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典型石油工业含油污泥处理技术应用

时间:2021-07-27 08:46来源:未知 作者:mac 点击:
摘要: 石油工业生产会产生大量的含油污泥,这些污泥为固体废弃物,不仅数量巨大而且严重危害环境,因此,针对含油污泥的工艺处理技术一直在不断研究和完善。文章从含油污泥的来源、成分和危害进行分析,提出了石油工业含油污泥的相关处理技术,主要包括化学
  
  摘要:石油工业生产会产生大量的含油污泥,这些污泥为固体废弃物,不仅数量巨大而且严重危害环境,因此,针对含油污泥的工艺处理技术一直在不断研究和完善。文章从含油污泥的来源、成分和危害进行分析,提出了石油工业含油污泥的相关处理技术,主要包括化学清洗法、热萃取法、焚烧法、热解法,并阐述了在青海典型石油工业中的应用实例。
  
  关键词:含油污泥;处理技术;石油工业
  
  引言
  
  作为世界重要经济来源之一的石油工业,在给社会带来巨大利益的同时,也对环境产生了重大影响。在石油行业生产过程中会产生大量的油泥,长期接触会影响人体免疫系统,严重时还会产生致癌效应。根据统计,世界范围内每年产生的油泥总量已达6000万t,每一个炼油厂每年产生的油泥总量约为3万t,目前,全球油泥累计已超过10万亿t。含油污泥成分十分复杂,含有大量老化原油、胶体、固体悬浮物及细菌等,含油污泥在许多国家被列为危险废物,严重污染土壤、地下水和空气质量。含油污泥的处理不仅对环境质量有很大影响,而且对人类健康也有很大影响。随着国家环保要求越来越严格,含油污泥无害化、减量化、资源化处理技术将成为污泥处理技术发展的必然趋势。
  
  1含油污泥的来源、成分及危害
  
  1.1含油污泥的来源
  
  含油污泥是指油品中混入了泥沙,油料吸附在泥沙中不能回收,是石油工业普遍的污染物。含油污泥主要来源于三个方面,分别是炼化含油污泥、储运含油污泥和油田含油污泥。炼化含油污泥是企业污水处理厂产生的隔油池底泥、浮选池浮渣和剩余活性污泥,这三种污泥简称炼化“三泥”;储运含油污泥是企业油品在储存和运输的过程中,因混入了其他的杂质,这些杂质在油罐底部堆积而形成的含油污泥;油田含油污泥则是钻井和试喷过程中产生的落地污泥和废弃污泥。
  
  1.2含油污泥的成分
  
  含油污泥的成分是由10%~56%的含油物质、13%~46%的矿物分子和30%~85%的水组成,除此之外,含油污泥中还存在大量的老化原油、腊质、沥青质、胶体、固体悬浮物、致病细菌、重金属、腐蚀产物等。含油污泥的来源不一样,成分的组成也有所区别,其中炼化三泥的含水率相对更高一些,达到70%左右,而含油率和含固率则相对较低;储运含油污泥含油量比炼化三泥的高,含水率则比炼化三泥低,通常低于50%。含水率超过70%以上的含油污泥含油率低,进行无害化处理成本较高,需要采用浓缩机械脱水来达到缩减污泥量的效果,以方便后续的处理。成分构成表如表1所示。
  
  1.3含油污泥的危害
  
  油泥中含有大量的有毒物质,如果不加以妥善处理,将对周围环境和人体造成严重危害。石油及油气在开采过程中会产生大量含油污泥,如果污泥不能及时从生产系统中清除出来,会影响整个油田的安全与效益,如果不对其处理而直接排放到环境,则会改变土壤的性质,使土壤中的营养物质降低,土壤板结,不利于植物的生长发育。含油污泥因粘性大,还容易附着于土壤的表面从而使土壤的湿度降低,影响土壤中水的渗透功能和降低土壤的蓄水能力。含油污泥中还含有大量的重金属,这些重金属通过土壤可以渗透到地下水,不仅严重破坏生态环境,人体饮用后还会有致癌、致畸等危害。2016年,我国针对《国家危险废物名单》重新进行了修订,含油污泥被列入了危险废弃物名单内,废物类别为HW08。《固体废物环境污染防治法》规定,国家对固体废物(包括石油类污染土壤)污染环境的防治实行污染者依法负责的原则,要求企业事业单位采用先进的生产工艺和设备减少固废产生量,降低固废危害性。对危险固体废物(油泥和石油类污染土壤)提出了强制性治理的要求[1]。
  
  2石油工业含油污泥处理技术
  
  2.1化学清洗法
  
  化学清洗法的作用原理是将含油污泥加水加热,同时添加表面活性剂。因表面活性剂是两性化合物,其分子是由亲水基团和疏水基团组成,亲水基团的作用是将表面活性剂在水中溶解,使PHC的溶解度增加;而疏水基团的作用则是使表面活性剂在界面处聚集,使表面张力降低,从而使PHC的流动性升高。化学清洗法受液固比、温度、时间、加药情况和pH值等多方面因素的影响。化学清洗法的工艺流程是将含油污泥和清洗剂混合放入反应器中进行加热和搅拌,待温度恢复到常温后则通过重力或旋流将油、水和残渣相互分离,最终的清洗效果则可以通过残渣中的剩余油量进行判断[2]。工艺流程图如图1所示。
  
  2.2热萃取法
  
  热萃取法是利用相似相溶的原理,将含油污泥和萃取溶剂按比例混合直至含油污泥完全溶解,通过重力沉降将杂质和溶剂分离,溶剂则通过蒸馏的方式进行回收。萃取过程中回收的油量不仅与萃取溶剂的添加量和种类有关,还受含油污泥与溶剂添加比例所影响。含油污泥和溶剂在反应塔中混合,首先会溶解污泥中的油,杂质则会沉淀到塔底,溶剂则进入到蒸馏系统,溶剂中的油被分离出来然后进行回收,溶剂经过蒸馏系统后变成溶剂蒸汽再通过压缩机和冷却系统液化,再回到回收罐进行回收反复利用。工艺流程图如图2所示。
  
  2.3热解法
  
  含油污泥在高温的环境中会进行分解,将大分子分解为小分子,分解后可能变成气态、液态或者煤焦。热解产物油的分布与原料和热解条件有关,温度越高越容易分解成低沸点的化合物。热解的效率也将受到温度和时间的影响,一般30min是最理想的反应时间。热解技术的优点在于对有机物去除彻底,产物含油量低,过程中无添加和二次污染,可实现资源化利用,在国外油气田和炼化企业中已大规模应用。污泥首先是通过螺旋进料机进入到流化床装置,经过流化床的反应后进入到旋风除尘器,除尘器可以吸收大部分固体颗粒,冷凝系统会将分解后的产物进行冷却,最后变成气态或者液态。工艺流程图如图3所示。
  
  2.4焚烧法
  
  焚烧法的工作原理是把含水率较低的含油污泥,通过有氧、高温和助燃剂都充足的环境下进行燃烧。污泥焚烧效果会受到燃烧条件、停留时间、温度、原料、辅助燃料等的影响,污泥通过焚烧法进行处理可以大幅度降低污泥的数量,焚烧前通常需要预先进行脱水处理。含油污泥首先进入到回转窑,然后通过二燃室进行焚烧,余热可以再次利用,焚烧产生的有害气体需要经过处理达标后才能进行排放。工艺流程图如图4所示。
  
  3青海典型石油工业含油污泥处理技术的应用
  
  3.1项目概况
  
  某石化项目建设地点位于青海,项目选址海拔为3km处,气压约为0.7MPa,冬季漫长且极为寒冷,昼夜温差大。该项目炼化产出的含油污泥有胶质含量高、粘性大等特点,通过自研的序批式油泥热解撬装设备对含油污泥进行处理,取得了良好的应用效果。
  
  3.2应用实例
  
  以上所述,目前国内外对于含油污泥的处理方法主要有填埋、焚化、热萃取、化学清洗等几十种,但这些工艺都存在着一定的缺点,如处理规模大、效率低、造成二次污染等。这大大地限制了其技术应用。与国内相比,国外正在广泛应用新的热解工艺处理含油污泥,目前已有大量成功的应用实例。但该项目的污泥胶质含量高、粘性大,传统热解设备容易堵塞,无法顺利出渣,同时项目地点环境恶劣,国外热解设备无法直接引进使用。文中所在项目采用自研的序批式油泥热解撬装设备,设备技术指标如表2所示。该套设备具有以下优点:(1)技术先进性:该套设备采用“一炉双塔”工艺,其核心设备技术完备、设计合理,自动化程度较高,可实现流程化连续生产,大大缩短工艺流程。同时热解炉出口设置了“减温器”,可以有效地防止传统热解技术的结焦问题。(2)本质安全性:核心热解设备采用氮封全密闭绝氧间接加热的方式以保证安全,可有效提高机组安全运行水平,主要设计满足API标准及国内相关技术标准。(3)经济合理性:设备采用撬装化,便于装配运输,可以快速地进行工业化处理,在同等技术标准下,有着较高的经济性。(4)适应广泛性:热解技术在含油污泥处理方面,原料兼容性、适应性较高,可对多种石油化工废料进行处理,并达标排放。通过青海项目的实施,可有效降低含油污泥库存量,有效处置新产生的含油污泥。同时,含油污泥处理装置从污泥中回收污油,实现变废为宝。本项目处理后的废渣可用于井场设施建设等,最终实现含油污泥减量化、资源化、无害化处置。
  
  4结语
  
  文章从含油污泥的来源、组成及危害分析出发,探讨了典型的石油工业含油污泥处理技术。详细地介绍了石油工业含油污泥的相关处理技术,在简要地对青海某石化行业项目进行概况后,列举了项目基于热解技术的序批式油泥热解撬装设备在青海典型石油工业中的应用实例,抛砖引玉,以供参考。
  
  参考文献:
  
  [1]魏艺涵,文天祥,段欣欣,等.一种新型含油污泥清洗剂的研究[J].油气田环境保护,2019,029(004):8-11.
  
  [2]肖楠,朱玲,杨子育,等.含油污泥臭氧氧化工艺参数与模型优化研究[J].环境科学与技术,2019,42(09):201-208.
  
 
(责任编辑:mac)
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