含油污泥无害化和资源化热解处理工艺.docx

—PAGE\*MERGEFORMAT26—

含油污泥无害化和资源化热解处理工艺
在石油开发和生产过程中，如钻井、压裂、试采和炼制等环节，泥土或其他杂质混入原油或者成品油中，形成由水、油、泥砂及矿物质等构成的混合废物称为含油污泥，简称油泥。目前世界上油泥的三大来源为石油化工、金属加工和食品加工，我国仅石油开采和炼制行业每年产生的油泥就达数百万吨，而且每年还在快速增长。在美国，石化行业产生的油泥已被列入其资源爱护与回收法(RCRA)中，并将其定义为危急废物，缘由就是该类油泥含有各种致畸、致癌的有毒物质，如苯系物、酚、蒽、芘类等。随着我国的环保力度越来越大，油泥也被列入我国的《国家危急废物名录》HW08条目中，强制对其进行无害化处理。我国最近发布的《农用地土壤环境质量标准》和《建设用地土壤污染风险筛选指导值》第三次征求看法稿中，又分别对农用地和建设用地接纳的污泥油含量及重金属含量提出了明确的限值，为油泥的高标准处理处置供应了依据。国内外学者针对油泥的简单特性，在掌握油泥产生的源头、对已有油泥进行资源化利用、对油泥不行利用的部分进行平安化处置等方面开展了大量的讨论工作，欲将油泥残渣中的油含量和重金属含量降至标准规定的限值以下，形成了如溶剂萃取技术、热洗处理技术、热萃取脱水处理技术、焚烧处理技术、生物处理技术、热解处理技术等多种油泥处理技术，实践表明，溶剂萃取技术、热洗处理技术和热萃取脱水处理技术对油泥的处理均不够彻底;生物处理技术条件要求苛刻，无法回收油品且难以实现工业化;焚烧处理后的油泥虽能达标排放，但是处理成本高、耗能大，还会产生二次污染。油泥热解技术讨论起步于20世纪80年月。Schmidt等利用循环流化床装置讨论了油泥的热解特性，该装置的缺点是热解气带走大量显热，且处理的物料粒度需小于1cm;Karayildirim等分别利用热质联用和固定床热解处理油泥，讨论了不同温度下的热解油、气及残渣的产率和品质差异;Dominguez等分别利用微波炉和电阻炉讨论了不同炉型对油泥热解产物油成分的影响，微波炉热解处理油泥主要得到高热值的正构烷烃、芳香族化合物和长链脂肪族羧酸等物质，而电阻炉热解处理油泥主要得到菲、荧蒽、苯并芘等多环芳香烃产物。已有讨论表明，油泥经热解技术处理后的体积减量化效果可以达到一半以上;油泥的热解过程还是一个促使重金属在残渣中不断富集的过程，重金属在热解残渣中富集后，其形态所具有的耐浸出性比在焚烧后底灰中的更高。因此，油泥的热解处理技术是一种特别有潜力的油泥处理技术，具有其他处理方式不行比拟的显著优势。但是国内由于之前政策宽松，油泥热解技术进展迟缓，多为试验讨论阶段，存在着效率较低、处理不达标、二次污染严峻等问题，急需进一步完善。针对目前油泥热解处理技术不成熟的问题，本课题以新疆某地区的油泥为例，通过对其基本物理化学性质和热解特性进行讨论，得到该油泥热解处理过程的相关参数，为其无害化、减量化和资源化处理供应借鉴和参考。1、试验1.1原料油泥原料取自新疆某地区，如图1所示，可以看出，该油泥含液率较高，呈乳化状态并具有肯定程度的流淌性，在进行固定床热解时不利于传热并导致受热不匀称，需要对其实行预处理后再进行试验。将该油泥静置24h并进行油水分别后，将下层泥渣在105℃条件下干化2h，使其水质量分数掌握在20%以内，即预处理后的油泥应呈现固体状态，而不是流淌状态，以便于热解过程受热匀称。预处理效果如图2所示。由图2可见，预处理后的油泥水含量大幅降低，形成相对固定的外形，为下一步热解处理供应了条件。1.2仪器干燥箱，马弗炉，DCHR4A灰熔点测试仪，Agilent7500a型电感耦合等离子体质谱仪，ELCHONS元素分析仪，SOLAAR969原子汲取光谱仪，GRL1000热解炉，TGA1550热重分析仪，COD吸附仪等。1.3试验方法由于目前国内缺少关于油泥成分分析的行业标准及国家标准，本讨论对油泥相关特性的测试参考具有类似成分物料的分析标准和方法。油泥含渣率的测定：利用有机溶剂二甲苯对油泥中的油分进行萃取、过滤，并在105℃下烘干滤渣、称重，计算含渣率。油泥含水率的测定：参考《煤的工业分析方法》(GB/T212—2022)中水分的测定方法，称取肯定量的油泥置于称量瓶内，在105℃、氮气气氛下反复烘干称重直至恒重，利用削减的质量计算油泥的含水率。油泥含油率的测定：由上述测定出的油泥含渣率和含水率，利用差减法得出含油率。油泥的元素分析：采纳ELCHONS元素分析仪，对干化后的油泥进行C，H，O，N元素的分析，氧化管温度为900℃，还原管温度为500℃;采纳Agilent7500a型电感耦合等离子体质谱仪测量干化原料油泥中的金属元素含量，包括镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)以及汞(Hg)