本发明涉及含有岩屑处理
技术领域：
，更具体地说，涉及含油岩屑无氧热干馏处理系统及方法。
背景技术：
采用油基钻井液钻井产生的岩屑中含有大量油类以及重金属、硫化物、盐类等，废弃的含油岩屑若不经妥善处理，其中的油类、重金属以及盐类等会污染水体、土壤，对生产和生活造成极大负面影响。因此，在对含油岩屑进行排放或者填埋前，必须进行有效处理。目前，国内外针对含油岩屑的处理技术主要包括溶剂萃取、固化填埋、焚烧、生物修复和热解等。钻屑回注是将钻屑与其他油田废弃物混合到泥浆中，然后与水混合、用高压注入到回注井中，但是该方法存在诸如浆液通过天然裂缝、水力压裂裂缝或者井内固井质量差导致的泄露风险。溶剂萃取技术将特定的有机溶剂作为萃取剂将油泥中的油萃取出来，此法适用于油泥砂处理，目的是实现原油提取。溶剂萃取法在原理上可用于含油岩屑的处理，存在的主要问题时溶剂挥发性大，安全要求严格，成本非常高且易产生二次污染，且萃取后剩余的固体废物依然需要处理。焚烧是一种热化学处理过程，历史悠久，所积累的经验丰富，技术可靠。采用高温对含油岩屑进行焚烧，能够较为彻底的消除含油岩屑中的有害物质，体积减容比高，处理工程安全。但是焚烧法适用的废物性状难以把握，焚烧过程中了产生了气体、颗粒物等二次污染物，同时焚烧也浪费了大量的废油资源。固化填埋是通过物理化学方法将油基钻屑固化或包容在惰性固化基材后进行填埋处理的一种技术。该法并没有从根本上解决油基钻屑的无害化处理，反而增加了一些处理工程中的固化药剂费，处理成本高、占地面积大，污染隐患未根本消除，在一定程度上降低填埋土地的再利用能力。生物修复法是指使用细菌或其他微生物，通过细菌自身生长繁殖以及代谢作用实现有机污染物的降解，具有成本低、简便易行等优点，适用于处理已除去大部分油类的含油钻屑，但由于生物修复的处理耗时长、微生物选择与培育比较困难以及重金属滞留等缺点制约了该技术的效果。技术实现要素：本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的缺陷，提供含油岩屑无氧热干馏处理系统及方法，其不但能够解决因含油岩屑处理不当而造成的环境污染，还能够提高资源回收利用率。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一方面，构造含油岩屑无氧热干馏处理系统，所述系统包括：对含有岩屑进行干馏的无氧热干馏炉、处理无氧热干馏炉排出的干馏气的干馏气分离和处理单元，以及，处理无氧热干馏炉燃烧产生的烟气的烟气处理单元；所述干馏气分离和处理单元的输入端与无氧热干馏炉的干馏气出口相连；所述烟气处理单元的输入端与无氧热干馏炉的烟气出口相连；所述干馏气分离和处理单元的不可凝气体输出端与无氧热干馏炉的燃料输入端相连，为无氧热干馏炉的加热提供不可凝气体作为燃料。另一方面，提供含油岩屑无氧热干馏处理方法，其特征在于，所述方法包括：将含油岩屑送入无氧热干馏炉内进行干馏，使含油岩屑生成干馏气和固体残渣，同时无氧热干馏炉还输出燃烧生成的烟气；干馏气分离和处理单元对干馏气进行冷凝分离和分类处理，产生的不可凝气体输入至无氧热干馏炉作为燃料；烟气处理单元对烟气进行处理。在本发明中，将含油岩屑进行干馏，这样的方法就能够避免传统处理含油岩屑的方法所带来的环境污染、处理成本高等缺点。本发明将含油岩屑干馏产生的干馏气进行过滤分离处理，得到不可凝气体和废水；将不可凝气体输入无氧热干馏炉作为燃料，这样就可以有效循环利用资源，进一步起到环保的作用。本发明还会对无氧热干馏炉由于干馏过程中加热燃烧生成的烟气进行处理，进一步减少烟气直接进入大气而产生的环境污染。附图说明下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：图1是本发明的系统的结构示意图；图2是本发明的方法的流程示意图；图中：给料装置1、无氧干馏炉2、冷凝器3、油水分离装置4、污水一体化处理装置5、第一喷淋塔6、第二喷淋塔7、生物除臭装置8、活性炭吸附装置9、出料装置10、加湿器11、冷却水循环水箱12。具体实施方式为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。如图1所示，本发明提供的含油岩屑无氧热干馏处理系统，所述系统包括：对含有岩屑进行干馏的无氧热干馏炉2、处理无氧热干馏炉2排出的干馏气的干馏气分离和处理单元，以及，处理无氧热干馏炉2燃烧产生的烟气的烟气处理单元；所述干馏气分离和处理单元的输入端与无氧热干馏炉2的干馏气出口相连；所述烟气处理单元的输入端与无氧热干馏炉2的烟气出口相连；所述干馏气分离和处理单元的不可凝气体输出端与无氧热干馏炉2的燃料输入端相连，为无氧热干馏炉2的加热提供不可凝气体作为燃料。进一步地，所述干馏气分离和处理单元，包括：冷凝器3；所述冷凝器3的气体输入端为干馏气分离和处理单元的输入端；所述冷凝器3的气体输出端为干馏气分离和处理单元的不可凝气体输出端提供不可凝气体。更进一步地，所述干馏气分离和处理单元，还包括：油水分离装置4和第一喷淋塔6；所述油水分离装置4与冷凝器3的液体输出端相连，用于将冷凝器3冷凝产生的液体分离为油和废水；所述第一喷淋塔6设置在冷凝器3的气体输出端和干馏气分离和处理单元的不可凝气体输出端之间，用于不可凝气体的净化，分离出废水。再进一步地，所述干馏气分离和处理单元，还包括：污水一体化处理装置5和冷却水循环水箱12；所述污水一体化处理装置5分别与油水分离装置4和第一喷淋塔6相连，用于处理油水分离装置4的废水和第一喷淋塔6的废水；所述冷却水循环水箱12与冷凝器3相连为冷凝器3提供循环的冷却水。还进一步地，所述烟气处理单元，包括：第二喷淋塔7；所述第二喷淋塔7与无氧热干馏炉2的烟气出口相连；所述第二喷淋塔7用于过滤无氧热干馏炉2输出的烟气，并分离出废水；所述第二喷淋塔7还与污水一体化处理装置5相连，将过滤烟气产生的废水送入污水一体化处理装置5进行处理。又进一步地，所述烟气处理单元，还包括：生物除臭装置8和活性炭吸附装置9；所述第二喷淋塔7依次与生物除臭装置8和活性炭吸附装置9相连；所述生物除臭装置8和活性炭吸附装置9用于进一步净化第二喷淋塔7输出的烟气。在上述技术方案中，所述无氧热干馏炉2的燃料输入端还输入有天然气；所述无氧热干馏炉2的物料输入端和物料输出端内都设置有避免空气进入的密封装置；所述无氧热干馏炉2的物料输入端上方设置有给料装置1，所述无氧热干馏炉2的物料输出端依次连接有出料装置10和加湿器11。如图2所示，本发明提供的含油岩屑无氧热干馏处理方法，其特征在于，所述方法包括：将含油岩屑送入无氧热干馏炉2内进行干馏，使含油岩屑生成干馏气和固体残渣，同时无氧热干馏炉2还输出燃烧生成的烟气；干馏气分离和处理单元对干馏气进行冷凝分离和分类处理，产生的不可凝气体输入至无氧热干馏炉2作为燃料；烟气处理单元对烟气进行处理。进一步地，所述干馏气分离和处理单元对干馏气进行处理，产生的不可凝气体输入至无氧热干馏炉2作为燃料，具体包括：冷凝器3对无氧热干馏炉2输出的干馏气进行气液分离，生成不可凝气体和液体；将冷凝器3产生的气体输送至第一喷淋塔6进行净化，分离出废水和净化后的不可凝气体；将第一喷淋塔6输出的过滤后的不可凝气体送至无氧热干馏炉2作为燃料；将冷凝器3产生的液体输送至油水分离装置4进行分离，产生冷凝油和废水；将第一喷淋塔6分离出的废水和油水分离装置4分离出的废水都送至污水一体化处理装置5进行处理。更进一步地，所述烟气处理单元对烟气进行处理，具体包括：将无氧热干馏炉2输出的烟气送至第二喷淋塔7进行过滤，分离出废水和过滤后的气体；将第二喷淋塔7分离出的废水输送至污水一体化处理装置5进行处理；将第二喷淋塔7分离出的过滤后的气体依次输送至生物除臭装置8和活性炭吸附装置9进一步净化处理；所述方法还包括：对无氧热干馏炉2输出的固体残渣用加湿器进行防尘处理。本发明的有益效果在于；1、本发明采用的无氧热干馏处理方法，实现了气、固、液三相物质的高效分离和回收利用，热解油的回收率达高达65％以上，固相物质有机物残留率和含油率低于0.3％，真正实现了含有岩屑的资源化利用，更为经济环保；2、本发明为了提高含油岩屑的热分离效率，同时实现能量的循环利用，采用全封闭无氧薄层热干馏方式，大大提高了物料传热面积，同时可凝气体通过净化处理后循环至加热腔进行高温焚烧，相较传统含油岩屑热解处理系统效率提高约10％～30％，降低能耗20％以上；3、本发明可同时适用于土壤的有机物污染，通过热干馏的方式，将污染土壤内的有机物完全干馏释出或热分解。以下结合应用实例对本发明实施例上述技术方案进行详细说明：如图1所示，本发明所述的含油岩屑无氧热干馏处理系统，包括给料装置1、无氧热干馏炉2、冷凝器3、油水分离装置4、污水一体化处理装置5、第一喷淋塔6、第二喷淋塔7、生物除臭装置8、活性炭吸附装置9、出料装置10、加湿器11和冷却水循环水箱12。给料装置1与无氧热干馏炉2的物料输入端(进料口)连接，给料装置1用于含油岩屑的上料输送和密封进料。无氧热干馏炉2接收含油岩屑后将其热解为干馏气体、冷凝油和固体残留物。在无氧热干馏炉2干馏的过程中还产生燃烧生成的烟气。冷凝器3分别与无氧热干馏炉2、冷却水循环水箱12、油水分离装置4和第一喷淋塔6连接。冷凝器3接收和冷凝无氧热干馏炉2产生的干馏气，使其分离为不可冷凝气体和冷凝液。冷却水循环水箱12为冷凝器3提供循环冷却水。油水分离装置4与冷凝器3的冷凝液出口(液体出口)连接，将冷凝液分离为冷凝油和废水。第一喷淋塔6与冷凝器3的气体出口连接，用于不可冷凝气体的气水分离和除尘。经过处理后的不可冷凝气体再次回到无氧热干馏炉2燃烧供热，不足部分由辅助能源天然气提供。第二喷淋塔7与无氧热干馏炉2的烟气出口连接，用于烟气的除尘和降温。污水一体化处理装置5接收第一喷淋塔6、第二喷淋塔7和油水分离装置4产生的废水，使其处理后达标排放。出料装置10与无氧热干馏炉2的物料输出端(出料口)连接，用以固体残留物的出料和输送。加湿器11连接于出料装置10，用于固体残留物的加湿，防止扬尘。生物除臭装置8连接于第二喷淋塔7用于烟气的净化除臭。活性炭吸附装置9连接于生物除臭装置8，对烟气进行二次净化，经过净化后的烟气可达标排放。给料装置1由螺旋输送机和进料斗构成，进料斗是一种滚筒翻板气锁进料斗，以隔绝外部空气。无氧热干馏炉2采用固定管式加热腔间接加热，炉内通过控制转子和干馏筒间隙实现物料匀速推进、均匀混合和薄层干馏。其中所述固定管的圆筒形壳体与薄层干馏筒壳体之间形成天然气和不可冷凝气体燃烧的加热腔体；所述的转子通过位于所述的薄层干馏筒壳体外部的驱动电机所驱动。无氧热干馏炉2的各进出接口都有密封装置，薄层干馏筒处于全封闭无氧状态。冷凝装置3位于无氧热干馏炉的正上方，采用冷却水循环水箱实现冷却水的循环利用。油水分离装置4为离心分离机，实现高效的油水分离。污水一体化处理装置5为地埋式一体化设备，对油水分离器、第一喷淋塔和第二喷淋塔产生的废水进行集中处理后达标排放。生物除臭装置8为生物滤床除臭设备。活性炭吸附装置9采用活性炭吸附塔，塔内采用活性炭分子筛作为吸附材料。出料装置10有活塞气封结构，防止空气进入薄层干馏筒。如图2所示，本发明所述的含油岩屑无氧热干馏处理方法，包括以下步骤：步骤a：含油岩屑通过给料装置1输送和进料到无氧热干馏炉2，产生的不可冷凝气体和辅助能源天然气进入无氧热干馏炉作为燃料燃烧供热。步骤b：无氧热干馏炉2热解产生的干馏气进入到冷凝器3中进行气液分离，燃烧产生的烟气进入第二喷淋塔7进降温和除尘，产生的固体残留物排到出料装置10；步骤c；冷凝器3的进出水由冷却水循环水箱12提供并进行循环利用；冷凝后的冷凝液进入油水分离装置4，冷凝后的气体经过第一喷淋塔6的洗涤和气水分离得到的不可冷凝气体送到无氧热干馏炉2燃烧供热；步骤d：油水分离装置4将冷凝液分离为冷凝油和废水，冷凝油可作为钻井液回收利用；步骤e：第二喷淋塔7洗涤后的烟气进入生物除臭装置8和活性炭吸附装置9进行二级除臭，净化后的烟气达标排放；步骤f：加湿器11对出料装置10输送的固体残留物进行喷水降温抑尘处理，得到的固体产物可填路和制备建材；步骤g：污水一体化处理装置5对油水分离器4、第一喷淋塔6和第二喷淋塔7产生的废水进行处理后达标排放。无氧热干馏炉2的加热方法为，系统产生的不可冷凝气体和辅助燃料天然气进入无氧热干馏炉的固定管加热腔进行燃烧供热，处理每吨含油岩屑消耗的天然气为55-60nm3，烟气出口温度为700-900℃。无氧热干馏炉2最高热解温度为650℃，为中低温热解，含油岩屑热解过程依次经历干燥脱气(20-140℃)，轻质油热解(140-320℃)和重质油分解(320-650℃)3阶段。无氧热干馏炉2含油岩屑处于全封闭无氧的环境中，根据物料性质通过减速机改变转子的转速控制物料在炉内停留时间，含油岩屑的停留时间40-60分钟。加湿器11对固体残渣降温加湿至温度60-100℃，含水率30％后排出。生物除臭装置8采用无害化生物填料，臭气停留时间为25-40s的去除率高达98％以上。活性炭吸附装置9的气体出口温度为30℃。实施例1利用本发明所述的系统处理流程图如图2所示，该系统的处理量为4t/h，干馏温度为500℃，干馏时间40min，热干馏后的各产物经过分离和净化处理为固体残留物、冷凝油和不可冷凝气体，系统处理1t含油岩屑所需天然气为56.6nm3，含油岩屑的物化性质、各相出产率，固体残留物的含油率、热解油回收率及不可冷凝气体成分分析结果如下：表1含油岩屑的物化性质表2出产率和固相含油率表3不可冷凝气体成分成分coco2h2ch4cxhy含量/％25.1222.3518.2219.3813.93实施例2实施例2的步骤与实施例1基本相同，不同之处在于干馏温度为550℃，干馏时间为60min，系统处理1t含油岩屑所需天然气为58.3nm3，含油岩屑的物化性质、各相出产率，固体残留物的含油率、热解油回收率及不可冷凝气体成分分析结果如下：表1含油岩屑的物化性质表2出产率和固相含油率表3不可冷凝气体成分成分coco2h2ch4cxhy含量/％29.9112.1920.0522.5115.34上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。当前第1页12