間歇熱裂解技術(shù)處理暫存池中含油污泥的工程應(yīng)用

宮文凱

大慶油田水務(wù)公司

油田含油污泥主要產(chǎn)生于原油開采、油田集輸、油田采出水處理、煉廠污水處理等過程。某油田已建成投產(chǎn)10 座含油污泥處理站，主要采用預(yù)處理、調(diào)質(zhì)—離心處理工藝[1]，處理后污泥石油類≤2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），回收了大部分污油。隨著含油污泥成分日趨復(fù)雜，聚合物含量逐年加大，其中老區(qū)含油污泥站尤為明顯，油泥的黏度增大造成調(diào)質(zhì)—離心處理工藝所需藥量加大，離心機(jī)的分離效率降低[2-3]，油泥分離更加困難，含油污泥站實(shí)際處理量低于設(shè)計(jì)處理量。隨著新的GB 36600—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》的頒布，要求處理后的含油污泥中石油烴（C10—C40）含量＜4.5‰，同時(shí)地方生態(tài)環(huán)境主管部門有更為嚴(yán)格的處理要求，即處理后的含油污泥石油類＜3‰?，F(xiàn)用工藝處理能力和處理效果無法滿足新標(biāo)準(zhǔn)要求。

本項(xiàng)目利用現(xiàn)有一座5 000 m3含油污泥暫存池及周邊場(chǎng)地，新建7 t/h 含油污泥熱裂解處理裝置1 套，年處理量30 000 t，處理站主要采用間歇熱裂解工藝技術(shù)[4-6]，處理后的含油污泥滿足DB23/T 1413—2010《油田含油污泥綜合利用污染控制標(biāo)準(zhǔn)》石油類＜3‰農(nóng)用污泥污染控制要求，有效地緩解了部分采油廠含油污泥處理站處理能力不足，處理指標(biāo)無法達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)要求的問題。

1 含油污泥處理工藝

1.1 含油污泥特性

含油污泥原料主要指標(biāo)：含水率41.1%，石油類34.9%，含泥量24.0%，處理后含油污泥殘?jiān)鼭M足DB23/T 1413—2010《油田含油污泥綜合利用污染控制標(biāo)準(zhǔn)》石油類＜3‰農(nóng)用污泥污染控制要求。從表1可以看出，制約含油污泥綜合利用的主要指標(biāo)是石油類，石油類的去除效率直接影響工藝設(shè)備的選擇。

1.2 工藝流程

原料含油污泥具有含油量較高、物料分布不均勻、成分復(fù)雜、含水率較高的特點(diǎn)，為此分別開展熱化學(xué)清洗、連續(xù)熱裂解、間歇熱裂解小試實(shí)驗(yàn)。熱化學(xué)清洗技術(shù)[7]只能實(shí)現(xiàn)含油污泥殘?jiān)皖愡_(dá)到1%，所以不予考慮；兩種熱解方式均可實(shí)現(xiàn)含油污泥殘?jiān)皖愡_(dá)到3‰。連續(xù)熱裂解[8]處理效率相對(duì)較高，但對(duì)進(jìn)料要求嚴(yán)格，適合處理含油率低于20%的物料，同時(shí)要求物料穩(wěn)定均勻；間歇熱裂解比較適合原料成分復(fù)雜、分布不均、波動(dòng)范圍大的物料，可以實(shí)現(xiàn)含油污泥殘?jiān)皖惙€(wěn)定達(dá)標(biāo)，但處理效率相對(duì)較低。通過三種方案的綜合比選，最終采用間歇熱裂解含油污泥處理工藝路線，具體工藝流程如圖1所示。

含油污泥進(jìn)入間歇熱裂解爐絕氧間接加熱，油泥中烴類等有機(jī)物受熱蒸發(fā)、裂解，氣相進(jìn)入分氣包部分冷凝為重油，其余氣相進(jìn)入后續(xù)的油水冷凝裝置實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)油油品回收，未冷凝的不凝氣經(jīng)水封系統(tǒng)凈化后返回爐膛燃燒重復(fù)利用。天然氣和不凝氣燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過霧化塔凈化達(dá)標(biāo)后排放，爐內(nèi)固相冷卻后形成無害化殘?jiān)捎糜趬|井場(chǎng)和通井路。

2 主要處理單元及設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）油泥熱裂解爐。油泥熱裂解爐1座，規(guī)格Φ2.4 m×6.5 m（底座6.5 m×2.6 m×0.6 m），熱裂解時(shí)間12～19 h；配套減速機(jī)系統(tǒng)JZQ650，油氣燃燒器3 個(gè)（產(chǎn)生不凝氣后開啟），天然氣燃槍4個(gè)，規(guī)格RIELLO 40 FS20；鼓風(fēng)機(jī)1 臺(tái)，流量26 m3/min，升溫速率25～35 ℃/h。

（2）油水冷凝回收裝置。分氣包1 座，規(guī)格Φ0.9 m×2.1 m；冷凝器1 套；循環(huán)水池1 座，規(guī)格5.0 m×2.5 m×1.3 m；重油罐1 個(gè)，規(guī)格Φ 0.7 m×1.5 m；配套重油泵流量5 m3/h，H=5 m；輕油罐1 個(gè)，總?cè)莘e36 m3；輕油泵流量15 m3/h，H=5 m，功率為5.5 kW；油水回收率達(dá)到75%左右。

（3）煙氣及不凝氣凈化裝置。霧化塔1套，Φ1 m×3 m；霧化塔水泵YB2100L，功率為3 kW；引風(fēng)機(jī)LSFO，流量為2 000～5 000 m3/h；水封系統(tǒng)2 套，規(guī)格Φ0.6 m×1.5 m。排放煙氣中的SO2、NOX、煙塵均滿足大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 運(yùn)行效果及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

該含油污泥處理工程于2019 年2 月底建成，2019年3月初開始調(diào)試運(yùn)行，2019年8月進(jìn)行了竣工環(huán)保驗(yàn)收。2019年3月至8月的殘?jiān)笜?biāo)見表2。

表2 油泥殘?jiān)廴局笜?biāo)Tab.2 Pollution indicators of oily sludge residue

采用間歇熱裂解工藝，熱裂解平均時(shí)間為18～22 h，運(yùn)行溫度維持在400 ℃，累計(jì)處理含油污泥1.45×104t，最終油泥殘?jiān)骄皖悾?.2‰，含水率0.95%，As 質(zhì)量濃度為2.9 mg/L，Hg濃度為0.9 mg/L，Cu濃度為5.8 mg/L，Zn濃度為26.3 mg/L，Pb 濃度為3.8 mg/L，Cd 濃度為1 mg/L，Cr 濃度為3.3 mg/L，Ni 濃度量為9.5 mg/L，均滿足DB23/T 1413—2010《油田含油污泥綜合利用污染控制標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)要求，殘?jiān)捎糜趬|井場(chǎng)和通井路。

該工程總投資900萬，含油污泥處理成本約為382～418 元/t（未計(jì)污水處理費(fèi)用），其中動(dòng)力費(fèi)（主要是熱裂解爐加熱天然氣費(fèi)用和風(fēng)機(jī)電費(fèi)）250～270元/t，藥劑費(fèi)15～18元/t，人工費(fèi)47～50元/t，機(jī)械使用費(fèi)40～45元/t，設(shè)備折舊維修費(fèi)用30～35元/t。

4 結(jié)論

對(duì)于高含油、高含水、物料復(fù)雜且指標(biāo)波動(dòng)大的含油污泥，間歇熱裂解工藝具有較強(qiáng)適應(yīng)性。熱裂解后油泥殘?jiān)骄?.2‰，含水率0.95%，各項(xiàng)重金屬指標(biāo)均能夠穩(wěn)定達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，運(yùn)行成本控制在382～418元/t，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益顯著。建議針對(duì)不同原料油泥，進(jìn)一步優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，降低運(yùn)行成本，同時(shí)熱解后油泥殘?jiān)挠猛綶9-10]將是下一步重點(diǎn)研究方向。