一种工业生产所产生的油泥资源化利用的方法

1.本发明属于油泥处理技术领域。


背景技术：

2.油泥是石油工业、天然气工业等过程中产生的最重要的固体废物之一。油泥通常是由水、饱和烃、芳烃、树脂、沥青质、固体颗粒以及少量金属和重金属共同形成的复杂且稳定的粘稠物质。油泥若处置不当会对环境造成严重威胁、危机人类健康。将油泥中的石油烃进行回收是处理油泥废物理想且环保的一种方法，该种方法能够将有价值的石油烃资源进行能源回收，减少不可再生能源的使用。
3.由于油泥本身性质复杂，现有的方法不能够在满足环境要求和降低处理成本之间达成折衷。因此，需要进一步研发和改进。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种工业生产所产生的油泥资源化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤:
5.1〕将工业生产所产生的油泥与碱液混合预处理后，得到油泥悬浊液；
6.2〕将步骤1〕所获得的油泥悬浊液置于电解槽中，通直流电进行电解处理；
7.3〕将电解完成后的混合物离心，分离出表层浮油、液体和固体油泥渣；
8.4〕将步骤3〕获得的固体油泥渣进行干燥后，获得用于混凝土的掺和料。
9.本发明所述的油泥包括罐底油泥，落地油泥，污水处理厂污泥，石油开采过程产生的油泥，石油炼制过程产生的油泥，页岩气开采过程产生的油泥，含有机成分的活性炭的固体和浆态物质中的一种或几种。
10.基于上述方法，可对步骤3〕分离出的浮油进行回收，实现了油泥中的烃类物质的回收。对步骤3〕分离出的碱液进行回收重复利用。步骤4〕产生的固体可以作为性能优异的建材使用，实现了资源化利用。
11.进一步，步骤1〕中，混合预处理时，液固比为1:1～5:1。
12.进一步，步骤1〕中，混合预处理时，碱液是浓度为1.5wt％～ 3.5wt％的氢氧化钠溶液。
13.进一步，步骤2〕中，电极材料为不锈钢材料，电解时间为30～150 min，一次处理的悬浊液体积可以为2～4l，电流密度为0.2～0.4a/cm2。
14.进一步，：步骤2〕中，采用具有气密性的电解槽，电解过程中，收集所产生的气体。
15.进一步，步骤3〕中，采用离心分离的方法，实现油液固三相分离。
16.进一步，步骤4〕中，所获得的掺和料在制备混凝土时，与水泥、粉煤灰和水均匀混合后，经养护得到混凝土。优选地，水泥和粉煤灰研磨过200目筛，与步骤4〕获得的产物和水均匀混合，添加的水量为混合总物料的33wt％，成型时间为1d左右，自然养护时间为 7～28d。
17.本发明的技术方案与现有技术相比，具有如下技术效果：能够通过改变油泥的结构和物质组成，从而较为容易地实现油泥中石油烃的回收；同时，过程产生的气体也能作为能源进行回收处理后再利用；电解处理得到的油泥渣可用作建筑材料的掺和料。
18.本发明提供的油泥资源化利用的方法以较低的能耗实现了油泥处理的减量化、无害化、资源化要求，使得环境效益和经济效益得到集中体现，具有良好的推广应用价值。
附图说明
19.图1是本发明的油泥资源化利用方法的工艺流程图。
具体实施方式
20.下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
21.实施例1：
22.一种工业生产所产生的油泥资源化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤:
23.1〕将页岩气开采过程中产生的废弃油泥作为试验样品，与碱液混合进行预处理，得到油泥悬浊液。
24.其中，本实施例采用的油泥样品的原始成分如下表：
25.序号物质重量百分比1水分7.27％2灰分76.33％3挥发分12.41％4固定碳3.99％
26.其中，灰分中的无机物成分如下表：
[0027][0028][0029]
混合预处理时，碱液是浓度为2wt％的氢氧化钠溶液，液固比为 5:1。
[0030]
2〕将步骤1〕所获得的油泥悬浊液置于电解槽中，通直流电进行电解处理；电极材料为不锈钢材料，电解时间为90min，电流密度为0.3a/cm2。
[0031]
本实施例采用具有气密性的电解槽，电解过程中，收集所产生的气体。
[0032]
3〕将电解完成后的混合物离心，即在3000r/min下离心15min，分离出表层浮油、液体和固体油泥渣；
[0033]
4〕将步骤3〕获得的固体油泥渣在105℃的烘干箱干燥24h 后，获得用于混凝土的掺和料。
[0034]
所获得的掺和料在制备混凝土时，与水泥、粉煤灰和水均匀混合后，经养护得到混凝土。与过200目筛的水泥、粉煤灰和水均匀混合后倒入模具成型，其添加物料质量比为油泥渣:水泥:粉煤灰＝1:0.7:0.6，添加水量为总物料质量的33wt％，成型时间为1d，1d 后脱模取出，自然养护28d。
[0035]
测试：
[0036]
对从页岩气开采过程中产生的废弃油泥(本实施例步骤1采用的样品)回收的表层浮油的组成成分进行定性分析(测试仪器为美国安捷伦科技有限公司gc-ms 5977b)，具体数据如下表所示：
[0037]
表2本实施例步骤3回收油组分
[0038]
保留时间(min)化合物名1.040c8h
18
6.708c9h
20
10.085c
11h24
13.334/16.438c
12h26
19.277c
14h30
21.978c
17h36
24.415/26.843/29.006/31.170c
21h44
33.196c
24h50
[0039]
测试结果显示，从页岩气开采过程中产生的废弃油泥(本实施例步骤1采用的样品)回收的表层浮油的组成成分为c8～c
24
的长链烷烃，具有好的回收价值。
[0040]
对页岩气开采过程中产生的废弃油泥(本实施例步骤1采用的样品)电解处理前后样品含油率进行测定(测定方法为将油泥样品置于105℃烘干箱干燥至恒重，随后将样品转移至马弗炉，在450℃下焙烧2h后的质量差值与油泥样品质量的比值即为样品含油率)。测定结果表明，电解处理页岩气开采过程中产生的废弃油泥可去除其总石油烃含量在62.791wt％左右，实验具有重现性。
[0041]
分别对本实施例步骤2〕中的阴阳极产生的不凝性气体进行定性分析(测试仪器为北京普析通用仪器有限公司gc-1100和烟气分析仪sensonic 4000)测试结果显示，电解处理页岩气开采过程中产生的废弃油泥悬浊液，阴极产生的气体是纯净的氢气，可作为能源气体进行回收利用。阳极产生的气体包含氧气、碳氧化物流以及痕量 c1、c2气体，对阳极气体进行纯化后处理也可回收再利用。
[0042]
根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》dbjt13-71-2022 对步骤4所制得的混凝土固化试块进行抗压强度测试。测试结果显示，添加物料质量比为油泥渣:水泥:粉煤灰＝1:0.7:0.6的固化试块有一定的抗压强度，具体数值为6.4mpa，符合水泥砂浆m5强度等级，可用作建筑原材料，具有实际应用价值。
[0043]
实施例2：
[0044]
一种工业生产所产生的油泥资源化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0045]
1〕将页岩气开采过程中产生的废弃油泥作为试验样品，与碱液混合进行预处理，
得到油泥悬浊液。
[0046]
其中，本实施例采用的油泥样品的原始成分如下表：
[0047]
序号物质重量百分比1水分7.27％2灰分76.33％3挥发分12.41％4固定碳3.99％
[0048]
其中，灰分中的无机物成分如下表：
[0049]
序号物质重量百分比1sio237.86％2baso416.61％3al2o311.38％4cao8.96％5s8.89％5fe2o36.85％6mgo2.13％7k2o2.71％8余量4.61％
[0050]
混合预处理时，碱液是浓度为2wt％的氢氧化钠溶液，液固比为4:1。
[0051]
2〕将步骤1〕所获得的油泥悬浊液置于电解槽中，通直流电进行电解处理；电极材料为不锈钢材料，电解时间为60min，电流密度为0.4a/cm2。
[0052]
本实施例采用具有气密性的电解槽，电解过程中，收集所产生的气体。
[0053]
3〕将电解完成后的混合物离心，即在3000r/min下离心15min，分离出表层浮油、液体和固体油泥渣；
[0054]
4〕将步骤3〕获得的固体油泥渣在105℃的烘干箱干燥24h 后，获得用于混凝土的掺和料。
[0055]
所获得的掺和料在制备混凝土时，与水泥、粉煤灰和水均匀混合后，经养护得到混凝土。与过200目筛的水泥、粉煤灰和水均匀混合后倒入模具成型，其添加物料质量比为油泥渣:水泥:粉煤灰＝0.8:0.7:0.5，添加水量为总物料质量的33wt％，成型时间为1d， 1d后脱模取出，自然养护28d。
[0056]
测试：
[0057]
对页岩气开采过程中产生的废弃油泥(本实施例步骤1采用的样品)电解处理前后样品含油率进行测定(测定方法为将油泥样品置于105℃烘干箱干燥至恒重，随后将样品转移至马弗炉，在450℃下焙烧2h后的质量差值与油泥样品质量的比值即为样品含油率)。测定结果表明，电解处理页岩气开采过程中产生的废弃油泥可去除其总石油烃含量在62.386wt％左右，实验具有重现性。
[0058]
分别对本实施例步骤2〕中的阴阳极产生的不凝性气体进行定性分析(测试仪器为北京普析通用仪器有限公司gc-1100和烟气分析仪sensonic 4000)测试结果显示，电解处理页岩气开采过程中产生的废弃油泥悬浊液，阴极产生的气体是纯净的氢气，可作为能源
气体进行回收利用。阳极产生的气体包含氧气、碳氧化物流以及痕量 c1、c2气体，对阳极气体进行纯化后处理也可回收再利用。
[0059]
根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》dbjt13-71-2022 对步骤4所制得的混凝土固化试块进行抗压强度测试。测试结果显示，添加物料质量比为油泥渣:水泥:粉煤灰＝0.8:0.7:0.5固化试块有一定的抗压强度，具体数值为5.1mpa，符合水泥砂浆m5强度等级，可用作建筑原材料，具有实际应用价值。
[0060]
实施例3：
[0061]
一种工业生产所产生的油泥资源化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0062]
1〕将页岩气开采过程中产生的废弃油泥作为试验样品，与碱液混合进行预处理，得到油泥悬浊液。
[0063]
其中，本实施例采用的油泥样品的原始成分如下表：
[0064]
序号物质重量百分比1水分7.27％2灰分76.33％3挥发分12.41％4固定碳3.99％
[0065]
其中，灰分中的无机物成分如下表：
[0066]
序号物质重量百分比1sio237.86％2baso416.61％3al2o311.38％4cao8.96％5s8.89％5fe2o36.85％6mgo2.13％7k2o2.71％8余量4.61％
[0067]
混合预处理时，碱液是浓度为3wt％的氢氧化钠溶液，液固比为 4:1。
[0068]
2〕将步骤1〕所获得的油泥悬浊液置于电解槽中，通直流电进行电解处理；电极材料为不锈钢材料，电解时间为60min，电流密度为0.3a/cm2。
[0069]
本实施例采用具有气密性的电解槽，电解过程中，收集所产生的气体。
[0070]
3〕将电解完成后的混合物离心，即在3000r/min下离心15min，分离出表层浮油、液体和固体油泥渣；
[0071]
4〕将步骤3〕获得的固体油泥渣在105℃的烘干箱干燥24h 后，获得用于混凝土的掺和料。
[0072]
所获得的掺和料在制备混凝土时，与水泥、粉煤灰和水均匀混合后，经养护得到混凝土。与过200目筛的水泥、粉煤灰和水均匀混合后倒入模具成型，其添加物料质量比为油泥渣:水泥:粉煤灰＝1.2:0.6:0.5，添加水量为总物料质量的33wt％，成型时间为1d， 1d后脱模取出，自然养护28d。
[0073]
测试：
[0074]
对页岩气开采过程中产生的废弃油泥(本实施例步骤1采用的样品)电解处理前后样品含油率进行测定(测定方法为将油泥样品置于105℃烘干箱干燥至恒重，随后将样品转移至马弗炉，在450℃下焙烧2h后的质量差值与油泥样品质量的比值即为样品含油率)。测定结果表明，电解页岩气开采过程中产生的废弃油泥可去除其总石油烃含量在60.566wt％左右，实验具有重现性。
[0075]
分别对本实施例步骤2〕中的阴阳极产生的不凝性气体进行定性分析(测试仪器为北京普析通用仪器有限公司gc-1100和烟气分析仪sensonic 4000)测试结果显示，电解处理页岩气开采过程中产生的废弃油泥悬浊液，阴极产生的气体是纯净的氢气，可作为能源气体进行回收利用。阳极产生的气体包含氧气、碳氧化物流以及痕量 c1、c2气体，对阳极气体进行纯化后处理也可回收再利用。
[0076]
根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》dbjt13-71-2022 对步骤4所制得的混凝土固化试块进行抗压强度测试。测试结果显示，添加物料质量比为油泥渣:水泥:粉煤灰＝1:0.7:0.6固化试块有一定的抗压强度，具体数值为5.5mpa，符合水泥砂浆m5强度等级，可用作建筑原材料，具有实际应用价值。