤的哈氏可磨性指数(HGI)通常在60-80之间，属 于中等可磨煤。由于煤的可磨性较好，在水煤浆制备过程中磨矿强度较低即可制得符合要求 的浆体。而弹丸焦是劣质原油经炼厂焦化装置焦化之后产生的副产物，弹丸焦是石油焦的一 种。劣质原油为API°小于20，20℃条件下密度大于0.931g/cm3，硫质量分数大于2.0%，酸 值大于0.5mg/g，重金属质量分数大于200μg/g。因此由劣质原油经炼厂焦化装置焦化之后产 生的副产物弹丸焦其可磨性较差，较低的磨矿强度很难将其破碎，而简单的提高水焦浆的磨 矿强度也难以制得符合要求的浆体。由于在制浆过程中的添加剂分子量都较大，分子链长， 长时间高强度的磨矿将会剪碎添加剂的分子链，使其作用效果大大降低。
因此，完全按照水煤浆制浆方法利用弹丸焦进行水焦浆的制备显然是行不通的。
发明内容
根据上述不同之处，本发明的目的是提供一种污泥废水焦浆及其制备方法。本发明制备 的污泥废水焦浆可充分利用含有炼厂污泥中的微生物絮体以及炼厂污泥中的水分，一方面大 幅度的提高了污泥废水焦将的稳定性，使其成为假塑性流体，另一方面充分利用了炼厂污泥 中的水分和热值，减少了制浆用水。并且本发明制备的污泥废水焦浆可充分利用循环水厂排 污水中的碱金属和碱土金属离子，对后续浆体的气化其到催化作用，可降低气化温度，提高 气化效率，节省气化成本。
为实现上述目的，本发明的技术方案在于：一种污泥废水焦浆，以质量份数它包含以下 成分：弹丸焦60-65份、炼厂污泥7-35份、循环水厂排污水2-33份、分散剂0.8-1份;所述 的弹丸焦其哈氏可磨性指数低于40，碳含量在85-95wt%之间，灰分含量低于1wt%，挥发分 含量低于10wt%，热值在30MJ/kg以上。
优选的是：所述的炼厂污泥为劣质原油炼制过程中在污水处理系统中产生的隔油池底 泥、气浮池浮渣和生化池活性污泥中的一种或几种。
优选的是：所述的炼厂污泥经初步脱水之后含水率为70-80wt%。
污泥的含水率是有特殊要求的。一方面，当使用未脱水的污泥进行制浆时，污泥中的含 水量就可以满足制浆所需用水，这样将导致无法消耗或仅能消耗少量的炼厂循环水厂排污水; 污泥中的水脱除经污水处理厂处理之后即可回用，而循环水厂排污水目前较难处理，而本申 请的目的是将炼厂污泥、废水一并制浆处理。另一方面，如下表1所示，当污泥含水率低于 70%时，污泥的状态几乎为固体，污泥脱水量越大，后续费用将大大增加，因此，这将不仅 会增加污泥脱水费用，同时也会增加污泥本专利中污泥预混的能耗。所以选定污泥的含水率 在70-80%。
表1污泥含水率及其状态
含水率 污泥状态 90%以上 几乎为液体 80%-90% 粥状物 70%-80% 柔软状 60%-70% 几乎为固体 50% 粘土状
优选的是：所述的循环水厂排污水为劣质原油炼制过程中循环冷却水定期排出的污水。
优选的是：所述的分散剂为改性木质磺酸钠和甲基萘磺酸甲醛缩合物复配而成，两者的 质量复配比例为改性木质素磺酸钠：甲基萘磺酸钠甲醛缩合物=1～3:3～6。
本发明还提供一种污泥废水焦浆的制备方法，它包括以下步骤：
(1)将弹丸焦进行预破碎，并进行过筛处理，取粒径小于0.85mm的弹丸焦保留备用;
(2)将炼厂污泥和循环水厂排污水放入烧杯中，搅拌均匀后和步骤(1)中处理好的弹 丸焦一起倒入球磨罐中，球磨罐中大球与小球的数量比为40:200，球磨转速为330-430r/min， 球磨时间为40-60min;
(3)球磨完成后将所得到的浆体使用40目筛子过滤，除去杂物和大颗粒;
(4)在步骤(3)处理后的浆体中加入分散剂，在500-600r/min转速下搅拌混合10-15min， 即得到污泥废水焦浆。
优选的是：所述的大球直径为20mm，小球直径为10mm。
优选的是：所述的污泥废水焦浆，其固体含量为62-70wt%，粘度不高于1200mPa·s。
本发明的有益效果在于：本发明通过将弹丸焦事先粉碎，再进行共成浆，大大提高了水 焦浆的性能，制备的污泥废水焦浆成浆浓度达到62%以上，表观粘度低于1200mPa·s，稳定 性大幅度提高，浆体属于假塑性流体，具有触变性，易于储存、泵送和雾化。同时，本发明 很好的解决了劣质原油炼制过程中产生的高硫弹丸焦、污泥以及循环水厂排污水的处理问题， 实现了废物的资源化利用。本发明制备的污泥废水焦浆性能符合作为气化原料的要求，具有 潜在的规模化工业应用前景。