典型石油工業(yè)含油污泥處理技術應用
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摘要：石油工業(yè)生產(chǎn)會產(chǎn)生大量的含油污泥，這些污泥為固體廢棄物，不僅數(shù)量巨大而且嚴重危害環(huán)境，因此，針對含油污泥的工藝處理技術一直在不斷研究和完善。文章從含油污泥的來源、成分和危害進行分析，提出了石油工業(yè)含油污泥的相關處理技術，主要包括化學清洗法、熱萃取法、焚燒法、熱解法，并闡述了在青海典型石油工業(yè)中的應用實例。
引言
作為世界重要經(jīng)濟來源之一的石油工業(yè)，在給社會帶來巨大利益的同時，也對環(huán)境產(chǎn)生了重大影響。在石油行業(yè)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的油泥，長期接觸會影響人體免疫系統(tǒng)，嚴重時還會產(chǎn)生致癌效應。根據(jù)統(tǒng)計，世界范圍內(nèi)每年產(chǎn)生的油泥總量已達6000萬t，每一個煉油廠每年產(chǎn)生的油泥總量約為3萬t，目前，全球油泥累計已超過10萬億t。含油污泥成分十分復雜，含有大量老化原油、膠體、固體懸浮物及細菌等，含油污泥在許多國家被列為危險廢物，嚴重污染土壤、地下水和空氣質(zhì)量。含油污泥的處理不僅對環(huán)境質(zhì)量有很大影響，而且對人類健康也有很大影響。隨著國家環(huán)保要求越來越嚴格，含油污泥無害化、減量化、資源化處理技術將成為污泥處理技術發(fā)展的必然趨勢。
1含油污泥的來源、成分及危害
1.1含油污泥的來源
含油污泥是指油品中混入了泥沙，油料吸附在泥沙中不能回收，是石油工業(yè)普遍的污染物。含油污泥主要來源于三個方面，分別是煉化含油污泥、儲運含油污泥和油田含油污泥。煉化含油污泥是企業(yè)污水處理廠產(chǎn)生的隔油池底泥、浮選池浮渣和剩余活性污泥，這三種污泥簡稱煉化“三泥”；儲運含油污泥是企業(yè)油品在儲存和運輸?shù)倪^程中，因混入了其他的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在油罐底部堆積而形成的含油污泥；油田含油污泥則是鉆井和試噴過程中產(chǎn)生的落地污泥和廢棄污泥。
1.2含油污泥的成分
含油污泥的成分是由10％～56％的含油物質(zhì)、13％～46％的礦物分子和30％～85％的水組成，除此之外，含油污泥中還存在大量的老化原油、臘質(zhì)、瀝青質(zhì)、膠體、固體懸浮物、致病細菌、重金屬、腐蝕產(chǎn)物等。含油污泥的來源不一樣，成分的組成也有所區(qū)別，其中煉化三泥的含水率相對更高一些，達到70％左右，而含油率和含固率則相對較低；儲運含油污泥含油量比煉化三泥的高，含水率則比煉化三泥低，通常低于50％。含水率超過70％以上的含油污泥含油率低，進行無害化處理成本較高，需要采用濃縮機械脫水來達到縮減污泥量的效果，以方便后續(xù)的處理。成分構成表如表1所示。
1.3含油污泥的危害
油泥中含有大量的有毒物質(zhì)，如果不加以妥善處理，將對周圍環(huán)境和人體造成嚴重危害。石油及油氣在開采過程中會產(chǎn)生大量含油污泥，如果污泥不能及時從生產(chǎn)系統(tǒng)中清除出來，會影響整個油田的安全與效益，如果不對其處理而直接排放到環(huán)境，則會改變土壤的性質(zhì)，使土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)降低，土壤板結，不利于植物的生長發(fā)育。含油污泥因粘性大，還容易附著于土壤的表面從而使土壤的濕度降低，影響土壤中水的滲透功能和降低土壤的蓄水能力。含油污泥中還含有大量的重金屬，這些重金屬通過土壤可以滲透到地下水，不僅嚴重破壞生態(tài)環(huán)境，人體飲用后還會有致癌、致畸等危害。2016年，我國針對《國家危險廢物名單》重新進行了修訂，含油污泥被列入了危險廢棄物名單內(nèi)，廢物類別為HW08?！豆腆w廢物環(huán)境污染防治法》規(guī)定，國家對固體廢物(包括石油類污染土壤)污染環(huán)境的防治實行污染者依法負責的原則，要求企業(yè)事業(yè)單位采用先進的生產(chǎn)工藝和設備減少固廢產(chǎn)生量，降低固廢危害性。對危險固體廢物(油泥和石油類污染土壤)提出了強制性治理的要求[1]。
2石油工業(yè)含油污泥處理技術
2.1化學清洗法
化學清洗法的作用原理是將含油污泥加水加熱，同時添加表面活性劑。因表面活性劑是兩性化合物，其分子是由親水基團和疏水基團組成，親水基團的作用是將表面活性劑在水中溶解，使PHC的溶解度增加；而疏水基團的作用則是使表面活性劑在界面處聚集，使表面張力降低，從而使PHC的流動性升高?；瘜W清洗法受液固比、溫度、時間、加藥情況和pH值等多方面因素的影響?；瘜W清洗法的工藝流程是將含油污泥和清洗劑混合放入反應器中進行加熱和攪拌，待溫度恢復到常溫后則通過重力或旋流將油、水和殘渣相互分離，最終的清洗效果則可以通過殘渣中的剩余油量進行判斷[2]。工藝流程圖如圖1所示。
2.2熱萃取法
熱萃取法是利用相似相溶的原理，將含油污泥和萃取溶劑按比例混合直至含油污泥完全溶解，通過重力沉降將雜質(zhì)和溶劑分離，溶劑則通過蒸餾的方式進行回收。萃取過程中回收的油量不僅與萃取溶劑的添加量和種類有關，還受含油污泥與溶劑添加比例所影響。含油污泥和溶劑在反應塔中混合，首先會溶解污泥中的油，雜質(zhì)則會沉淀到塔底，溶劑則進入到蒸餾系統(tǒng)，溶劑中的油被分離出來然后進行回收，溶劑經(jīng)過蒸餾系統(tǒng)后變成溶劑蒸汽再通過壓縮機和冷卻系統(tǒng)液化，再回到回收罐進行回收反復利用。工藝流程圖如圖2所示。
2.3熱解法
含油污泥在高溫的環(huán)境中會進行分解，將大分子分解為小分子，分解后可能變成氣態(tài)、液態(tài)或者煤焦。熱解產(chǎn)物油的分布與原料和熱解條件有關，溫度越高越容易分解成低沸點的化合物。熱解的效率也將受到溫度和時間的影響，一般30min是最理想的反應時間。熱解技術的優(yōu)點在于對有機物去除徹底，產(chǎn)物含油量低，過程中無添加和二次污染，可實現(xiàn)資源化利用，在國外油氣田和煉化企業(yè)中已大規(guī)模應用。污泥首先是通過螺旋進料機進入到流化床裝置，經(jīng)過流化床的反應后進入到旋風除塵器，除塵器可以吸收大部分固體顆粒，冷凝系統(tǒng)會將分解后的產(chǎn)物進行冷卻，最后變成氣態(tài)或者液態(tài)。工藝流程圖如圖3所示。
2.4焚燒法
焚燒法的工作原理是把含水率較低的含油污泥，通過有氧、高溫和助燃劑都充足的環(huán)境下進行燃燒。污泥焚燒效果會受到燃燒條件、停留時間、溫度、原料、輔助燃料等的影響，污泥通過焚燒法進行處理可以大幅度降低污泥的數(shù)量，焚燒前通常需要預先進行脫水處理。含油污泥首先進入到回轉窯，然后通過二燃室進行焚燒，余熱可以再次利用，焚燒產(chǎn)生的有害氣體需要經(jīng)過處理達標后才能進行排放。工藝流程圖如圖4所示。
3青海典型石油工業(yè)含油污泥處理技術的應用
3.1項目概況
某石化項目建設地點位于青海，項目選址海拔為3km處，氣壓約為0.7MPa，冬季漫長且極為寒冷，晝夜溫差大。該項目煉化產(chǎn)出的含油污泥有膠質(zhì)含量高、粘性大等特點，通過自研的序批式油泥熱解撬裝設備對含油污泥進行處理，取得了良好的應用效果。
3.2應用實例
以上所述，目前國內(nèi)外對于含油污泥的處理方法主要有填埋、焚化、熱萃取、化學清洗等幾十種，但這些工藝都存在著一定的缺點，如處理規(guī)模大、效率低、造成二次污染等。這大大地限制了其技術應用。與國內(nèi)相比，國外正在廣泛應用新的熱解工藝處理含油污泥，目前已有大量成功的應用實例。但該項目的污泥膠質(zhì)含量高、粘性大，傳統(tǒng)熱解設備容易堵塞，無法順利出渣，同時項目地點環(huán)境惡劣，國外熱解設備無法直接引進使用。文中所在項目采用自研的序批式油泥熱解撬裝設備，設備技術指標如表2所示。該套設備具有以下優(yōu)點：(1)技術先進性：該套設備采用“一爐雙塔”工藝，其核心設備技術完備、設計合理，自動化程度較高，可實現(xiàn)流程化連續(xù)生產(chǎn)，大大縮短工藝流程。同時熱解爐出口設置了“減溫器”，可以有效地防止傳統(tǒng)熱解技術的結焦問題。(2)本質(zhì)安全性：核心熱解設備采用氮封全密閉絕氧間接加熱的方式以保證安全，可有效提高機組安全運行水平，主要設計滿足API標準及國內(nèi)相關技術標準。(3)經(jīng)濟合理性：設備采用撬裝化，便于裝配運輸，可以快速地進行工業(yè)化處理，在同等技術標準下，有著較高的經(jīng)濟性。(4)適應廣泛性：熱解技術在含油污泥處理方面，原料兼容性、適應性較高，可對多種石油化工廢料進行處理，并達標排放。通過青海項目的實施，可有效降低含油污泥庫存量，有效處置新產(chǎn)生的含油污泥。同時，含油污泥處理裝置從污泥中回收污油，實現(xiàn)變廢為寶。本項目處理后的廢渣可用于井場設施建設等，最終實現(xiàn)含油污泥減量化、資源化、無害化處置。
4結語
文章從含油污泥的來源、組成及危害分析出發(fā)，探討了典型的石油工業(yè)含油污泥處理技術。詳細地介紹了石油工業(yè)含油污泥的相關處理技術，在簡要地對青海某石化行業(yè)項目進行概況后，列舉了項目基于熱解技術的序批式油泥熱解撬裝設備在青海典型石油工業(yè)中的應用實例，拋磚引玉，以供參考。
參考文獻：
[1]魏藝涵,文天祥,段欣欣,等.一種新型含油污泥清洗劑的研究[J].油氣田環(huán)境保護,2019,029(004):8-11.
[2]肖楠,朱玲,楊子育,等.含油污泥臭氧氧化工藝參數(shù)與模型優(yōu)化研究[J].環(huán)境科學與技術,2019,42(09):201-208.
作者：李健 單位：青島中油華東院安全環(huán)保有限公司