一种赤泥协同油泥的清洗热解耦合系统及方法与流程

1.本发明涉及油泥处理领域，尤其涉及一种赤泥协同油泥的清洗热解耦合系统及方法。


背景技术：

2.上游开采的油田和下游炼油的炼厂等过程中产生大量还没有脱水处理的浮渣、底泥和生化污泥等。其具有非常复杂的组成，主要由水、老化原油、沥青质、黏土矿物和无机盐、表面活性剂等化学药剂和部分工业杂质组成的多相混合物，其复杂的组成导致其形成水包油(o/w)和油包水(w/o)型复杂乳化体系。该乳化体系具有油、水密度差小、持水力强、黏度大、难以沉降脱水等特点。同时由于其高于普通污泥的比阻和可压缩性系数使其成为难过滤性污泥，很难通过简单的板块滤压实现固液分离。含水油泥产量大，储运成本高，处理处置费用贵，给企业带来沉重的经济负担，而且容易因处理不当产生严重的环境污染。油泥作为一种危险废物，减量化、资源化、无害化处理成为大势所趋。热处理方式是一种既可以解决油泥的污染问题又可以提取出油泥中具有资源化利用价值的油品的处理方式。对于油泥的热处理方式，水的蒸发潜热耗能是整个工艺经济可行性无法回避的决定性因素。由于水分子间氢键的影响，水的蒸发潜热高达44kj/mol(25℃)，是所有已知溶剂中最高的。
3.赤泥是氧化铝生产过程中产生量最大也是污染最严重的废物。当前，生产1吨氧化铝，同时产生近2吨赤泥，目前赤泥年排放量高达700万吨以上。赤泥堆放不仅占用大量土地，而且还会造成土地碱化，污染地下水，危害人们健康。因此，如何妥善解决这些碱性赤泥危废，已成为社会关注的热点难题。
4.发明cn113698949a公开了油基钻屑和赤泥废物协同处理系统及方法，该发明公开了一种利用赤泥的碱性协同处理油基钻屑的方法，该发明通过油基钻屑与赤泥固固混合，成型之后进热处理直接生成铁碳吸附剂，用于废水处理，实现热解固相产物资源化利用。而且充分利用了原料及产物的固有特性，利用co2、h2s、so2等热解气体的酸性中和赤泥的碱性，降低了热解固相产物高碱性对环境影响，同时又降低了热解油气高酸性对后续连接管路的腐蚀，进而保证整个处理系统的稳定可靠性。这个技术体现了赤泥和物料偏干的油基钻屑的协同效果，但是对于油泥，尤其是含水量较高的油泥效果不明显，主要因为高含水油泥的热脱附能耗巨大，严重拖累了整个工艺经济可行性。
5.现有文献(油田化学,2019,36(07):535-539)公开了一种油田油泥进行除油处理技术，采用表面活性剂qt9和碱为清洗剂，清洗两次可将油泥含油率从14.3％降低到1.3％。该技术能实现油泥含油量的降低，但是油泥含油量终值始终大于部分地标要求，例如黑龙江明确要求油泥含油量要低于3
‰
才可铺垫井场。单纯的清洗技术无法实现油泥的直接达标。
6.鉴于以上，特提出本发明。


技术实现要素：

7.为了解决上述技术问题，本发明提供一种赤泥协同油泥的清洗热解耦合系统及方法。
8.第一方面，本发明提供一种赤泥协同油泥的清洗热解耦合系统，包括：赤泥供应单元1、油泥供应单元2、添加剂供应单元3、搅拌釜4、固液分离系统5、油水分离单元6、螺旋推进床7；其中，所述赤泥供应单元1与所述搅拌釜4连接，所述油泥供应单元2与所述搅拌釜4连接，所述添加剂供应单元3与所述搅拌釜4连接，所述搅拌釜4与所述固液分离系统5连接；所述固液分离系统5与所述油水分离单元6连接，所述固液分离系统5与所述螺旋推进床7连接，所述螺旋推进床7与所述搅拌釜4连接。
9.本发明提供的系统通过清洗和热解耦合处理赤泥和油泥，系统易操作，设备运行稳定可靠，处理过程清洁节能，无污染物排放，处理环境气味较低，整个系统能量梯级利用，能量利用率高，运行费用低，经济效益高。
10.作为优选，所述螺旋推进床7通过气爆头与所述搅拌釜4连接。本发明在上述清洗和热解耦合处理赤泥和油泥的系统中，螺旋推进床7通过气爆头与搅拌釜4连接不仅能让热解气回注至搅拌釜，从而使得能量梯级利用，降低了整个工艺的能耗，降低了工艺外加资源添加量。而且能通过曝气让烟道气形成微气泡，从而使得曝气过程中增强搅拌釜内混合溶液和热烟道气的传质传热，起到了余热直接换热，以实现最强换热效率；其次，尾气中酸性组分被碱性混合液充分吸收，以替代尾气脱硫脱硝步骤，降低工艺复杂程度、设备投资和运行成本；最后，曝气产生的微气泡，具有上浮速度慢、比表面积大、表面带负电荷等的特点，可以吸附水中的胶体颗粒、化学物质、油脂等，同时加强了清洗釜内的扰动，提升了清洗釜内清洗效率。
11.作为优选，还包括回收水处理系统8，所述油水分离单元6与所述回收水处理系统8连接，所述回收水处理系统8与所述搅拌釜4连接。本发明提供的上述系统中，回收水处理系统8与搅拌釜4的连接，能起到降低水资源消耗，同时减少污染水排放的目的，得到更高的经济效益。作为优选，还包括回收油单元9，所述回收油单元9与所述油水分离单元6连接。
12.作为优选，还包括旋风除尘单元10，所述旋风除尘单元10与所述螺旋推进床7连接。
13.作为优选，还包括冷凝单元11，所述冷凝单元11与所述旋风除尘单元10连接，所述冷凝单元11还与所述油水分离单元6和所述螺旋推进床7连接。本发明提供的上述系统中，冷凝单元11和所述螺旋推进床7的连接，能起到热解气回注燃烧的作用，从而降低了整个工艺的能耗，降低了工艺外加资源添加量。
14.作为优选，还包括固相制砖单元12，所述固相制砖单元12与所述螺旋推进床7连接，所述旋风除尘单元10与所述固相制砖单元12连接。
15.作为优选，所述油泥供应单元2通过管道泵与所述搅拌釜4连接。
16.作为优选，所述赤泥供应单元1还与破碎装置连接，所述油泥供应单元2还与筛分装置连接。
17.作为优选，所述添加剂供应单元3通过管道泵与所述搅拌釜4连接。
18.作为优选，所述固液分离系统5为静置分层式固液分离系统或卧式离心式固液分离系统。
19.第二方面，本发明还提供一种赤泥协同油泥的清洗热解耦合方法，包括：将油泥、赤泥和添加剂加入搅拌釜中进行搅拌气爆破乳；然后进行固液分离，所述固液分离后的固相进行螺旋推进床热解，螺旋推进床中的烟气通过气爆头通入所述搅拌釜，所述固液分离后的液相进行油水分离，所述油水分离后的油相直接回收，所述油水分离后的水相经回收水处理系统处理，得到回收水，回收水预热后定量加入所述搅拌釜。
20.作为优选，螺旋推进床热解后的含尘烟气进行旋风除尘，将螺旋推进床热解后的固相尘土和旋风除尘后的固相尘土进行固相制砖，经过旋风除尘的无尘烟气进行冷凝，冷凝后的热解气进入螺旋推进床，燃烧后的烟气通入搅拌釜；经过冷凝的油水进入油水分离单元进行油水分离。
21.作为优选，所述搅拌釜中液体ph值控制为10～12；所述搅拌釜的温度控制在60～80℃；所述搅拌气爆破乳的时间为30～60min。本发明基于上述系统及工艺，优选采用60～80℃的清洗温度，在该温度下清洗效果更加。本发明采用30～60min的搅拌气爆破乳的时间，该时间下能够兼顾清洗的效率与清洗的清洁程度。本发明搅拌釜中液体ph值控制在10～12之间，该ph值下添加剂清洗效果最佳。
22.进一步优选，通过控制油泥添加量和赤泥添加量的配比使得搅拌釜中液体ph值控制在10～12之间。通过回收水的余热和外加热控制所述搅拌釜的温度在60～80℃。
23.作为优选，所述油泥经过粗筛处理，去除直径大于5cm的大块，然后通过管道泵进入所述搅拌釜；和/或，所述赤泥通过破碎后通过螺旋加料的方式进入搅拌釜；和/或，所述添加剂选自sp169、ae9901、ta1031、sd-2和sds中的一种或多种；进一步优选，所述添加剂的添加量不超过所述油泥的处理量的10％。
24.作为优选，所述螺旋推进床的热源为夹套燃烧室内燃烧的天然气和热解气的混合气体，助燃气体为空气。进一步优选，根据出料温度控制天然气添加量，使得出料温度能恰好使得物料最终含油率稳定达到标准要求值，优选的，保证炉温达到500℃，出料温度高于200℃，固相含油率低于0.3％。
25.本发明的有益效果至少在于：本发明旨在提供一种通过清洗和热解耦合处理赤泥和油泥的系统和工艺，该系统易操作，设备运行稳定可靠。处理过程清洁节能，无污染物排放，处理环境气味较低。整个系统能量梯级利用，能量利用率高，运行费用低，经济效益高。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中需要使用的附图作简单介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例中赤泥协同油泥的清洗热解耦合系统示意图；
28.图2为本发明中添加赤泥后油泥热解h2产率；
29.图3为本发明中添加赤泥后油泥热解h2s产率；
30.附图标记说明：
31.1-赤泥供应单元、2-油泥供应单元、3-添加剂供应单元、4-搅拌釜、5-固液分离系统、6-油水分离单元、7-螺旋推进床、8-回收水处理系统、9-回收油单元、10-旋风除尘单元、
11-冷凝单元、12-固相制砖单元。
具体实施方式
32.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
33.实施例1
34.本实施例提供一种赤泥协同油泥的清洗热解耦合系统，如图1所示，包括：赤泥供应单元1、油泥供应单元2、添加剂供应单元3、搅拌釜4、固液分离系统5、油水分离单元6、螺旋推进床7；其中，所述赤泥供应单元1与所述搅拌釜4连接，所述油泥供应单元2与所述搅拌釜4连接，所述添加剂供应单元3与所述搅拌釜4连接，所述搅拌釜4与所述固液分离系统5连接；所述固液分离系统5与所述油水分离单元6连接，所述固液分离系统5与所述螺旋推进床7连接，所述螺旋推进床7与所述搅拌釜4连接。作为优选实施例，所述螺旋推进床7通过气爆头与所述搅拌釜4连接。优选还包括回收水处理系统8，所述油水分离单元6与所述回收水处理系统8连接，所述回收水处理系统8与所述搅拌釜4连接。优选还包括回收油单元9，所述回收油单元9与所述油水分离单元6连接。优选还包括旋风除尘单元10，所述旋风除尘单元10与所述螺旋推进床7连接。优选还包括冷凝单元11，所述冷凝单元11与所述旋风除尘单元10连接，所述冷凝单元11还与所述油水分离单元6和所述螺旋推进床7连接。优选还包括固相制砖单元12，所述固相制砖单元12与所述螺旋推进床7连接，所述旋风除尘单元10与所述固相制砖单元12连接。所述油泥供应单元2通过管道泵与所述搅拌釜4连接。所述赤泥供应单元1还与破碎装置连接，所述油泥供应单元2还与筛分装置连接。所述添加剂供应单元3通过管道泵与所述搅拌釜4连接。所述固液分离系统5为静置分层式固液分离系统或卧式离心式固液分离系统。
35.本实施例还提供一种赤泥协同油泥的清洗热解耦合方法，包括：油泥经过粗筛处理，去除直径大于5cm的大块，然后通过管道泵打入搅拌釜，赤泥通过破碎后螺旋加入搅拌釜，添加剂通过管道泵加入搅拌釜，添加剂包括但不限于sp169、ae9901、ta1031、sd-2和sds中的一种或多种添加剂的复配物，添加剂添加量不超过油泥处理量的10％。所有物料在搅拌釜中搅拌，进行搅拌气爆破乳，通过油泥添加量和赤泥添加量的配比使得搅拌釜中液体ph值控制在10-12之间，通过回收水的余热和外加热控制搅拌釜温度在60-80℃。螺旋推进床的燃烧室燃烧的烟气通过气爆头直接通入搅拌釜，回收水预热之后直接加入搅拌釜，搅拌30-60分钟之后进入固液分离系统，固液分离系统为静置分层、卧式离心的固液分离系统中的一种。分离后的液相进行油水分离，油水分离后的油相直接回收，水相进入回收水处理系统，回收水根据搅拌釜内油泥流化状态定量加入，使整个液相能够顺利流化。固液分离后的固相进入螺旋推进床热解，螺旋推进床的热源为夹套燃烧室内燃烧的天然气和热解气的混合气体，助燃气体为空气。根据出料温度控制天然气添加量，最终使得出料温度能恰好使得物料最终含油率稳定达到标准要求值，使炉温达到500℃，出料温度高于200℃，固相含油率低于0.3％。含尘烟气在保温条件下进入旋风除尘，旋风除尘过程的温度不低于250℃，防
止液态冷凝，旋风除尘一备一用，定期清理固相尘土移至固相制砖单元，将螺旋推进床热解后的固相尘土和旋风除尘后的固相尘土进行固相制砖。经过旋风除尘的无尘烟气进行冷凝，冷凝后的热解气连同外加天然气进入螺旋推进床热解反应器的燃烧室燃烧自供热，燃烧后的烟气通入搅拌釜。经过冷凝的油水进入油水分离单元进行油水分离。
36.本发明提供的通过清洗和热解耦合处理赤泥和油泥系统及工艺，该系统易操作，设备运行稳定可靠；处理过程清洁节能，无污染物排放，处理环境气味较低；整个系统能量梯级利用，能量利用率高，运行费用低，经济效益高。本发明提供的清洗和热解耦合处理赤泥和油泥系统及工艺的效果还在于：
37.1)该系统及工艺耦合了清洗和热解工艺，通过清洗过程可以打破油泥中油包水、水包油结构，从而实现初步油泥脱油，在脱油的基础上实现固相深层次脱水，已达到进入热解反应器的固相含水率降低的效果，最终降低整个油泥处理工艺的能耗，实现节能减排。
38.2)该系统及工艺充分利用了两种原料及产物的固有特性。在不额外添加酸碱的情况下实现两种物料的中和反应，避免了高价值资源转变成负加值废物，实现了以废治废；利用赤泥制造清洗过程中的碱性环境，实现油脂的酯化水解，提升清洗效率，有效的剥除固相残渣上粘附的油脂；刚性无粘性赤泥颗粒在固相中累积，在清洗后的固液分离阶段提供液体通道，起到助滤剂的作用；同时不论在清洗釜还是固液分离设备中都降低了油泥的黏性，有助于整个工艺的稳定运行。
39.3)赤泥协同清洗后的油泥在热解过程h2s产率明显下降，在450℃时，添加赤泥后h2s产率降低至添加前的2％，而h2产率明显上升，如图2和图3所示。降低了固相产物高碱性对环境影响的同时，又降低了热解油气高酸性对后续管道设备的腐蚀。
40.4)热解气回注燃烧降低了整个工艺的能耗，降低了工艺外加资源添加量。燃烧后的热烟道气通入搅拌釜爆气，曝气过程中完成搅拌釜内混合溶液和热烟道气的传质传热。这样做首先起到了余热直接换热，以实现最强换热效率；其次，尾气中酸性组分被碱性混合液充分吸收，以替代尾气脱硫脱硝步骤，降低工艺复杂程度、设备投资和运行成本；最后，曝气产生的微气泡，具有上浮速度慢、比表面积大、表面带负电荷等的特点，可以吸附水中的胶体颗粒、化学物质、油脂等，同时加强了清洗釜内的扰动，提升了清洗釜内清洗效率。
41.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。