含油污泥的连续脱盐脱水方法和装置与流程

本发明涉及油泥处理领域，具体涉及含油污泥的连续脱盐脱水方法和装置。

背景技术：

原油开采、集输和炼制等过程通常会产生一定数量性质各异的含油污泥。其中，含油污泥在油田作用过程中主要产生于钻井作业、采油过程、集输过程等各个环节，随着采油难度加大，伴生的含油污泥产量也随之增加，对企业形成了巨大的环保压力和经济压力；在原油炼制过程中，含油污泥主要来自于油罐底泥和气浮浮渣等。含油污泥主要由油分、泥沙、有机污泥、表面活性剂和大量的水构成，具有胶质、沥青质含量高，流动性差，杂质种类多，老化程度严重，乳状液稳定性强等特点，脱盐脱水处理难度很大。多数炼油企业将其送入焦化装置处理，但是其过高的含盐含水性质会影响装置的平稳运行，甚至具有安全隐患，含油污泥中含有的大量泥沙会影响焦化产品质量。目前尚无成熟的独立处理技术，而作为主要方向的热萃取、热解和焚烧等技术均需要对含油污泥脱盐脱水预处理。因此，对含油污泥进行脱水脱盐是实现其环保处理和资源回收利用的关键。

目前含油污泥脱水处理的研究较多，技术手段主要基于化学药剂、重力沉降、离心分离等技术及其组合技术。由于含油污泥粘度高、组分复杂多变且含泥沙，这些方法在实际应用中均受限制，如化学药剂要根据实际油泥组分进行种类筛选和配比调整，特定性过强，无法应对油泥性质的变化，而且所需重力沉降设备体积庞大，处理时间较长；离心设备处理效果有限且油泥中的泥沙会损坏设备，造成脱水效果很差且不稳定。利用闪蒸等强化过程能够得到较好的脱水效果，但是无法实现脱盐，回收的油品在回用前需要重新加水洗盐。在各类新技术中，电破乳法和超声法应用较多。

cn105923950a公开了一种电渗透油泥脱水装置，其采用电渗透技术对含油污泥进行脱水，利用电场强化破乳，含油污泥中的盐分也能够随水脱除，但是此方法只能将水含量降低至55％，效果并不理想。

cn104556513a公开了一种污油脱水工艺，该工艺采用破乳剂和超声波的组合使用，实现破乳脱水。但是采用超声处理需要严格控制超声波参数，否则会造成局部乳化，加大处理难度，并不能适应含油污泥性质多变的特性。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有的含油污泥脱盐脱水方法的效率低、脱盐效果差且脱盐脱水效果易受原料性质影响等缺陷，提供了一种可连续地处理含油污泥的，且油水分离时间短、脱盐脱水效果好、脱盐脱水效果稳定的含油污泥的连续脱盐脱水方法和装置。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种含油污泥的连续脱盐脱水方法，该方法包括：

(1)在密闭条件下，将含油污泥连续地进行加热，得到带压过热物料；

(2)将所述带压过热物料连续地送至降压体系中，以使得所述含油污泥中的60重量％以下的水汽化，得到蒸汽和残余物料；

(3)将所述残余物料进行油水分离，得到上层的净化油和下层的含盐污水。

本发明第二方面提供一种含油污泥的连续脱盐脱水用装置，该装置包括：加热器、螺杆泵和脱水罐，其中，

所述加热器设置于含油污泥的进料管线上，以在密闭的管线中将含油污泥连续地进行加热，得到带压过热物料；

所述螺杆泵用于将带压过热物料泵送至脱水罐中；

所述脱水罐内配置为降压体系，以便所述带压过热物料在脱水罐内发生水的部分汽化，得到汽化蒸汽和残余物料，而后可保持残余物料油水分离。

本发明第三方面提供一种采用上述装置对含油污泥进行连续脱盐脱水的方法，其中，该方法包括：

1)在进料管线的密闭体系中，采用加热器对含油污泥连续地进行加热，得到带压过热物料；

2)通过螺杆泵将带压过热物料连续地泵送至配置为降压体系的脱水罐中，以使得所述含油污泥中的水部分汽化，得到汽化蒸汽和残余物料；

3)在所述脱水罐中，将所述残余物料进行油水分离，得到上层的净化油和下层的含盐污水。

本发明的含油污泥的连续脱盐脱水方法和装置具有以下优点：

(1)受含油污泥性质影响很小，适用面广且处理效果稳定；

(2)处理方法高效，操作条件温和；

(3)装置为连续运行，脱水脱盐过程在管道输送物料过程中同步实现，大幅减少设备体积；

(4)装置处理量可利用并联的管道数量灵活调整，装置的扩能改造简单经济，适于工业应用。

附图说明

图1是根据本发明的一种优选的实施方式的含油污泥连续脱盐脱水装置的示意图。

附图标记说明

1——加热器；2——螺杆泵；3——进料分布器；4——脱水罐；

5——稳流部件；6——溢流堰；7——冷凝器；8——轻组分回流罐；

9——净化油储罐；10——集水包；11——稳流槽。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明一方面提供一种含油污泥的连续脱盐脱水方法，该方法包括：

(1)在密闭条件下，将含油污泥连续地进行加热，得到带压过热物料；

(2)将所述带压过热物料连续地送至降压体系中，以使得所述含油污泥中的60重量％以下的水汽化，得到汽化蒸汽和残余物料；

(3)将所述残余物料进行油水分离，得到上层的净化油和下层的含盐污水。

根据本发明，所述含油污泥在送至降压体系之前的运输过程中，进行加热，由于该过程处于密闭体系中，可以使物料中的水组分处于带压过热状态由此可得到带压过热物料。这种过热的物料输送至降压体系中会发生水的部分汽化，汽化热瞬时带走大量热量使物料温度降低至水的沸点温度以下，进而将水保留在物料中。在这一过程中，短暂而剧烈的“水-汽-水”相变能够破坏含油污泥中稳定的油水界面，既能够使得油水较好的破乳，而且残余物料能够在短时间内沉降分层，得到油相和含盐水相，实现高效的脱水脱盐收油效果。

根据本发明，所述含油污泥可以是本领域常规的含盐水的任何待处理的油泥，由此含油污泥例如可以为原油储罐底部沉降的油泥、油田开采、集输过程产生的油泥和炼厂储运、污水处理等过程产生的油泥中的一种或多种。

其中，所述含油污泥含有一定的含水量、含盐量和机械杂质含量，所述机械杂质例如可以为泥沙等无机颗粒，其组成例如可以为：含水量为20-80重量％(例如为20-60重量％、25-50重量％、30-45重量％)，盐含量(以nacl计)为600-50000mg/l(例如为700-20000mg/l、750-10000mg/l、800-5000mg/l、850-2000mg/l、1000-1300mg/l)，机械杂质含量为5-70重量％(例如为8-60重量％、10-50重量％、12-45重量％、15-40重量％、20-35重量％)，余量为油含量。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述含油污泥中，含水量为25-40,重量％，盐含量为1000-1300mgnacl/l，机械杂质含量为25-30重量％。

根据本发明，步骤(1)中，在密闭条件下进行加热处理，可以使得含油污泥在加热过程中形成一定的蒸气压，从而物料可以形成过热状态，由此得到带压过热物料；也即本发明的带压过热物料是指具有相对于常压或降压体系中水沸点更高温度且因蒸汽压而具有高于常压的气压的物料。为了使得所述带压过热物料在后续的降压体系中能够引起水部分汽化，而又不会导致发生闪蒸，优选地，步骤(1)中，所述带压过热物料的温度为100-180℃，优选为120-160℃，更优选为140-160℃。该加热过程为连续的过程，也即如下述的装置联用方法所描述的，将含油污泥在密闭的管线中连续地经加热器进行加热，形成所述带压过热物料。

根据本发明，步骤(2)中，将所述带压过热物料连续地送至降压体系中，便可在降压体系下，使得所述含油污泥中的水部分汽化。但是该过程仅使得含盐水原油废料中的水部分汽化并附带出部分的轻油，其作用更主要为促进破乳和脱盐。该过程中，由于处于降压体系中，带压过热物料中过热的水滴瞬间汽化，破坏稳定的油水界面，而水和部分轻烃组分汽化为吸热过程，在上述过热温度下，残余物料温度将急速降低至水的沸点以下，离散的水滴间相互融合成连续水相，实现油水分层并将盐洗入水相。

其中，优选情况下，所述降压体系使得所述含油污泥中的50重量％以下的水汽化，优选使得30重量％以下的水汽化，更优选为10重量％以下的水汽化，更进一步优选5-8重量％的水汽化。

根据本发明，在优选满足上述汽化效果下，优选地，步骤(2)中，所述降压体系中的压力为90-105kpa，优选为100-102kpa，更优选为常压(例如可以环境大气压，约为101.3kpa)。如下文所描述的，在采用脱水罐提供该降压体系时，可以使得脱水罐处于环境大气压下，或者使得脱水罐的内压略微高于常压，或者继续抽真空至略微低于常压，只要使得汽化程度优选至上述汽化程度即可。

根据本发明，上述降压过程不仅会使得所述含盐水原油废料中的部分的水汽化，也会使得含盐水原油废料的温度降至水沸点以下的温度，优选降至60-90℃，更优选降至70-85℃。从而在这样的温度下进行油水分离即可。该汽化并降温过程的时间例如可以为1-10s。

根据本发明，优选地，步骤(3)中，所述油水分离的条件包括：温度为60-90℃，停留时间为10-120min。更优选地，所述油水分离的条件包括：温度为70-85℃，停留时间为45-90min。为了能够保持油水分离的温度不变或者不低于设定分层温度，例如可以采用蒸汽伴热夹套的方式使得脱水罐内的温度保持一定的油水分离温度。本发明中，经过前述两个步骤的处理，使得该油水分离的时间大大缩短，在缩短的时间分离下便可以使得含盐水原油废料的油相和水相较好的分层，从而上层便为净化油，下层便为含盐废水。可以根据需要净化油和含盐废水分别提取出，以最终实现分离。

根据本发明，优选将汽化蒸汽进行冷凝处理以得到凝结水和轻油，其中，凝结水为下层，轻油为上层。

该方法可以在脱水罐内停留较短时间下，获得较高的脱水率和脱盐率，优选地，该方法使得所述含油污泥的脱水率为82％以上，更优选为90％以上；脱盐率为89％以上，更优选为90％以上。

本发明第二方面提供了一种含油污泥的连续脱盐脱水用装置，该装置包括：加热器1、螺杆泵2和脱水罐4，其中，

所述加热器1设置于含油污泥的进料管线上，以在密闭的管线中将含油污泥连续地进行加热，得到带压过热物料；

所述螺杆泵2用于将带压过热物料泵送至脱水罐4中；

所述脱水罐4内配置为降压体系，以便所述带压过热物料在脱水罐4内发生水的部分汽化，得到汽化蒸汽和残余物料，而后可保持残余物料油水分离。

根据本发明，如图1所示的，所述加热器1设置于含油污泥的进料管线上，且位于螺杆泵2之前，以使得经过加热器1的含油污泥能够在管线内提供的密闭体系中连续地完成加热，得到带压过热物料。

其中，所述加热器1可以为本领域常规的能够实现在管道中将含油污泥进行加热的任何加热装置和加热方式，例如可以为管道电加热器(即输送含油污泥的部分管道设置为加热型管道)，或者在输送含油污泥的部分管道外设置换热器，以便例如热蒸汽或者导热油加热管道及其内部的含油污泥。

根据本发明，所述螺杆泵2可以使得所述带压过热物料以保压保温的状态泵送至脱水罐1中。所述螺杆泵2可控制含油污泥的处理流速并保持管道内的压力稳定，可采用单螺杆型或双螺杆型。为了能够保持管道内温度和压力稳定，含油污泥经加热器1后，可以对沿路管线设置保温部件，以使得物料流经管路良好保温。

为了能够更好地避免扰流，优选地，所述脱水罐4内配置有稳流槽11，所述稳流槽11位于带压过热物料进口处，且所述稳流槽11内设置有稳流部件5以用于沉降部分带压过热物料中的泥沙并稳定进料。该稳流部件5优选为隔板形式(例如设置1-3块隔板)，在脱水罐进口处且稳流槽11内形成u型流道。为了能够排除泥沙，还可以在稳流槽11底部设置排泥口，用于排出沉降的大块泥沙，并由排泥阀调控开度。

根据本发明，所述脱水罐4还可以设置有进料分布器3，以用于对带压过热物料的进料进行控制。该进料分布器3设置于所述脱水罐4的带压过热物料进口处，并朝下向稳流槽11内稳定地提供带压过热物料。该进料分布器3与稳流槽11配合使用，能够更好地保持处理后的含油污泥平流进入脱水罐4主体内，避免油泥因管道喷射再次乳化。该进料分布器3可以为本领域常规的各种流体分布器，例如可以为孔管式分布器。

该脱水罐4的构造优选为卧式的，并且为了能够更好地分离出下层的含盐污水，优选将脱水罐1的底部构成为锥形结构，且可以在锥形结构的末端设置为集水包结构10用于储存所述脱水罐1中汽化后的残余物料油水分离得到的下层含盐污水，由此含盐污水进入集水包10，并可从集水包10底部的含盐污水出口排出。

根据本发明，为了能够连续稳定地收集脱水罐4内上层净化油，优选地，所述脱水罐4内设置有溢流堰6，所述溢流堰6位于脱水罐4的净化油出口处，以便使得净化油连续地通过溢流堰6溢流至净化油出口处。应当理解的是，带压过热物料进口与净化油出口分别位于所述脱水罐4的相对的两端，从而溢流堰6配置于与过热物料进口相对的所述脱水罐4的一端，这样脱水罐4上层净化油将溢流至溢流堰6中，由在溢流堰6下部处的脱水罐4上的净化油出口排出。为此，该装置还可以包括净化油储罐9，以用于储存从所述脱水罐1中汽化后的残余物料油水分离得到的上层净化油。该净化油储罐9为独立于所述脱水罐1的外部的装置，只是所述脱水罐1的净化油出口与所述净化油储罐9的进口连通。

为了能够收集汽化蒸汽，所述装置还可以包括轻组分回流罐8和冷凝器7，其中，所述冷凝器7用于对所述脱水罐4出来的汽化蒸汽进行冷凝处理，以得到凝结水和轻油，所述轻组分回流罐8则用于储存该冷凝处理所得的凝结水和轻油。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述脱水罐1内为常压体系，由此，可以通过将冷凝器7连通大气的方式，来保持脱水罐1内为常压。

本发明第三方面提供一种采用上述装置对含油污泥进行连续脱盐脱水的方法，其中，该方法包括：

1)在进料管线的密闭体系中，采用加热器1对含油污泥连续地进行加热，得到带压过热物料；

2)通过螺杆泵2将带压过热物料连续地泵送至配置为降压体系的脱水罐4中，以使得所述含油污泥中的60重量％以下的水汽化，得到汽化蒸汽和残余物料；

3)在所述脱水罐4中，将所述残余物料进行油水分离，得到上层的净化油和下层的含盐污水。

该方法的条件和配置如前文中的脱盐脱水方法一样，其采用的装置也如前文中的装置一样，本发明在此不再赘述。

在配合上述装置下，该方法为连续式处理方法，也即可以将含油污泥连续地送至本发明的装置中，经本发明的方法进行脱盐脱水。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例中，图1所示的含油污泥的脱盐脱水装置包括：加热器1(为管道电加热器)、螺杆泵2(单螺杆型)、卧式结构的脱水罐4(设置有蒸汽伴热夹套，未示出)、冷凝器7、轻组分回流罐8和净化油储罐9；其中，所述加热器1的出料端与螺杆泵2的进料端连通，所述螺杆泵2的出料端与所述脱水罐4的带压过热物料进口连通；所述脱水罐4的一头设置有带压过热物料进口，相对的另一头设置有净化油出口；其中，在所述脱水罐4内热物料进口处设置有稳流槽11，其上设置有两块稳流挡板5，以将稳流槽11内分隔为u型流道，且u型流道底部设置为锥形结构以储存泥沙，并在该锥形结构末端设置排泥口和排泥阀；并且，所述带压过热物料进口与进料分布器3连通，进料分布器3的喷淋口朝下往稳流槽11内提供物料，并经u型流道进入到脱水罐4主体中；所述脱水罐4主体的底部也设置为锥形结构，且在锥形结构的末端设置集水包10，且在集水包10底部设置含盐污水出口；所述脱水罐4内的净化油出口处设置有溢流堰6，而净化油出口位于溢流堰6的下端，便于溢流入溢流堰6内的净化油由该出口排出；所述脱水罐4内的净化油出口与净化油储罐9的净化油入口连通；所述脱水罐4顶部的汽化蒸汽出口与轻组分回流罐8的蒸气入口连通，轻组分回流罐8的顶部蒸气出口与冷凝器7的蒸气入口连通，且冷凝器7的蒸气流道与大气连通。

油泥的含水量的测定方法为：gb/t8929-2006。

油泥的含盐量的测定方法为：sy/t0536-2008。

脱水率是(1-净化油的含水量/原料的含水量)×100％。

脱盐率是(1-净化油的含盐量/原料的含盐量)×100％。

实施例1

该实施例用于说明本发明的含油污泥脱盐脱水方法。

采用图1所示的装置，将采油油泥(含水量30重量％，含盐量为1258mgnacl/l，机械杂质含量为27.4重量％，余量为油含量)，以1.5kg/h的流量连续地在输送管线的密闭体系中经加热器1加热，得到温度为160℃的带压过热物料，而后经螺杆泵2保温保压连续地泵送至脱水罐4中，进口处的进料分布器3喷淋至该处设置的稳流槽11内，并经u型流道进入到处于常压体系(约101.3kpa)的脱水罐4主体内，使得带压过热物料瞬间汽化，汽化蒸汽经冷凝器7冷凝，并由轻组分回流罐6收集冷凝的组分(轻组分回流罐6中收集的凝结水占处理的油泥中水的6重量％)；脱水罐4内的物料则保持70℃下进行油水分离(停留时间为90min)，即可从脱水罐4的底部出口排出含盐污水，并将净化油经溢流堰6以1.5kg/h的流量连续地送至净化油储罐9中。

其中，所得的净化油的含水量为2.5重量％，脱水率为91.7％；含盐量为121.7mgnacl/l，脱盐率为90.3％。

实施例2

该实施例用于说明本发明的含油污泥脱盐脱水方法。

根据实施例1所述的方法，不同的是：

油泥经加热器1加热，得到温度为150℃的带压过热物料，汽化后轻组分回流罐6中收集的凝结水占含油污泥含水的5重量％；

脱水罐4内的物料则保持80℃下进行油水分离，停留时间为80min。

其中，所得的净化油的含水量为2.3重量％，脱水率为92.5％；含盐量为110.7mgnacl/l，脱盐率为91.2％。

实施例3

该实施例用于说明本发明的含油污泥脱盐脱水方法。

根据实施例1所述的方法，不同的是，处理的油泥是炼厂油罐机械清洗油泥，其含水量为24.9重量％，含盐量为847mgnacl/l，机械杂质为45重量％，余量为油含量；

其中，所得的净化油的含水量为4.4重量％，脱水率为82.3％；含盐量为91.7mgnacl/l，脱盐率为89.2％。

实施例4

该实施例用于说明本发明的含油污泥脱盐脱水方法。

根据实施例1所述的方法，不同的是，加热器1加热，得到温度为110℃的带压过热物料，汽化后轻组分回流罐6中收集的凝结水占含油污泥含水的2.5重量％。

从而所得净化油的含水量为9重量％，脱水率为70％；含盐量为437mgnacl/l，脱盐率为65.3％。

实施例5

该实施例用于说明本发明的含油污泥的脱盐脱水方法。

根据实施例1所述的方法，不同的是，加热器1加热，得到温度为180℃，汽化后轻组分回流罐6中收集的凝结水占含油污泥含水的58重量％。

从而所得净化油的含水量为1.7重量％，脱水率为94.3％；含盐量为517mgnacl/l，脱盐率为58.9％。

实施例6

该实施例用于说明本发明的含盐水原油废料的脱盐脱水方法。

根据实施例1所述的方法，不同的是，汽化后脱水罐4保持60℃下进行油水分离。

从而所得净化油的含水量为4.3重量％，脱水率为85.6％；含盐量为246.6mgnacl/l，脱盐率为80.4％。

实施例7

该实施例用于说明本发明的含盐水原油废料的脱盐脱水方法。

根据实施例1所述的方法，不同的是，汽化后脱水罐4内的物料保持70℃进行油水分离的停留时间为30min。

从而所得净化油的含水量为8.4重量％，脱水率为72％；含盐量为415mgnacl/l，脱盐率为67％。

对比例1

根据实施例1所述的方法，不同的是，加热器1加热，得到温度为240℃的带压过热物料，汽化后轻组分回流罐6中收集的凝结水占污油的水的80重量％。

从而所得净化油的含水量为1.1重量％，脱水率为96.3％；含盐量为1217mgnacl/l，脱盐率为3.3％。

通过以上例子可以看出，本发明的方法能够在脱水罐内停留较短时间下，获得脱水脱盐效果非常好的净化油，特别是在本发明优选的条件下，效果更佳。其中，脱水率例如可以达到82％以上，脱盐率例如可以达到89％以上。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。