含油污泥熱解處理與資源化利用研究

林月婕

摘 要：在油田的污水處理系統(tǒng)中，污泥處理是其中至關(guān)重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。本文將對(duì)熱解、熱化學(xué)洗油、溶劑萃取等六種污泥資源化技術(shù)的利用率進(jìn)行分析，在室內(nèi)進(jìn)行了熱解處理含油污泥的測(cè)試，數(shù)據(jù)顯示，以資源化利用為出發(fā)點(diǎn)的含油污泥熱解處理價(jià)值極高。

關(guān)鍵詞：含油污泥;資源化;熱解;油氣回收率;研究

0 引言

伴隨我國(guó)各項(xiàng)環(huán)保政策法規(guī)的健全和規(guī)范化，以及執(zhí)行力的不斷加強(qiáng)，含油污泥的污染的有效控制以及再次利用資源，成為石油行業(yè)必須探索的課題。基于油田生產(chǎn)的時(shí)候不可避免地產(chǎn)生落地原油、廢白土、罐底泥、浮渣等諸多含石油類物質(zhì)，其中還有可觀含量的黏土無機(jī)物和金屬，所以，金屬物質(zhì)再生和油氣回收的利用價(jià)值很高，含油污泥處理后二次利用成為今后處置的最佳方式。

1 含油污泥資源化處理措施

通過研究對(duì)多種方式的研究實(shí)驗(yàn)，對(duì)比后的分析結(jié)果顯示，熱化學(xué)洗油和溶劑萃取這兩種方法的處理，存留很多二次污染物，達(dá)不到最終處理含油污泥的效果，該方法應(yīng)用有很大的局限性;相對(duì)工藝較成熟的是焦化處理與作油田調(diào)剖劑兩種方式，不存在二次污染物，可以達(dá)到最終處理的基本目標(biāo)，但不能全面應(yīng)用;最終熱解處理和焚燒利用熱值是最佳的處理效果，成為規(guī)?；幚淼某晒Ｊ剑瑧?yīng)用價(jià)值和研究?jī)r(jià)值都很大。其中經(jīng)濟(jì)效益最佳、最具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的當(dāng)屬熱解方式。

2 含油污泥熱解處理與資源化研究

為了取得含油污泥治理的最佳效果，權(quán)威的石油企業(yè)相關(guān)部門，立項(xiàng)開展了“含油污泥處理工藝技術(shù)”研究課題。熱解含油污泥的方法是含油污泥處理的重要技術(shù)之一，主要利用原油在不同溫度下發(fā)生裂解或縮合反應(yīng)，產(chǎn)生液相油品、不凝氣和焦炭產(chǎn)品，從而分離污油泥中的原油。含油污泥的熱解處理不僅實(shí)現(xiàn)了資源二次利用的目標(biāo)，而且還達(dá)到了無毒無害的“零排放”效果。

3 熱解反應(yīng)的影響因素

3.1 溫度對(duì)熱解反應(yīng)的影響

在200℃以下的溫度里，呈現(xiàn)很低的污泥產(chǎn)油率，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常溫狀態(tài)下的污泥產(chǎn)油率，這說明低溫不會(huì)發(fā)生熱解反應(yīng)。相反，在超過200℃的溫度里，含油污泥的產(chǎn)油率會(huì)明顯提高，當(dāng)溫度達(dá)到250℃時(shí)，含油污泥的產(chǎn)油率可達(dá)46%，溫度高于300℃時(shí)，含油污泥的產(chǎn)油率大于55%。

3.2 加熱速率對(duì)熱解反應(yīng)的影響

在快速加熱的狀態(tài)下會(huì)明顯降低液相收率，但條件相同的狀態(tài)下轉(zhuǎn)化率的降低不是很明顯，這是源于緩慢加熱速率中，需要很長(zhǎng)的時(shí)間方可以加熱到設(shè)定的反應(yīng)溫度，這就會(huì)造成反應(yīng)溫度低的狀態(tài)下也會(huì)延長(zhǎng)反應(yīng)的時(shí)間，因此，在快速的加熱速率下，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和液相收率和反應(yīng)轉(zhuǎn)化率也相應(yīng)低;相反，如果加熱速率低下，上面的兩項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)高。

3.3 熱解反應(yīng)與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系

隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和液相收率都會(huì)明顯增加。不過，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到一定的數(shù)值，影響反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和液相收率程度就很弱。

4 污泥熱解回收油氣評(píng)價(jià)結(jié)果

4.1 殘?jiān)土颗c熱解油氣水產(chǎn)生量

以在相當(dāng)高的溫度里YTWS-1、YTJS-1、YTWS-2三種樣品所揮發(fā)的特征為參照，設(shè)定600度的試驗(yàn)溫度，反應(yīng)時(shí)間為三天。詳細(xì)的熱解室內(nèi)試驗(yàn)情況見表1。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)顯示，三種樣品的油氣產(chǎn)收率都很好，其中YTWS-1效果明顯具備34.1%的高產(chǎn)油率，顯示突出的熱解回收油價(jià)值;該樣品除了自身的水分外，還合成了一定的水分，基本實(shí)現(xiàn)了殘?jiān)缓偷哪繕?biāo)。

4.2 餾分組成分析

4.2.1 分析熱解氣組成狀態(tài)

在YTWS-1和YTWS-2處理污泥過程中，對(duì)熱解氣的組成進(jìn)行數(shù)據(jù)分析見表2。

產(chǎn)生的數(shù)據(jù)顯示，不同的樣品來源，熱解氣的組成也不同。其中YTWS-1的C1～C4烴類組分高達(dá)89.20%，甲烷含量為41.13%;YTWS-2的烴類組分為52.46%，含量最低的是甲烷，含量較高的是二氧化碳和惰性氣體氮?dú)狻?/p>

4.2.2 分析熱解油組成狀態(tài)

采用兩種手段進(jìn)行分析熱解油的數(shù)據(jù)，即全烴氣相色譜分析法和簇組分棒薄層分析法。利用全烴氣相色譜分析法，顯示的狀況說明，熱解油的油品產(chǎn)收率特別高，同時(shí)也含有相當(dāng)數(shù)量的瀝青質(zhì)和非烴，但還需要進(jìn)行精制處理。

5 污泥熱解殘?jiān)脙r(jià)值初步評(píng)價(jià)

5.1 殘?jiān)阅軠y(cè)試分析

以HG/T2569-94《活性白土》的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，結(jié)合化工的行業(yè)規(guī)范，處理油田的兩種污水，對(duì)一種飽和吸附量進(jìn)行測(cè)定，該吸附量源于集輸沉罐干化污泥樣品熱解殘?jiān)M(jìn)行吸附瀝青。通過測(cè)定得出三種殘?jiān)牟煌搅?，分別為33.1mg/g、34.2mg/g和38.5mg/g，相當(dāng)于活性炭和活性白土活性白土飽和吸附量的77%～89%，對(duì)瀝青質(zhì)吸附作用特別強(qiáng)，利用價(jià)值相當(dāng)高。

5.2 分析測(cè)量熱解殘?jiān)剂?/p>

具備較大的含碳量，黑色粉體狀。經(jīng)過針對(duì)三種殘?jiān)鼘?shí)施高溫灼燒脫碳，導(dǎo)致的損失率分別為6.2%、25.5%和 9.2%。這完全表明熱解殘?jiān)暮剂肯喈?dāng)高，灼燒脫碳回收能源利用價(jià)值很高。

5.3 另外兩種殘?jiān)毓麥y(cè)試分析

利用再生處理法對(duì)YTWS-1樣品熱解殘?jiān)鼘?shí)施酸溶初始解決后，對(duì)基于含油高和乳化高不容易處理的稠油污水有非常好的絮凝作用。初始定量測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)以500mg/L的加入量時(shí)，具備很明顯的絮凝沉降分離效果。沉降之后顯現(xiàn)透明清澈的水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了10mg/L以下的懸浮固體含量以及油含量（產(chǎn)生相同的處理效果中，商業(yè)用途的聚鋁或聚鐵的加量分別為388mg/L和215mg/L）。結(jié)果顯示，對(duì)污泥殘?jiān)鼘?shí)施熱解處理，具有相當(dāng)高的再生利用價(jià)值，基本實(shí)現(xiàn)了污水處理污泥的“零排放”的標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

由此可見，熱解含油污泥技術(shù)完全實(shí)現(xiàn)了含油污泥資源再利用，殘留物污染環(huán)境的程度相對(duì)小，但因?yàn)楹罄m(xù)處理、熱解條件、污泥種類、來源等條件構(gòu)成了對(duì)熱解殘?jiān)M成及結(jié)構(gòu)特征的影響，造成殘?jiān)Y(jié)構(gòu)的巨大差異性，如果想真正發(fā)揮高熱解殘?jiān)木C合利用價(jià)值，在應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)中要符合殘?jiān)M成和結(jié)構(gòu)特征。

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