青海典型石油工業(yè)含油污泥處理技術(shù)及其應(yīng)用

李健 (青島中油華東院安全環(huán)保有限公司，山東 青島 266000)

0 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(yán)重時還會產(chǎn)生致癌效應(yīng)。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(fù)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(yán)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(yán)格，含油污泥無害化、減量化、資源化處理技術(shù)將成為污泥處理技術(shù)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(gòu)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(yán)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(jié)，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(yán)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(zé)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(shè)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(shù)

2.1 化學(xué)清洗法

化學(xué)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。化學(xué)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(xué)清洗法的工藝流程是將含油污泥和清洗劑混合放入反應(yīng)器中進行加熱和攪拌，待溫度恢復(fù)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。

圖1 化學(xué)清洗法工藝流程圖

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(guān)，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(yīng)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(fù)利用。工藝流程圖如圖2所示。

圖2 熱萃取法工藝流程圖

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(guān)，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30 min是最理想的反應(yīng)時間。熱解技術(shù)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(yīng)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(yīng)后進入到旋風(fēng)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。

圖3 熱解法工藝流程圖

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(yù)先進行脫水處理。含油污泥首先進入到回轉(zhuǎn)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(biāo)后才能進行排放。工藝流程圖如圖4所示。

圖4 焚燒法工藝流程圖

3 青海典型石油工業(yè)含油污泥處理技術(shù)的應(yīng)用

3.1 項目概況

某石化項目建設(shè)地點位于青海，項目選址海拔為3 km處，氣壓約為0.7 MPa，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(shè)備對含油污泥進行處理，取得了良好的應(yīng)用效果。

3.2 應(yīng)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(xué)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(shù)應(yīng)用。與國內(nèi)相比，國外正在廣泛應(yīng)用新的熱解工藝處理含油污泥，目前已有大量成功的應(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)備，設(shè)備技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

表2 序批式油泥熱解撬裝設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

該套設(shè)備具有以下優(yōu)點：

(1)技術(shù)先進性：該套設(shè)備采用“一爐雙塔”工藝，其核心設(shè)備技術(shù)完備、設(shè)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(shè)置了“減溫器”，可以有效地防止傳統(tǒng)熱解技術(shù)的結(jié)焦問題。

(2)本質(zhì)安全性：核心熱解設(shè)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(shè)計滿足API標(biāo)準(zhǔn)及國內(nèi)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)經(jīng)濟合理性：設(shè)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)下，有著較高的經(jīng)濟性。

(4)適應(yīng)廣泛性：熱解技術(shù)在含油污泥處理方面，原料兼容性、適應(yīng)性較高，可對多種石油化工廢料進行處理，并達標(biāo)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(shè)施建設(shè)等，最終實現(xiàn)含油污泥減量化、資源化、無害化處置。

4 結(jié)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(shù)。詳細地介紹了石油工業(yè)含油污泥的相關(guān)處理技術(shù)，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(shù)的序批式油泥熱解撬裝設(shè)備在青海典型石油工業(yè)中的應(yīng)用實例，拋磚引玉，以供參考。