申请日2020.12.15
公开（公告）日2021.04.30
IPC分类号C10B53/00; C10B57/02; C10B47/44; C02F11/10
摘要
本发明提出一种用于含油污泥裂解的系统及方法，采用利用气田、油田产生的干湿油污泥，通过热裂解工艺，生产轻质油、水泥建材原料、高等级公路路基材料、油区公路路基材料，进行无害化处理，为油污泥的合理利用开辟出新的途径；本发明是针对油污泥特性设计，提供了一整套完整的油污泥处理步骤，以及配套的设备；本发明所使用设备进行过有针对性的改进，采用三级内部辐射加热油污泥更新面的方式，有效的解决了结焦问题，保证工艺内设备的安全、正常运行；本发明提供一个可靠的工艺组成，使含油污泥被处理合格的同时，保证处理设备的运行正常。整套工艺模块化设计，易于组装、检修、升级改造，还兼有维护成本低，自动化程度高的特点。
权利要求书
1.一种用于含油污泥裂解的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤a、对含油污泥进行一级裂解，蒸发裂解出所述含油污泥中的水分和轻质油，得到干化油泥；
步骤b、对所述干化油泥进行二级裂解，蒸发裂解出所述含油污泥中的重质油，并将所述含油污泥碳化；
步骤c、蒸发过程中对所述轻质油和所述重质油进行三级裂解，得到高热值的可燃气。
2.根据权利要求1所述的用于含油污泥裂解的方法，其特征在于，所述一级裂解、所述二级裂解、所述三级裂解均采用辐射加热方式。
3.根据权利要求1所述的用于含油污泥裂解的方法，其特征在于，步骤b中所述含油污泥碳化得到干粉状颗粒，所述干粉状颗粒的含油率小于0.3％。
4.根据权利要求1所述的用于含油污泥裂解的方法，其特征在于，所述含油污泥经过三个层级的裂解得到油气水混合物，所述油气水混合物通过水力引射器排出，进入到裂解气净化分离器；
所述裂解气净化分离器分离出水通过循环泵进入所述水力引射器循环使用；所述裂解气净化分离器分离出含油污水进入油水分离器进行油水分离；所述裂解气净化分离器分离出的可燃气通过净化器脱硫处理，回收能源。
5.根据权利要求4所述的用于含油污泥裂解的方法，其特征在于，所述裂解气净化分离器分离出的所述可燃气依次经过一级裂解气净化过滤器和二级裂解气净化过滤器脱硫处理，回收能源。
6.一种用于含油污泥裂解的系统，其特征在于，所述系统包括：
一级裂解单元，用于对含油污泥进行一级裂解，蒸发裂解出所述含油污泥中的水分和轻质油，得到干化油泥；
二级裂解单元，用于对所述干化油泥进行二级裂解，蒸发裂解出所述含油污泥中的重质油，并将所述含油污泥碳化；
三级裂解单元，用于对蒸发过程中对所述轻质油和所述重质油进行三级裂解，得到高热值的可燃气。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统内设置辐射加热管，所述辐射加热管表面涂覆有催化裂解涂层。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统包括裂解机主体设备，所述裂解机主体设备包括所述一级裂解单元、所述二级裂解单元和所述三级裂解单元；
所述系统还包括水力引射器，所述水力引射器一端与所述裂解机主体设备相连通，另一端通过油气水排出管连接裂解气净化分离器，所述裂解气净化分离器远离所述水力引射器一端分别连接循环水泵、油水分离器和裂解机压力平衡箱，所述裂解机压力平衡箱依次连接一级裂解气净化过滤器和二级裂解气净化过滤器，裂解气储存柜连接所述二级裂解气净化过滤器。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述裂解机主体设备上还设置有燃烧器，所述燃烧器上连接有燃气分配主管，所述燃气分配主管分别连接裂解气供气管和补充天然气管。
说明书
一种用于含油污泥裂解的系统及方法
技术领域
本发明属于含油污泥处理技术领域，特别涉及一种用于含油污泥裂解的系统及方法。
背景技术
含油污泥是石油勘探、开采、炼制、清罐、储运及含油污水处理过程中所产生的含油固体废弃物，具有产量大、含油量高、重质组分高、综合利用方式少、处理难度大等特点。含油污泥中含有大量的有毒有害物质，若不及时加以处理整治，将势必对周围土壤、水体、空气及其生物圈造成严重污染。
由于我国的油气田开采技术比较落后，过去对于在开采过程中所产生的油泥，其处理方法多采用填埋的方法，有些油气田干脆弃于定点的坑中，这样的油泥坑在油气田的采油采气区有很多。由于这些油泥坑的存在对环境产生了严重的影响，破坏了当地生态环境，占用了大片农民土地，更严重的是油泥逐步向地层深度渗透，污染地下及地表水资源，对人类和地表生物的健康和生存造成威胁，同时浪费了大量的石油资源。目前全球能源紧张，原油油价上涨，含油污泥中一般含有10％-40％干重的石油组分，这些石油资源随油泥等流失，是对资源的极大浪费。我国每年产生的大量油泥砂，约300多万吨，可回收至少560万桶原油，直接减少损失近16亿元人民币。
在环保形势愈加严峻的压力下，油田、炼化企业所积累的含油污泥带来的污染问题受到国家的高度重视，企业需要妥善处置生产活动中产生的含油污泥。
目前常规的含油污泥热裂解资源化处理技术存在二次污染严重、成本较高、设备复杂、易结焦、可靠性差等缺陷，制约了其推广应用，尤其是处理后的固体残渣含油率高，无法满足《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)的要求(含油率低于0.3％)，需要再进行协同处置，目前国内尚未发现处理后污泥含油率在0.3％以下，且稳定运行的成套热裂解设备。
国内外目前对于含油污泥达标的处理方式是：1.进焚烧炉进行高温焚烧，焚烧所剩余的达标产物进行填埋或者烧制砖等。这种处理方式成本高，资源回收率低；仅有可能回收热能；若含油污泥含水率高，进入焚烧炉后会致使炉内温度降低，需要补充大量燃料提高焚烧性能；2.用烘干普通污泥的方式来处理含油污泥。因为含油污泥的特殊性，普通的机器并不能适应于含油污泥的处理，从而导致含油污泥在设备内结块焦化，使设备报废；另外，污泥烘干工艺处理的含油污泥往往不能达标。例如：回转窑污泥烘干机等设备在处理油污泥的过程中，会在极短时间内在设备内部结焦，致使设备不能正常运转。3.通过热裂解技术对油污泥进行处理。但由于热裂解温度较烘干更高，炉体结焦更加严重，进而影响热解效果和设施的稳定运行。目前常规的含油污泥热裂解资源化处理技术存在二次污染严重、成本较高、设备复杂、易结焦、可靠性差等缺陷，制约了其推广应用，尤其是处理后的固体残渣含油率高，需要再进行协同处置，目前国内尚未发现处理后污泥含油率在0.3％以下，且稳定运行的成套热裂解设备。
中国专利申请CN108911456A提供一种新的含油污泥处理方法及系统，该专利虽然也是通过三级裂解对含油污泥进行裂解处理，首先，两者进行热裂解时三级裂解的方式不同，本专利是通过辐射加热管通过更高的温度使得油污泥的裂解更加彻底，而该专利的三级裂解是对二级裂解后产生的油泥渣进行处理，以将油泥渣碳化，形成分散的粉状颗粒，该专利对含油污泥的处理不彻底，无法满足环保的要求；同时该专利并没有对油污泥产生的气相物质进行更好的处理，本专利将油污泥裂解后产生的裂解气进行净化过滤，将净化去硫后的裂解气进行储存，作为能源供给燃烧器燃烧使用，有利于能源的回收利用，同时满足环保的要求；最后本申请是通过水力引射器将油污泥裂解后产生的油气水混合物引射到裂解气净化分离器，使得油气水混合物能够顺畅的进入到裂解气净化分离器中进行分离，使得油气水混合物的分离更加的彻底，该专利也没有涉及到该技术方案，同时也没有给出该技术方案的启示说明。
因此，如何实现残渣含油率和重金属达标以满足后续处置和综合利用要求，同时最大限度地简化系统、提高设备抗结焦性、可靠性、稳定性，对于推动本技术产业化应用，促进生态文明建设均有重要的现实意义。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种用于含油污泥裂解的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤a、对含油污泥进行一级裂解，蒸发裂解出所述含油污泥中的水分和轻质油，得到干化油泥；
步骤b、对所述干化油泥进行二级裂解，蒸发裂解出所述含油污泥中的重质油，并将所述含油污泥碳化；
步骤c、蒸发过程中对所述轻质油和所述重质油进行三级裂解，得到高热值的可燃气。
进一步的，所述一级裂解、所述二级裂解、所述三级裂解均采用辐射加热方式。
进一步的，步骤b中所述含油污泥碳化得到干粉状颗粒，所述干粉状颗粒的含油率小于0.3％。
进一步的，所述含油污泥经过三个层级的裂解得到油气水混合物，所述油气水混合物通过水力引射器排出，进入到裂解气净化分离器；所述裂解气净化分离器分离出水通过循环泵进入所述水力引射器循环使用；所述裂解气净化分离器分离出含油污水进入油水分离器进行油水分离；所述裂解气净化分离器分离出的可燃气通过净化器脱硫处理，回收能源。
进一步的，所述裂解气净化分离器分离出的所述可燃气依次经过一级裂解气净化过滤器和二级裂解气净化过滤器脱硫处理，回收能源。
本发明还提供一种用于含油污泥裂解的系统，所述系统包括：
一级裂解单元，用于对含油污泥进行一级裂解，蒸发裂解出所述含油污泥中的水分和轻质油，得到干化油泥；
二级裂解单元，用于对所述干化油泥进行二级裂解，蒸发裂解出所述含油污泥中的重质油，并将所述含油污泥碳化；
三级裂解单元，用于对蒸发过程中对所述轻质油和所述重质油进行三级裂解，得到高热值的可燃气。
进一步的，所述系统内设置辐射加热管，所述辐射加热管表面涂覆有催化裂解涂层。
进一步的，所述裂解机主体设备包括所述一级裂解单元、所述二级裂解单元和所述三级裂解单元；所述系统还包括水力引射器，所述水力引射器一端与所述裂解机主体设备相连通，另一端通过油气水排出管连接裂解气净化分离器，所述裂解气净化分离器远离所述水力引射器一端分别连接循环水泵、油水分离器和裂解机压力平衡箱，所述裂解机压力平衡箱依次连接一级裂解气净化过滤器和二级裂解气净化过滤器，裂解气储存柜连接所述二级裂解气净化过滤器。
进一步的，所述裂解机主体设备上还设置有燃烧器，所述燃烧器上连接有燃气分配主管，所述燃气分配主管分别连接裂解气供气管和补充天然气管。
本发明采用利用气田、油田产生的干湿油污泥，通过热裂解工艺，生产轻质油、水泥建材原料、高等级公路路基材料、油区公路路基材料，进行无害化处理，为油污泥的合理利用开辟出新的途径；本发明是针对油污泥特性设计，提供了一整套完整的油污泥处理步骤，以及配套的设备；本发明所使用设备进行过有针对性的改进，采用三级内部辐射加热油污泥更新面的方式，有效的解决了结焦问题，保证工艺内设备的安全、正常运行；本发明热的理论基础是石油的热裂解，通过热裂解机，同时达到去水和去油两个目的。本发明提供一个可靠的工艺组成，使含油污泥被处理合格的同时，保证处理设备的运行正常。整套工艺模块化设计，易于组装、检修、升级改造，还兼有维护成本低，自动化程度高的特点。
同时本发明解决油污泥处理设备不能连续化生产问题，对油污泥含油率、含水率没有限制，无需对油污泥进行破乳脱水除油预处理，减少水污染处理费用；本发明对含油污泥的处理是普适性的，对各状态油污泥都适用，处理效果达标；本发明可对含油污泥里面的50％油进行回收，裂解气用于污泥加热裂解，在处理油污泥的同时，回收了资源；本技术是油污泥无氧化裂解，总体上不产生二次污染(如二噁英和呋喃)，热解产物含油率和重金属满足相关排放标准，实现了油泥的资源化和无害化利用，环境效益好；本发明采用经过特殊技术处理和专门设计的辐射管加热技术，加热效率高，产气率高，可高效回收高附加值油气资源，大幅度减少热裂解工艺的事能源消耗。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
（发明人：于军;宋占龙;张峰;李明泽;梁恒;苏颖）