蒸馏法处理含油污泥项目实施建议书.doc

. . . . . 蒸馏法处理含油污泥技 术 资 料摘 要 为了解决石油行业油田污泥的处理问题，提高石油资源的利用效率，实现油田污泥的高附加值利用，我们提出利用蒸馏法处理油田含油污泥新技术。该技术是在充分调研目前国内外石油石化生产过程中的含油污泥脱油处理和污泥的综合利用技术的基础上，结合目前国内含油污泥的处理现状和国内外相关技术发展趋势，提出一种油田含油污泥脱油脱水新技术。该技术的基本原理是利用低温蒸发反应器在隔绝空气的条件下处理含油污泥，在一定温度下将含油污泥中的低着火点的成分作为部分燃料，获得沸点在一定温度范围内的油品，污泥中的油品蒸发回收并资源化再生利用。由于该技术采用全密闭生产工艺，生产过程中不产生粉尘污染、油污染、空气污染和水体污染，属于洁净生产工艺，彻底避免了传统焚烧法和萃取法处理油田含油污泥所产生的烟尘和污水等二次污染问题，实现了绿色生产，缓解当前的油气资源紧张的问题，具有显著的环保效益和社会效益，同时实现了油品的高附加值再生利用，具有显著的经济效益。该技术思路是在首钢成功开发“利用低温蒸馏工艺处理轧钢含油污泥技术”和系统分析总结现有国内外相关技术的基础上提出的，目前在国内没有类似的技术思路，如果此项技术成功应用，可以使我国目前的含油污泥处理和资源化利用技术在国际上处于领先地位，不仅可以使我国现有的巨大的含油污泥资源得以高效利用，而且可以进行技术输出，形成新的产业，出现新的技术经济增长点。1 前言含油污泥是一种富含矿物油的固体废物，主要来自石油勘探开发业和石油化工行业生产过程中产生的油泥、油砂，具有产生量大、含油量高、重质油组分高、综合利用方式少、处理难度大等特点，它的存在对周围的环境质量产生着不良的影响是目前固体废物处理中一个比较大的难题。作为石油勘探开发过程中的“伴生品”，含油污泥主要来自中转站、联合站、污水处理站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥、含油污水处理设施、轻烃加工厂、天然气净化装置等,其产生量为原油产量的0.51。特别是我国许多大型油田已进入开发后期，含油污泥和油砂的产生量还要大于这个数据；按照我国目前原油产量估算(1.6108ta)，每年将有近百万吨的油泥、油砂产生。据有关部门统计，仅大庆、胜利、辽河三大油田每年产出的含油污泥就达200 万吨以上。由于环保部门禁止外排，致使含油污泥在水罐中长期积存，严重影响了油田生产的正常运行。含油污泥主要成份是油、泥砂和水，且充分乳化，难以沉降，随着油田进入三高开采期，采出液量成倍增加，油泥、油砂的产生量激增，因此研究开发油泥、油砂无害化处理、处置措施已变得非常紧迫。石油炼制过程中产生的含油污泥主要来自炼油厂。炼油厂含油污泥主要有污水处理场的隔油池底泥、浮选池浮渣、原油罐底泥等（简称“三泥”）组成各异。污泥含油量在2050之间，同时伴有一定量的固体(如泥、沙等)。含油污泥体积庞大，若不加处理就直接排放。不但占用大量耕地。而且对周围土壤、水、空气都造成污染同时对于污泥中含有的原油也是一种浪费。因此不论从环境保护角度出发，还是从资源保护角度出发都必须寻找一种经济合理的处理方法，对含油污泥中的油资源进行回收利用，同时将含油污泥进行无害化处理已是一个迫在眉睫的问题。2 国内外含油污泥处理状况及技术进展油气田生产过程中产生的油泥、油砂中含有大量可燃成份，经化学机械脱水后，可以作为燃料使用，也可以将一定比例的油泥、油砂和煤混和均匀用作燃料。目前我国国内油气田油泥、油砂的处理工艺主要有以下几种：2.1浓缩干化法 该工艺是一种传统的处理工艺。主要是通过自然沉降去除污泥颗粒间隙中的水，干化场脱水后形成含水75左右的干泥外运。缺点是需要大量的干化场，在较寒冷和多水地区脱水效果差，易形成二次污染；当污泥的颗粒细小、粘度大、沉降和过滤性能较差时，很难使其干化。2.2浮选去油法 江汉油田根据本区油泥中含盐较多(以氯离子计为70000100000mg/L)的特点设计的处理工艺工序为：通过加药浓缩沉降除去污泥中的游离水分，然后通过三级逆流淘洗(泥水比1：4)使污泥中的含盐量降至300 mg/L，同时降低了污泥中的重碳酸盐碱度，淘洗后的污泥采用一次粗选、二次精选、二次扫选，可以达到污泥除油、污油回收的目的，最后通过带式压滤机压滤，压滤后的污泥可以作燃料或者作建筑材料。处理后污泥含水率由99.5降至30.79，含盐降至0.5，污油回收率达到50。其主要缺点是：回收的污油中有大量浮渣，无法再利用，设备投资大，运行费用高，操作、运行不方便，现基本处于停运状态。2.3降粘压滤法 中原油田采油二厂濮城中心污水站，采用此工艺建成了一套油泥处理装置。该工艺处理效果为：通过加药浓缩后，其含水率由96降到92，使用带式压滤机其滤饼的含水率可降至75。该工艺的优点是投资较少。其主要缺点是：如果只投加污泥脱水剂，则易出现漏泥状态，并且泥饼粘网严重，滤布清洗困难；如果还投加助滤剂(石灰、煤粉、锯末)，虽然可使含水率降到75以下，但却增加了泥饼的体积，用泥饼作燃料时，燃料的烟度大，并产生强烈的气味，造成二次污染。另外由于药剂的投加量较大(300 mg/L)，使运转费用增加。2.4萃取分离法 萃取分离法处理油泥国外已获成功。这种工艺的处理过程为：含油污泥经过浮选处理后，污泥可分为三部分，即回收水、尾泥、浮渣。回收水中悬浮物含量降低，可回收到污水处理系统重新利用；尾泥主要由大颗粒的无机物质组成，其中的有机物含量很低，可经压滤成饼后填埋处理；分离出来的浮渣则集中了绝大部分的原油、有机物及大部分轻质悬浮物，另外还有一部分水，浮渣接着进入萃取装置中进行处理，萃取分离出可直接利用的原油，而余下的泥水则返回到浮选装置继续处理。萃取采用超临界萃取工艺，它将常温、常压下为气态的物质经过高压达到液态，并以之作为萃取剂。萃取出的污油溶于萃取剂中，接着进入分离罐，经一个减压过程萃取剂以气态形式分离出来，经冷却成为液体集于萃取剂瓶中循环使用。浮选的萃取一般是采用多次循环，第一次循环是以CH化合物作溶剂，利用丙烷的一次循环将大部分的油移走；第二次循环是利用重溶剂如汽油重整产品移走芳香烃；第三次循环是用轻的碳氢物移走剩余的二次循环溶剂。这种工艺国内九十年代中期进行开发，但由于其工艺复杂、投资大，目前为止国内还未建成工业处理装置。国外公司曾和国内某些油田商谈有关该工艺的技术合作，由外方出技术、出投资、承担运行费用，条件是回收的原油归外方所有。由此看出，油泥中原油的回收工程是一项极具市场潜力和市场投资空间的工程。2.5微生物降解法 在油污泥及土壤中引进原油降解菌和营养物质，通过细菌的生长、繁殖及内源呼吸使原油等污染物完全矿化，生成二氧化碳、水、氨和磷酸根，最终消除原油污染。采用的工艺有地耕工艺和堆存工艺。胜利油田经实验，结果表明：对高温地耕工艺而言，经90天的处理后饱和烃80被降解，芳烃60被降解，剩余物质大部分是胶质、沥青质，油去除率为34.1。缺点是中低温现场实验效果不明显。2.6离心分离法离心分离法是江苏油田在废钻井液离心分离的基础上提出来的。原理是用高速离心机将油泥中固相成份分离开来，从而达到缩小污泥体积降低含水比例的目的。分离出的污水进入处理系统处理达标后回注，高速离心机甩出的泥渣易堆存，便于外运。同时该套工艺可用于连续处理，设备简单，操作管理方便。在油泥、油砂的处理中有较广泛的应用前景。缺点是油泥、油砂的污油得不到回收。2.7整体调剖技术 该技术利用含油污泥产于地层，与地层配伍性较好的特点，利用含油污泥中的泥、油组分，在含油污泥中加入适量的悬浮剂、添加剂等，配成均一、稳定的乳状液并挤入地层。乳状液到达一定地层深度后，经过一系列物理、化学反应，形成较大粒径的团粒结构，沉降在需要被封堵的大孔道中，使大孔道通径变小，封堵高渗透层带，增加注入水的渗透阻力，迫使注入水改变渗流方向，提高注入水的波及体积，从而提高油藏中低渗透层的动用程度，达到提高整个区块采收率和开发效益的目的。 该技术现场应用前后的技术数据表明，注水井注水压力平均上升2.6兆帕，启动压力平均上升2.05兆帕，吸水指数平均下降46.9立方米天兆帕，对应油井增油降水效果明显。但该技术的技术难度高，难以大面积实施，特别对于联合站等油泥集中区域集输困难，且钻井投入较大资金大，不易操作。2.8高温处理技术HTR(高温再处理)工艺（如下图所示）是把液体乳状液或污泥加热到水的沸点以上，然后进入分离塔进行闪蒸的过程。在闪蒸塔里蒸汽和轻质烃被提取出来，重质烃和无机物以泥浆的形式从分离塔里取出。轻质烃和水通过冷凝的方式加以回收；将泥浆段进行液固分离后将重质烃加以回收，这个过程与常规油、气生产中的脱水过程类似，但所要求的温度要高得多。图2-1 含油污泥高温处理工艺HTR与通常的带压过滤、离心作用和细菌处理等工艺相比具有以下优点：第一，由于HTR设备与其它的生产设备类似，所以可利用现有的部分生产工艺，经过改装就可以满足HTR的生产要求。并且由于部份工艺过程采用了HTR的设备，通过提高原油的回收率提高了过程效率。需要处理的污泥较少时也可进行罐底残余物的处理装置可进行调整。另个特点是占地面积相对减少。因此HTR在海洋石油工业中可得到应用。HTR的操作温度在蜡熔点以上，这使得它比带压过滤和离心分离工艺限制的含蜡量高得多。通常的工艺过程，易挥发有机组分会溢出到大气中去，而采用HTR工艺后，可通过冷凝对烃蒸汽加以回收。第三个特点是整个工艺过程在一个密闭的环境下进行，减少了外围设施受污染的状况。这一工艺在处理含油的废弃物，如分离器内的污泥、溶解气浮选的浮油、含固体颗粒的泥浆油乳状液、热交换器内的污泥等方面已获得了成功。但对于处理石油工业所产生的油包水型（W/O）乳状液却没有效果。2.9焦化法焦化法处理含油污泥就是对重质油的深度热处理，其反应是一个烃类物质的热转化过程，即重质油的高温热裂解和热缩合，其反应过程大致如下：重质油中各组成的裂解和缩合能力依次为：正构烷烃异构烷烃环烷烃芳香烃环芳烃多环芳烃。烃类的热反应是一种复杂的平行顺序反应，基本上可以分成裂解和缩合2个方向。裂解生成较小的分子(如气体烃)，缩合方向生成较大的分子(如胶质、沥青质、焦碳等)。图2-2 焦化法处理含油污泥工艺流程简图上图为焦化法处理含油污泥基本工艺过程简图，原料(油泥、油砂)经过项处理(脱水)后除去较大机械杂质，利用传输设备与一次性催化剂掺和后送入已经预热(合理的进料温度有利于缩短反应时间，提高液收率，同时便于操作)的焦化反应釜(180)。闭釜后加热进行催化焦化反应，反应温度控制在490，反应时间为60min。焦化反应气通过伴热管线(避免重组分在管中凝固，伴热温度350)进入三相分离器；三相分离器由循环水控制降温（100，分离器上部气相组分送入燃烧系统回收利用；底部含油污水排入污水处理系统，回收油送入储罐储存。从上述已有的含油污泥处理方法来看，目前尚未出现满足含油污泥无害化处理和资源化利用的生产实用型技术，急需研究开发新的技术来解决含油污泥无害化处理和资源化利用问题。3、新型蒸馏技术可以解决油田含油污泥问题利用蒸馏法处理含油污泥技术，该技术的基本原理是在高于废油沸点低于废油分解温度范围内，采用间接加热使废油在隔绝空气的条件下完成低温蒸馏过程，废油不被氧化、不分解、不碳化，保证废油品质。根据“相似相溶”原理采用冷凝后的废油直接喷淋吸收蒸馏出的废油蒸汽，实现废油的回收利用。一方面含油污泥中的废油蒸发回收并资源化再生利用，另一方面脱油后泥土可以用作土地更新料，彻底解决土地污染问题。该技术可以实现含油污泥无害化处理和资源化利用，属于清洁生产技术。技术本身属于具有我国自主知识产权的专利技术，已经成功应用于处理钢铁工业的含油污泥，实际应用效果良好，具有广阔的推广应用前景。该技术采用全密闭生产工艺，生产过程中不产生粉尘污染、油污染、空气污染和水体污染，属于洁净生产工艺，彻底避免了传统焚烧法和萃取法处理含油污泥所产生的烟尘和污水等二次污染问题，实现了绿色生产，具有显著的环保效益和社会效益，同时实现了油泥中废油资源的再生利用，具有显著的经济效益。通过研究开发，已经申请国家发明专利和实用新型专利。该技术于2003年12月通过北京市科技成果鉴定，坚定专家认为技术填补了国内空白，并富有创新性，可以应用于大规模工业实践。目前，中国石油、天然气集团公司下属石油石化企业每年大约产出近400万吨污泥，这些污泥尚未得到高附加值利用。虽然现有污泥中的油含量较高，但利用率极低。解决目前存在的含油污泥问题，能促进石油石化生产的可持续发展，提高宝贵的石油资源的利用效率。国外大型企业研究机构正加紧对含油污泥的资源化利用技术进行研究，企图占领中国市场。对该项目进行立项研究，可以确保含油污泥资源转化利用技术的自主化，提高油气生产量，降低成本，解决油气生产中含油污泥对环境的严重危害。因此，利用蒸馏法处理含油污泥可以很好地解决油泥无害化处理和资源化利用问题。蒸馏工艺原则性流程示意图如下：4、新技术实施前提条件由于该技术目前仅成功用于处理钢铁工业的含油污泥，未能在油田含油污泥上成功应用，因此蒸馏法处理油泥技术需要针对油田污泥的特性进行二次开发，在技术开发的基础上进行工程示范，然后才可以进行技术推广应用。5、新技术实施的效益预测采用本技术处理含油污泥，可有效地避免以往处理污泥所投入的大量人力、物力和财力，并可以避免因污泥处理不当所引起的环保罚款。显著的提高了石油行业的经济效益、环保效益和社会效益。该技术开发成功后，可以全部处理长期未能解决的含油污泥问题，并将其实现高附加值资源化利用。该项目可以将固体废弃物变成资源，在处理过程中不产生新的二次污染，因此具有十分显著的社会效益和环保效益。该技术可以获得十分可观的经济效益。其经济效益初步分析（按建设一期处理量50,000m3/年规模）如下：（1）基础数据：含油污泥原料：50000吨/年；油含量：10,000 吨/年(按平均含油率20计)；水含量：30,000吨/年（按平均含水率60计）。（2）总投资：