专利名称：含油污泥热处理的实验方法
技术领域：
本发明涉及石油、石化工业环境保护领域，是ー种含油污泥热处理的实验方法。该方法适用于油田炼化生产与污水处理系统产生的含油污泥等废物的減量化、资源化与无害化处理的实验评价与技术研究。
背景技术：
含油污泥是石油开采与炼制过程中产生的固体废弃物，除含有石油类物质外，还含有苯，酚类等有毒有害物质，已被列入《国家危险废物名录》管理。随着石油开采与炼油规模的増大，含油污泥产生的数量越来越多，对环境的危害、污染越来越严重。因此，开展从含油污泥回收油、实现残渣无害化处置研究，对解决我国国民经济持续发展过程的能源短缺问题而面临的环境挑战具有重要意义。 目前，含油污泥资源化利用处理技术可分为物理化学转化技术和热转化技术。其中，物料化学处理技木，比如萃取方法、热水洗方法，仅适用于含油量在5 10%以上的含油污泥，并且需加入化学药剂，仍有污水、废渣排放，处理费用较高。热转化技木，比如焚烧处理和作燃料、制砖エ艺，虽然能够对含油污泥中的有害有毒有机物进行处理彻底，但是需建立焚烧装置，同时加入助燃燃料，有废气排放，不能回收含油污泥中的原油，有废气排放，也容易二次污染。在诸多方法中，热解技术不但有利于提高含油污泥的油回收率，而且在较高温度下部分重质浙青物质可结焦成固体碳，固化含油污泥中重金属等有害物质，实现热解残渣的无害化。因此，含油污泥热解技术研究越来越受到人们的重视。热解技术可分为传统热源的热辐射加热和微波加热热解两种。微波作为ー种新兴技术，不同于传统加热方式，它是材料在电磁场中由介质损耗而引起的体加热，其能量是通过空间或者媒质以电磁波形式传递的。与传统热源热热辐射加热比较，微波具有加热均匀、高效快速、易于控制、且对物料具有选择性、具有催化作用等特点。虽然有采用微波热解技术处理含油污泥的报道，但是其主要目的是把含油污泥热解后的残渣经过改性作为吸附材料。微波具有波长短(I Irnm)频率高(300 300GHZ)、量子特性等明显特征。人们将微波加热技术应用于纸类、木材、树脂挤出等物理加工过程。不仅可以有效地提高反应转化率，而且体现出节能环保等诸多优点。专利ZL200610103671. 6提出了“ー种含油污泥的资源化处理方法”，即将含油污泥送入密闭的干馏裂解炉或水平回转干馏炉内进行热解处理，热解处理在200 600°C条件下反应I 5小吋，回收油气水馏分和热解残渣。其特征是热解处理温度为500 600°C，热解处理反应时间为2 3小时，该方法的热解反应时间长，这将导致处理设备规模大、投资高，运行的耗能与成本高。公开专利CN101838094A，提供了“ー种油田含油污泥微波热解资源化处理方法及装置”，将含油污泥送入微波加热的密闭反应器中，在温度200 900°C下进行热解处理，将热解处理产生的油气水进行回收再利用，热解后的残渣作路基材料或利用硝酸或利用NaOH碱进行改性，改性后的残渣做吸附材料。该方法仍然是只考虑到了可以进行热解的温度范围和产物回收的最終結果，而无法获取含油污泥在不同加热温度段的热处理产物的产生量及组成数据，不能研究掌握含油污泥的热处理过程特征及效果。
发明内容
本发明的目的在于为石油石化行业的含油污泥污染治理提供ー种提供科学可靠、高效方便的含油污泥无害化与资源化的实验方法，为油田炼化生产过程的环境保护与清洁生产提供科研基础方法的支持。本发明方法是这样实现的含油污泥热处理的实验方法是将含油污泥样品置入微波加热反应器中，采用程序升温方式对含油污泥进行加热处理，通过对热处理产物的产生量及组成分析，以研究含油污泥热处理的特征及效果。其程序升温过程为
第一歩，干化处理。将含油污泥样品从室温升高到200 250°C，使水分完全蒸发，完成含油污泥的干化处理，其馏分进行冷凝分离，分别计量不凝气、回收油和回收水的产生量，分析不凝气和回收油的组成。第二步，热解处理。再将干化油泥温度升高到600 700°C，使油泥中重油、浙青质等有机物质因高温受热进行完全裂解，完成干化油泥的热解处理，其馏分进行冷凝分离，分别计量不凝气、回收油和回收水的产生量，分析回收油与不凝气的组成。第三歩，灼烧处理。将含油污泥热解残渣温度升高到800 900°C，使热解残渣完全焦化，完成热解残渣的灼烧处理，热灼残渣经冷却至室温后取出进行称重，分析石油类等污染物的含量。 微波加热反应器容积为1000 5000ml，最佳为2000 3000ml。热解实验的样品置入量为1000 3000g，最佳为1000 2000g。干化处理控制升温速率为10 60°C /分钟，最高温度为200 250°C。热解处理控制升温速率为50 80°C /分钟，最高温度600 700°C。灼烧处理控制升温速率为70 100°C /分钟，最高温度800 900°C。干化处理、热解处理和灼烧处理产生的高温馏分进行単独冷凝分离，分别对不凝气、回收油与回收水进行计量，分别对不凝气与回收油进行取样检測。本发明的有益效果本发明利用微波加热技术，根据含油污泥高含水、组成复杂的特点，采用程序升温模对样品进行加热处理，通过对在不同加热段的热处理产物的产生量及组成分析，可有效了解含油污泥中水分与原油组分的加热挥发与分解的情况，全面研究掌握含油污泥的热处理效果及特征，可为含油污泥热处理技术开发、装置设备研制及工程设计提供科学可靠的实验手段和重要基础实验数据。采用微波加热对油田炼化企业的含油污泥进行处理，不但能減少含油污泥对环境的污染，而且有利于回收利用含油污泥中的石油类物质，从而实现含油污泥的无害化与资源化利用目标。
图I是含油污泥处理的实验流程简图。图2是含油污泥处理的程序升温过程简图。
具体实施例方式实施例I :
本发明微波加热反应器的容积为3000ml，配置微波功率10KW，采用计算机程序控制加热温度与升温速度。实验样品为含油污水处理的脱水污泥，含水率为79. 32% (质量比)，含油率13. 53% (质量比)。具体实验步骤及实验结果如下參阅图I和图2。第一歩，装样。用样品盒称取实验样品lOOOg，将其置入微波加热反应器内，然后对反应器进行密闭。第二步，干化处理。在反应器严格密闭的条件下，启动加热系统，控制升温速率60°C /分钟，使反应器内的温度由室温升高至250°C，并恒温至不再有馏分逸出为止。其馏分进行冷凝分离与计量的结果为基本无不凝气和回收油量，回收水量为795g。第三步，热解处理。继续加热，控制升温速率80°C /分钟，使反应器内温度升高至700°C，使含油污泥中的石油组分及其它有机质在高温作用下进行蒸馏及热裂解，并恒温至不再有馏分逸出为止。其馏分进行冷凝分离与计量的结果为不凝气21g，回收油113g，基本无回收水量。不凝气中Cl C3烃类组分接近90%，其中甲烷含量约为50% ;回收油中 汽油、煤油和柴油等轻质组分含量较高，大致在60%左右。第四步，灼烧处理。控制升温速率100°C /分钟，使反应器内温度继续升高至900°C，并恒温加热I分钟，使热解残渣彻底焦化，然后关闭加热系统，结束实验，热灼残渣经自然冷却24hr后取出。此过程基本无馏分逸出，热灼残渣称重为253g，含油量未检出。
权利要求
1.一种含油污泥热处理的实验方法，其特征在于 将含油污泥样品置入微波加热反应器中，采用程序升温方式对含油污泥进行加热处理与产物产生量计量及组成分析；其程序升温过程为 第一步，干化处理将含油污泥样品从室温升高到200 250°C，使水分完全蒸发，完成含油污泥的干化处理，其馏分进行冷凝分离，分别计量不凝气、回收油和回收水的产生量，分析不凝气和回收油的组成； 第二步，热解处理再将干化油泥温度升高到600 700°C，使油泥中重油、浙青质等有机物质在加热下进行完全裂解，完成干化油泥的热解处理，其馏分进行冷凝分离，分别计量不凝气、回收油和回收水的产生量，分析回收油与不凝气的组成； 第三步，灼烧处理将含油污泥热解残渣温度升高到800 900°C，使热解残渣完全焦化，完成热解残渣的灼烧处理，热灼残渣经冷却至室温后取出进行称重，分析石油类等污染物的含量。
2.根据权利要求I所述的一种含油污泥热处理的实验方法，其特征在于微波加热反应器容积为1000 5000ml，最佳为2000 3000ml。
3.根据权利要求I所述的一种含油污泥热处理的实验方法，其特征在于热解实验的样 品置入量为1000 3000g，最佳为1000 2000g。
4.根据权利要求I所述的一种含油污泥热处理的实验方法，其特征在于干化处理控制升温速率为10 60°C /分钟，最高温度为200 250°C。
5.根据权利要求I所述的一种含油污泥的无害化处理方法，其特征在于热解处理控制升温速率为50 80°C /分钟，最高温度600 700°C。
6.根据权利要求I所述的一种含油污泥的无害化处理方法，其特征在于灼烧处理控制升温速率为70 100°C /分钟，最高温度800 900°C。
7.根据权利要求I所述的一种含油污泥的无害化处理方法，其特征在于干化处理、热解处理和灼烧处理产生的高温馏分进行单独冷凝分离，分别对不凝气、回收油与回收水进行计量，分别对不凝气与回收油进行取样检测。
全文摘要
含油污泥热处理的实验方法，应用于研究含油污泥热处理效果及特征。其程序升温过程为第一，干化处理。将含油污泥样品从室温升高到200～250℃，使水分完全蒸发，分析不凝气和回收油的组成。第二，热解处理。再将干化油泥温度升高到600～700℃，使油泥中重油、沥青质等有机物质因高温受热进行完全裂解，分析回收油与不凝气的组成。第三，灼烧处理。将含油污泥热解残渣温度升高到800～900℃，分析石油类等污染物含量。能方便快速获取含油污泥在不同加热温度段的热处理产物的产生量及组成数据，研究掌握含油污泥的热处理效果及特征，实现含油污泥的无害化与资源化利用目标。
文档编号C02F11/10GK102849905SQ20121007837
公开日2013年1月2日 申请日期2012年3月22日 优先权日2012年3月22日
发明者王万福, 雍兴跃, 邓皓, 屈一新, 刘鹏, 王际东, 刘光全, 李果 申请人:中国石油天然气股份有限公司, 北京中油爱索环境工程技术有限公司