申请日2019.12.13
公开(公告)日2020.04.10
IPC分类号C02F11/13; C02F11/145; C02F11/143; C02F11/10; C02F11/06; C02F101/32; C02F103/10
摘要
本发明的一种含油污泥干燥‑催化热解‑氧化多段集成装置与方法，主要包括置于同一加热室上中下层的干燥室、热解室、氧化室等。将油泥与催化介质混合均匀后输送至干燥室干燥至含水率≤15%，干燥油泥进入热解室热解，产生的热解气燃烧后产生的高温烟气为加热室提供热量，热解产生的热解固体进入氧化室氧化，氧化产生的热量直接为加热室提供热量，产生的残渣为可利用无机组分，所述高温烟气经加热室利用后净化处理并达标外排。本发明将含水油泥最终处理为可利用的无机残渣和清洁气体，解决了高含水率油泥不易热解、热解残渣油份不达标、热利用效率低、能耗高、尾气温度高等问题，极大促进了热解技术在含油污泥处置领域的大范围工程化推广应用。
权利要求书
1.一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成装置，其特征在于：包括密闭油泥调节槽(1)、进料仓(2)、干燥-催化热解-氧化多段集成系统(16)、残渣储存仓(8)、热解液回收分离装置(9)、可燃气燃烧室(10)、尾气净化装置(11)、烟囱(12)、水汽冷却除雾装置(13)、鼓风机(14)和燃烧器(15);
所述干燥-催化热解-氧化多段集成系统(16)包括干燥室(3)、热解室(4)、氧化室(5)、干燥油泥储存仓(6)、热解固体过渡仓(7)、加热室(17)和均热板(18)，所述干燥室(3)、热解室(4)、氧化室(5)分上中下多层置于同一加热室(17)内;
将油泥与催化传热介质在密闭油泥调节槽(1)混合均匀形成混合油泥，输送至进料仓(2)储存与密封;所述混合油泥输送至干燥室(3)，干燥后产生干燥油泥和干燥废气，其中干燥油泥经干燥油泥储存仓(6)后进入热解室(4)，干燥产生的废气经水汽冷却除雾装置(13)洗涤脱雾后进入可燃气燃烧室(10)燃烧产生高温烟气;所述干燥油泥经干燥油泥储存仓(6)后进入热解室(4)热解，热解产生热解气和低油量的热解固体，热解气引入可燃气燃烧室(10)燃烧产生高温烟气，热解固体经热解固体过渡仓(7)进入氧化室(5)氧化;所述低油量的热解固体进入氧化室(5)后，与空气接触氧化，将低油量的热解固体中的低油份氧化分解，氧化后产生的可利用的无机残渣在氧化室(5)的末端冷却后进入残渣储存仓(8)储存，氧化后产生的热量直接为加热室(17)内的干燥-热解提供热量，干燥-催化热解-氧化多段集成系统(16)产生的尾气经尾气净化装置(11)净化处理后经由烟囱(12)达标外排。
2.根据权利要求1所述的一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成装置，其特征在于：所述干燥室(3)温度控制在100-200℃，所述干燥油泥含水率≤15%。
3.根据权利要求1所述的一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成装置，其特征在于：所述热解室(4)温度控制在500-650℃。
4.根据权利要求1所述的一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成装置，其特征在于：所述高温烟气由下至上为加热室(17)内的干燥-热解提供热量;所述的氧化室(5)置于高温烟气加热进口的下部，且氧化室(5)上部为多孔，与空气接触氧化。
5.根据权利要求1所述的一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成装置，其特征在于：所述催化传热介质为粒度在3-8mm，具有低比热、低温催化性能的钙基、硅基催化剂介质。
6.一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.将油泥与催化传热介质在密闭油泥调节槽(1)混合均匀形成混合油泥，输送至进料仓(2)储存与密封;
b.步骤a中的混合油泥输送至干燥室(3)，干燥后产生干燥油泥和干燥废气，其中干燥油泥经干燥油泥储存仓(6)后进入热解室(4)，干燥产生的废气经水汽冷却除雾装置(13)洗涤脱雾后进入可燃气燃烧室(10)燃烧产生高温烟气;
c.步骤b中的干燥油泥经干燥油泥储存仓(6)后进入热解室(4)热解，热解产生热解气和低油量的热解固体，热解气引入可燃气燃烧室(10)燃烧产生高温烟气，热解固体经热解固体过渡仓(7)进入氧化室(5)氧化;
d.步骤c中的低油量的热解固体进入氧化室(5)后，与空气接触氧化，将低油量的热解固体中的低油份氧化分解，氧化后产生的可利用的无机残渣在氧化室(5)的末端冷却后进入残渣储存仓(8)储存，氧化后产生的热量直接为加热室(17)内的干燥-热解提供热量，干燥-催化热解-氧化多段集成系统(16)产生的尾气经尾气净化装置(11)净化处理后经由烟囱(12)达标外排。
7.根据权利要求6所述的一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成方法，其特征在于：所述干燥室(3)温度控制在100-200℃，所述干燥油泥含水率≤15%。
8.根据权利要求6所述的一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成方法，其特征在于：所述热解室(4)温度控制在500-650℃。
9.根据权利要求6所述的一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成方法，其特征在于：所述高温烟气给所述加热室(17)内的干燥-热解提供热量，所述的氧化室(5)置于高温烟气加热进口的下部，且氧化室(5)上部为多孔，与空气接触氧化。
10.根据权利要求6所述的一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成方法，其特征在于：所述催化传热介质为粒度在3-8mm，具有低比热、低温催化性能的钙基、硅基催化剂介质。
说明书
一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成装置与方法
技术领域
本发明属于含油污泥能源化处置的技术领域，特别涉及一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成装置与方法。
背景技术
随着经济与技术的不断发展进步，含油污泥处理成为环境保护领域的热点与难点，含油污泥已别列于《国家危险废物名录》，按照国家清洁生产促进法的要求需对含油污泥进行无害化处理。目前含油污泥处理技术主要为调质-脱水、热处理、生物处理等。近几年，热处理技术中的热解工艺对污泥中复杂油质与有毒有害物质处理彻底、处理速度快、能量可回收，与传统的焚烧相比，节约能源，产生的烟气少，二次污染小等优势，热解已成为国际上含油污泥处理的主流技术之一。但热解方法对于高含水率油泥直接热解，能耗高、产生的高含蒸汽油气无法直接燃烧利用;由于热解处于密闭无氧环境，热解产生残渣容易含少量的油份，不易达到较高的排放要求;含水油泥在热解处理过程还存在排放的尾气温度高，热利用效率低等问题。难以大范围推广应用，随着油泥产量的增多，给环境造成的污染也日益突出。
发明内容
为了促进热解技术在含油污泥处理领域大范围的推广应用，本发明提供一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成装置与方法，通过将干化-热解-氧化集成一体，同时添加合适的催化传热介质，解决高含水率油泥不易热解、热解残渣油份不达标、热利用效率低、能耗高、尾气温度高等问题，极大的促进热解技术在含油污泥处置领域的大范围工程化推广应用，对油田行业的发展意义重大。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成装置，包括密闭油泥调节槽、进料仓、干燥-催化热解-氧化多段集成系统、残渣储存仓、热解液回收分离装置、可燃气燃烧室、尾气净化装置、烟囱、水汽冷却除雾装置、鼓风机和燃烧器;
所述干燥-催化热解-氧化多段集成系统包括干燥室、热解室、氧化室、干燥油泥储存仓、热解固体过渡仓、加热室和均热板，所述干燥室、热解室、氧化室分上中下多层置于同一加热室内;
将油泥与催化传热介质在密闭油泥调节槽混合均匀形成混合油泥，输送至进料仓储存与密封;所述混合油泥输送至干燥室，干燥后产生干燥油泥和干燥废气，其中干燥油泥经干燥油泥储存仓后进入热解室，干燥产生的废气经水汽冷却除雾装置洗涤脱雾后进入可燃气燃烧室燃烧产生高温烟气;所述干燥油泥经干燥油泥储存仓后进入热解室热解，热解产生热解气和低油量的热解固体，热解气引入可燃气燃烧室燃烧产生高温烟气，热解固体经热解固体过渡仓进入氧化室氧化;所述低油量的热解固体进入氧化室后，与空气接触氧化，将低油量的热解固体中的低油份氧化分解，氧化后产生的可利用的无机残渣在氧化室的末端冷却后进入残渣储存仓储存，氧化后产生的热量直接为加热室内的干燥-热解提供热量，干燥-催化热解-氧化多段集成系统产生的尾气经尾气净化装置净化处理后经由烟囱达标外排。
所述干燥室温度控制在100-200℃，所述干燥油泥含水率≤15%。
所述热解室温度控制在500-650℃。
所述高温烟气由下至上为加热室内的干燥-热解提供热量;所述的氧化室置于高温烟气加热进口的下部，且氧化室上部为多孔，与空气接触氧化。
所述催化传热介质为粒度在3-8mm，具有低比热、低温催化性能的钙基、硅基催化剂介质。
一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成方法，包括如下步骤：
a.将油泥与催化传热介质在密闭油泥调节槽混合均匀形成混合油泥，输送至进料仓储存与密封;
b.步骤a中的混合油泥输送至干燥室，干燥后产生干燥油泥和干燥废气，其中干燥油泥经干燥油泥储存仓后进入热解室，干燥产生的废气经水汽冷却除雾装置洗涤脱雾后进入可燃气燃烧室燃烧产生高温烟气;
c.步骤b中的干燥油泥经干燥油泥储存仓后进入热解室热解，热解产生热解气和低油量的热解固体，热解气引入可燃气燃烧室燃烧产生高温烟气，热解固体经热解固体过渡仓进入氧化室氧化;
d.步骤c中的低油量的热解固体进入氧化室后，与空气接触氧化，将低油量的热解固体中的低油份氧化分解，氧化后产生的可利用的无机残渣在氧化室的末端冷却后进入残渣储存仓储存，氧化后产生的热量直接为加热室内的干燥-热解提供热量，干燥-催化热解-氧化多段集成系统产生的尾气经尾气净化装置净化处理后经由烟囱达标外排。
所述干燥室温度控制在100-200℃，所述干燥油泥含水率≤15%。
所述热解室温度控制在500-650℃。
所述高温烟气给所述加热室内的干燥-热解提供热量，所述的氧化室置于高温烟气加热进口的下部，且氧化室上部为多孔，与空气直接接触氧化。
所述催化传热介质为粒度在3-8mm，具有低比热、低温催化性能的钙基、硅基催化剂介质。
本发明的一种含油污泥干燥-催化热解-氧化多段集成装置与方法与现有技术相比具有以下特点和有益效果：
1、通过干燥与添加催化剂进行催化热解的集成，解决高含水率油泥不适宜热解的问题，干燥处理使油泥的含水率降至15%以下，因此降低了后续热解的能耗，同时，干燥产生的废气和热解产生的热解气燃烧后能为加热室提供热量，提高了热利用效率;
2、现有外热式热解密闭反应器内产生的高油气气氛，会导致干燥热解后的低油量的热解固体含有微量油份，难以达标排放，也会带来能耗过高、尾气温度高等问题，本发明将热解与氧化集成，热解后的低油量的热解固体通过在氧化室与空气接触氧化，去除残存的微量油份，氧化产生的无机残渣为可利用的无机组分，氧化产生的热量直接为加热室提供热量;
3、本发明中添加的催化传热介质提高了干燥段油泥的破碎效率和热传导效率以及热解段的热解效率;
4、本发明中系统产生的尾气经尾气净化装置净化处理后可达标外排，不存在尾气温度高的问题。（发明人王凯军;张鸿涛;常风民）