“清洗-離心-熱解法”處理油泥砂試驗(yàn)研究

孟照瑜,袁 新,趙金剛,張 楠,謝雪瑩

(1.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術(shù)檢測中心,山東 東營 257088；2.勝利油田檢測評(píng)價(jià)研究有限公司，山東 東營 257088)

1 油田油泥砂處理現(xiàn)狀

油田油泥砂主要來自于油罐、污水罐清砂和污水站等采出液處理環(huán)節(jié)，以及作業(yè)和采油現(xiàn)場跑冒滴漏[1]。油泥砂含油率范圍3%～30%，綜合含油率15%；處置后含水率范圍70%～95%，綜合含水約83%。目前油田區(qū)域油泥處理主要采用“清洗-分離”的傳統(tǒng)工藝，處理后污泥中含油率高，國家已經(jīng)明確5%含油率以上的含油污泥不可直接焚燒，需要強(qiáng)制預(yù)先進(jìn)行資源化回收[2]，要焚燒油泥砂，其含油率受到一系列規(guī)定的限值，焚燒后可能存在二噁英、顆粒物、SO2等二次污染問題[3]。油泥砂處理過程脫水效率較低，導(dǎo)致拉運(yùn)成本高，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。未綜合利用的油泥砂臨時(shí)貯存后外委處置，臨時(shí)貯存時(shí)間不得超過一年，針對(duì)臨時(shí)貯存的油泥砂，實(shí)現(xiàn)油回收、固體減量化、水綜合利用的目的，采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?shí)現(xiàn)油田油泥砂的減量化勢(shì)在必行。

針對(duì)臨時(shí)貯存油泥砂的處置和資源化利用問題，對(duì)“清洗-離心-熱解”技術(shù)參數(shù)在現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)化，為油田油泥綜合處理利用提供了一條總量減容、節(jié)能環(huán)保、長期運(yùn)行的可靠技術(shù)裝置路線，對(duì)油田促進(jìn)危廢處置技術(shù)發(fā)展和推進(jìn)油田“綠色低碳”戰(zhàn)略實(shí)施、綠色企業(yè)建設(shè)等方面有著重要意義。

2 “清洗-離心-熱解法”試驗(yàn)工藝流程

油泥砂中較大體積的垃圾、石頭瓦塊等進(jìn)行初步用篩分，二級(jí)清洗加入混溶劑然后進(jìn)入二級(jí)油分離系統(tǒng)，加入聚合物降解劑，在超聲波、氣浮的作用下，油將浮至表面由收油泵回收，下部的泥漿用渣漿泵加壓送至三級(jí)清洗系統(tǒng)，加入聚合物降解劑，泥漿中加入絮凝劑使固相沉降，然后用螺旋輸送機(jī)將沉降的高濃度泥漿送至離心機(jī)，分離后的水由泵加壓和沉降清液進(jìn)入水收集槽。含固率40%～60%待處理油泥砂，首先經(jīng)過螺旋輸送機(jī)、閉風(fēng)器進(jìn)入烘干爐，在100～300℃熱預(yù)脫水，含水率降至30%以下后進(jìn)入熱解爐，在440～550℃條件下低溫?zé)峤猓渲杏湍嗌爸兴乃帧⑹皖惐徽麴s、熱解、碳化，水蒸氣、油氣形成混合氣體分別從烘干爐、熱解爐混合氣出口管道進(jìn)入焦炭過濾器，分離出部分水、渣油等高沸點(diǎn)物質(zhì)，然后進(jìn)入油氣冷卻塔下部，和上部噴淋的約50℃循環(huán)水逆流接觸，蒸汽、油氣進(jìn)入液相，經(jīng)過油水分離、閉式冷卻塔冷卻后循環(huán)使用，未被冷卻的氣體經(jīng)過安全水封進(jìn)入熱風(fēng)爐回收利用。尾渣熱解后經(jīng)出渣冷卻箱冷卻，經(jīng)過閉風(fēng)器隔絕空氣進(jìn)入包裝系統(tǒng)，經(jīng)過包裝后的尾渣綜合利用。同時(shí)，烘干、熱解過程中分離出的高溫油氣經(jīng)焦炭過濾器、油氣冷卻塔、油水分離器，不凝氣進(jìn)行回收利用，供熱解爐加熱使用。水相除補(bǔ)充循環(huán)水損耗外，其余排入油泥砂儲(chǔ)存池，油相收集外輸或外銷。

圖1 油泥砂處理裝置工藝流程示意圖

3 “清洗-離心-熱解法”裝置在油田現(xiàn)場試驗(yàn)情況

3.1 “清洗-離心-熱解法”裝置參數(shù)優(yōu)化

3.1.1 熱解溫度參數(shù)優(yōu)化

根據(jù)前期單體試驗(yàn)時(shí)優(yōu)化的設(shè)備參數(shù)，將清洗離心處理的油泥含水量控制在45%以內(nèi)，含油率控制在7%以內(nèi)，然后經(jīng)過離心機(jī)一、二級(jí)出料螺旋將處理后油泥輸送至熱解進(jìn)料螺旋中，然后進(jìn)入熱解裝置進(jìn)行熱解，烘干爐和熱解爐壓力控制在10kPa左右，根據(jù)不同的熱解溫度和處理時(shí)間，含油污泥熱解殘?jiān)吐式Y(jié)果如表1所示。

通過清洗離心后的油泥，無論是含水率還是含油率，都比之前降低很多，從一定程度上降低了熱解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷，通過表可以看出，經(jīng)過清洗離心后的油泥進(jìn)入熱解后，在相同參數(shù)下，可以處理更多的進(jìn)料。

3.1.2 爐內(nèi)壓力參數(shù)優(yōu)化

當(dāng)溫度為510℃，進(jìn)料量小于50t/d，爐內(nèi)壓力對(duì)含油污泥熱解后殘?jiān)吐视绊懡Y(jié)果如表2所示。

由表可以看出，當(dāng)處理清洗離心后的油泥，溫度在510℃，進(jìn)料量小于等于50t/d時(shí)，爐內(nèi)壓力在5～15kPa之間都達(dá)到出料正常的要求，這樣在一定程度上增大了對(duì)爐內(nèi)壓力的變化范圍，當(dāng)爐內(nèi)壓力保持在15kPa左右時(shí)，部分設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷可以相對(duì)降低。

表1 反應(yīng)溫度及時(shí)間對(duì)熱解殘?jiān)挠绊?/p>

表2 爐內(nèi)壓力對(duì)熱解設(shè)備運(yùn)行的影響

“清洗-離心-熱解”組合工藝中當(dāng)清洗離心減量化裝置穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，可保障油泥沙含水率<45%、含油率<7%，降低了熱解裝置運(yùn)行負(fù)荷，熱解裝置在熱解溫度510℃、進(jìn)料量<50t/d、爐內(nèi)壓力在5～15kPa時(shí)，處理后油泥沙含油率均可以小于0.3%，達(dá)到項(xiàng)目指標(biāo)要求。

3.2 “清洗-離心-熱解”法處理油泥砂成本核算

本試驗(yàn)是結(jié)合前期對(duì)單體設(shè)備優(yōu)化參數(shù)后進(jìn)行的，正常連續(xù)運(yùn)行時(shí)間6天，平均每天進(jìn)料約80噸，每天出料約18噸，油泥沙處理費(fèi)用為178元/噸，成本核算如表3所示。

表3 組合工藝成本核算統(tǒng)計(jì)表

3.3 “清洗-離心-熱解”法處理油泥砂處理后浸出毒性實(shí)驗(yàn)

對(duì)處理后的油泥砂樣品進(jìn)行浸出液指標(biāo)(六價(jià)鉻、鎘、汞、砷pH、COD等項(xiàng)目)評(píng)價(jià)，取理后的油泥砂殘?jiān)芜M(jìn)行進(jìn)出毒性實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)結(jié)果如表4所示。

表4 處理后油泥砂殘?jiān)鲆褐笜?biāo)

注：*為《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》GB 5085．3-2007；**為《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 8978-1996二級(jí)指標(biāo)。

參照《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》GB 5085.3-2007和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 8978-1996二級(jí)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)來看，處置過后的油泥砂殘?jiān)鲆褐笜?biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)，本項(xiàng)目中處置后的油泥砂殘?jiān)鲆褐笜?biāo)值均較低，可用來進(jìn)行資源化利用。

4 結(jié)論

當(dāng)清洗離心減量化裝置穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，可保障油泥沙含水率<45%、含油率<7%，降低了熱解裝置運(yùn)行負(fù)荷，熱解裝置在熱解溫度510℃、進(jìn)料量<50t/d、爐內(nèi)壓力在5～15pa時(shí)，處理后油泥沙含油率均可以小于0.3%，達(dá)到項(xiàng)目指標(biāo)要求。“清洗-離心-熱解”組合工藝運(yùn)行成本為178元/噸。由于油泥砂浸出液指標(biāo)無國家標(biāo)準(zhǔn)可參照，根據(jù)對(duì)比其他油泥砂浸出液樣品值，及參照水基泥漿浸出液的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)-《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18599-2001)及《石油開發(fā)廢棄泥漿固化質(zhì)量監(jiān)測與評(píng)定》(Q/SH1020 1908-2014)。本試驗(yàn)中處置后的油泥砂殘?jiān)鲆褐笜?biāo)值均低于以上標(biāo)準(zhǔn)，故可用來進(jìn)行資源化利用。