孟照瑜,袁 新,趙金剛,張 楠,謝雪瑩
(1.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術(shù)檢測(cè)中心,山東 東營(yíng) 257088;2.勝利油田檢測(cè)評(píng)價(jià)研究有限公司,山東 東營(yíng) 257088)
油田油泥砂主要來(lái)自于油罐、污水罐清砂和污水站等采出液處理環(huán)節(jié),以及作業(yè)和采油現(xiàn)場(chǎng)跑冒滴漏[1]。油泥砂含油率范圍3%~30%,綜合含油率15%;處置后含水率范圍70%~95%,綜合含水約83%。目前油田區(qū)域油泥處理主要采用“清洗-分離”的傳統(tǒng)工藝,處理后污泥中含油率高,國(guó)家已經(jīng)明確5%含油率以上的含油污泥不可直接焚燒,需要強(qiáng)制預(yù)先進(jìn)行資源化回收[2],要焚燒油泥砂,其含油率受到一系列規(guī)定的限值,焚燒后可能存在二噁英、顆粒物、SO2等二次污染問(wèn)題[3]。油泥砂處理過(guò)程脫水效率較低,導(dǎo)致拉運(yùn)成本高,設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。未綜合利用的油泥砂臨時(shí)貯存后外委處置,臨時(shí)貯存時(shí)間不得超過(guò)一年,針對(duì)臨時(shí)貯存的油泥砂,實(shí)現(xiàn)油回收、固體減量化、水綜合利用的目的,采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?shí)現(xiàn)油田油泥砂的減量化勢(shì)在必行。
針對(duì)臨時(shí)貯存油泥砂的處置和資源化利用問(wèn)題,對(duì)“清洗-離心-熱解”技術(shù)參數(shù)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)化,為油田油泥綜合處理利用提供了一條總量減容、節(jié)能環(huán)保、長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠技術(shù)裝置路線,對(duì)油田促進(jìn)危廢處置技術(shù)發(fā)展和推進(jìn)油田“綠色低碳”戰(zhàn)略實(shí)施、綠色企業(yè)建設(shè)等方面有著重要意義。
油泥砂中較大體積的垃圾、石頭瓦塊等進(jìn)行初步用篩分,二級(jí)清洗加入混溶劑然后進(jìn)入二級(jí)油分離系統(tǒng),加入聚合物降解劑,在超聲波、氣浮的作用下,油將浮至表面由收油泵回收,下部的泥漿用渣漿泵加壓送至三級(jí)清洗系統(tǒng),加入聚合物降解劑,泥漿中加入絮凝劑使固相沉降,然后用螺旋輸送機(jī)將沉降的高濃度泥漿送至離心機(jī),分離后的水由泵加壓和沉降清液進(jìn)入水收集槽。含固率40%~60%待處理油泥砂,首先經(jīng)過(guò)螺旋輸送機(jī)、閉風(fēng)器進(jìn)入烘干爐,在100~300℃熱預(yù)脫水,含水率降至30%以下后進(jìn)入熱解爐,在440~550℃條件下低溫?zé)峤?,其中油泥砂中所含的水分、石油類被蒸餾、熱解、碳化,水蒸氣、油氣形成混合氣體分別從烘干爐、熱解爐混合氣出口管道進(jìn)入焦炭過(guò)濾器,分離出部分水、渣油等高沸點(diǎn)物質(zhì),然后進(jìn)入油氣冷卻塔下部,和上部噴淋的約50℃循環(huán)水逆流接觸,蒸汽、油氣進(jìn)入液相,經(jīng)過(guò)油水分離、閉式冷卻塔冷卻后循環(huán)使用,未被冷卻的氣體經(jīng)過(guò)安全水封進(jìn)入熱風(fēng)爐回收利用。尾渣熱解后經(jīng)出渣冷卻箱冷卻,經(jīng)過(guò)閉風(fēng)器隔絕空氣進(jìn)入包裝系統(tǒng),經(jīng)過(guò)包裝后的尾渣綜合利用。同時(shí),烘干、熱解過(guò)程中分離出的高溫油氣經(jīng)焦炭過(guò)濾器、油氣冷卻塔、油水分離器,不凝氣進(jìn)行回收利用,供熱解爐加熱使用。水相除補(bǔ)充循環(huán)水損耗外,其余排入油泥砂儲(chǔ)存池,油相收集外輸或外銷(xiāo)。
圖1 油泥砂處理裝置工藝流程示意圖
3.1.1 熱解溫度參數(shù)優(yōu)化
根據(jù)前期單體試驗(yàn)時(shí)優(yōu)化的設(shè)備參數(shù),將清洗離心處理的油泥含水量控制在45%以內(nèi),含油率控制在7%以內(nèi),然后經(jīng)過(guò)離心機(jī)一、二級(jí)出料螺旋將處理后油泥輸送至熱解進(jìn)料螺旋中,然后進(jìn)入熱解裝置進(jìn)行熱解,烘干爐和熱解爐壓力控制在10kPa左右,根據(jù)不同的熱解溫度和處理時(shí)間,含油污泥熱解殘?jiān)吐式Y(jié)果如表1所示。
通過(guò)清洗離心后的油泥,無(wú)論是含水率還是含油率,都比之前降低很多,從一定程度上降低了熱解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷,通過(guò)表可以看出,經(jīng)過(guò)清洗離心后的油泥進(jìn)入熱解后,在相同參數(shù)下,可以處理更多的進(jìn)料。
3.1.2 爐內(nèi)壓力參數(shù)優(yōu)化
當(dāng)溫度為510℃,進(jìn)料量小于50t/d,爐內(nèi)壓力對(duì)含油污泥熱解后殘?jiān)吐视绊懡Y(jié)果如表2所示。
由表可以看出,當(dāng)處理清洗離心后的油泥,溫度在510℃,進(jìn)料量小于等于50t/d時(shí),爐內(nèi)壓力在5~15kPa之間都達(dá)到出料正常的要求,這樣在一定程度上增大了對(duì)爐內(nèi)壓力的變化范圍,當(dāng)爐內(nèi)壓力保持在15kPa左右時(shí),部分設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷可以相對(duì)降低。
表1 反應(yīng)溫度及時(shí)間對(duì)熱解殘?jiān)挠绊?/p>
表2 爐內(nèi)壓力對(duì)熱解設(shè)備運(yùn)行的影響
“清洗-離心-熱解”組合工藝中當(dāng)清洗離心減量化裝置穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),可保障油泥沙含水率<45%、含油率<7%,降低了熱解裝置運(yùn)行負(fù)荷,熱解裝置在熱解溫度510℃、進(jìn)料量<50t/d、爐內(nèi)壓力在5~15kPa時(shí),處理后油泥沙含油率均可以小于0.3%,達(dá)到項(xiàng)目指標(biāo)要求。
本試驗(yàn)是結(jié)合前期對(duì)單體設(shè)備優(yōu)化參數(shù)后進(jìn)行的,正常連續(xù)運(yùn)行時(shí)間6天,平均每天進(jìn)料約80噸,每天出料約18噸,油泥沙處理費(fèi)用為178元/噸,成本核算如表3所示。
表3 組合工藝成本核算統(tǒng)計(jì)表
對(duì)處理后的油泥砂樣品進(jìn)行浸出液指標(biāo)(六價(jià)鉻、鎘、汞、砷pH、COD等項(xiàng)目)評(píng)價(jià),取理后的油泥砂殘?jiān)芜M(jìn)行進(jìn)出毒性實(shí)驗(yàn),評(píng)價(jià)結(jié)果如表4所示。
表4 處理后油泥砂殘?jiān)鲆褐笜?biāo)
注:*為《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》GB 5085.3-2007;**為《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 8978-1996二級(jí)指標(biāo)。
參照《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》GB 5085.3-2007和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 8978-1996二級(jí)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看,處置過(guò)后的油泥砂殘?jiān)鲆褐笜?biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn),本項(xiàng)目中處置后的油泥砂殘?jiān)鲆褐笜?biāo)值均較低,可用來(lái)進(jìn)行資源化利用。
當(dāng)清洗離心減量化裝置穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),可保障油泥沙含水率<45%、含油率<7%,降低了熱解裝置運(yùn)行負(fù)荷,熱解裝置在熱解溫度510℃、進(jìn)料量<50t/d、爐內(nèi)壓力在5~15pa時(shí),處理后油泥沙含油率均可以小于0.3%,達(dá)到項(xiàng)目指標(biāo)要求?!扒逑?離心-熱解”組合工藝運(yùn)行成本為178元/噸。由于油泥砂浸出液指標(biāo)無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可參照,根據(jù)對(duì)比其他油泥砂浸出液樣品值,及參照水基泥漿浸出液的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)-《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18599-2001)及《石油開(kāi)發(fā)廢棄泥漿固化質(zhì)量監(jiān)測(cè)與評(píng)定》(Q/SH1020 1908-2014)。本試驗(yàn)中處置后的油泥砂殘?jiān)鲆褐笜?biāo)值均低于以上標(biāo)準(zhǔn),故可用來(lái)進(jìn)行資源化利用。