淺談含油廢棄雜物資源化處理技術(shù)

李國政 姜 珊 王之學(xué) 郝燕超

（杰瑞環(huán)?？萍加邢薰?，山東 煙臺 264003）

0 引言

近年來，隨著石油、天然氣的大面積開發(fā)，在油田的生產(chǎn)施工過程中不可避免的產(chǎn)生了大量含油廢棄雜物，這些含油廢棄雜物主要由油泥、油田原油取樣塑料瓶及塑料桶、包裝物、生活垃圾及工業(yè)垃圾等組成，導(dǎo)致這些含油廢棄雜物所含物料種類繁多，含量不一，外形大小差別較大，性質(zhì)復(fù)雜。根據(jù)最新的環(huán)保政策以及要求，該類物料屬于《國家危險廢物目錄》中HW08/HW49 類危險廢棄物，隨著這類物料的產(chǎn)生量越來越多，如不能妥善處理，會直接影響人類健康，破壞生態(tài)平衡。在法律、環(huán)保意識日益增強(qiáng)的今天，該物料的處理迫在眉睫。

1 工藝技術(shù)方案比選

目前國內(nèi)外針對含油廢棄物的主要處理工藝包括焚燒法[1-2]、熱洗滌法、溶劑萃取法[3]、調(diào)質(zhì)分離法[4]、熱相分離法等。1）焚燒法是將含油廢棄物進(jìn)行熱分解，經(jīng)氧化使含油廢棄物變成體積小、毒性小的灰渣。焚燒處理法對原料的適應(yīng)能力較強(qiáng)，廢棄物減容效果較好，處理徹底，多種有害物幾乎全部除去。但焚燒費(fèi)用昂貴，過程中還需要助燃劑，為了使燃燒產(chǎn)生的氣體達(dá)到環(huán)保要求，需要投資巨大的除塵及氣體凈化設(shè)備。焚燒過程的控制要求非常高，如控制不好將產(chǎn)生大量的氣體排放到大氣中，造成二次污染。2）熱洗滌法主要用于含泥沙多顆粒大的含油污泥的處理。一般以熱堿水溶液反復(fù)洗滌，再通過氣浮實(shí)現(xiàn)固液分離。熱洗滌法能量消耗低，費(fèi)用不高，是目前研究較多的含油污泥處理方法，但該方法存在藥劑二次污染問題，而且對于種類繁雜多樣的含油廢棄雜物的處理也不適合。3）溶劑萃取法是根據(jù)“相似相溶”原理，利用萃取劑將含油污泥溶解，經(jīng)過攪拌和離心后將大部分有機(jī)物和油從泥中提取出來，然后回收萃取液進(jìn)行蒸餾，把溶劑從混合物中分離出來循環(huán)使用，回收油則用于回?zé)?，一般用于處理泥沙多、顆粒小、含油10%～20%的含油污泥。但該方法成本較高，不同的物料需要配置不同的溶劑。針對含油廢棄雜物的處理該工藝方案不適合。4）調(diào)質(zhì)分離法主要用于處理含水較高的含油污泥，通過加入各種藥劑破壞污泥的穩(wěn)定性，將油從污泥表面剝離下來，降低含油污泥的黏度，然后在離心力作用下使含油污泥實(shí)現(xiàn)油、水、泥的三相分離。調(diào)質(zhì)分離法設(shè)備占用空間較小，無二次污染，可回收原油，但使用范圍受限且成本也較高，不適合用于處理含油廢棄雜物。5）熱相分離法是近年來在國內(nèi)外普遍采用的資源化無害化處理方法，目前在含油污泥中的應(yīng)用研究較多[5-6]，是指采用間接加熱的方式，使含油廢棄物在無氧條件下根據(jù)沸點(diǎn)、裂解溫度的差異，逐漸實(shí)現(xiàn)受熱揮發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)無機(jī)固相與有機(jī)質(zhì)和水的徹底分離。無氧的加熱環(huán)境可以有效地避免二噁英的產(chǎn)生，不存在含油廢棄物燃燒，不受限于原料熱值，且在回收油資源方面具有較大優(yōu)勢，因此受到廣泛關(guān)注，逐漸成為處理含油污泥的主流技術(shù)。

綜上所述，通過對多種工藝方案的對比，焚燒法和熱相分離法適合處理含油廢棄雜物。相比焚燒法，熱相分離法具有無氧、吸熱、可資源回收、二次污染小、投資低等優(yōu)點(diǎn)，綜合評估采用熱相分離法處理含油廢棄雜物。

2 含油廢棄雜物資源化處理技術(shù)方案

2.1 間歇熱相分離工藝流程

針對含油廢棄雜物所含物料種類繁多，含量不一，外形大小差別較大、性質(zhì)復(fù)雜、篩選破碎處理困難等特點(diǎn)，采用續(xù)批式的間歇熱相分離工藝，即將含油廢棄雜物按批次間歇處理，一批次處理完成后再處理下一批次。

間歇熱相分離工藝流程如圖1 所示：1）按照間歇熱相分離設(shè)備的單批次處理能力將待處理含油廢棄雜物通過進(jìn)料設(shè)備輸送進(jìn)間歇熱相分離設(shè)備中，進(jìn)料完成后密封間歇熱相分離設(shè)備。2）向間歇熱相分離設(shè)備中通入惰性氣體置換設(shè)備中的空氣，使待處理含油廢棄雜物處于無氧環(huán)境下。3）對間歇熱相分離設(shè)備進(jìn)行間接加熱，熱量通過間歇熱相分離腔體間接傳遞給物料。4）隨著溫度的不斷升高，含油廢棄雜物的各組分根據(jù)沸點(diǎn)、裂解溫度、反應(yīng)時間等不同，逐漸受熱揮發(fā)，與無機(jī)固相實(shí)現(xiàn)分離，加熱溫度和時間靈活可控。5）從間歇熱相分離設(shè)備中揮發(fā)出來的混合氣通過工藝管道進(jìn)入換熱設(shè)備中，與冷卻液進(jìn)行間接熱交換，冷凝成油和水。6）與混合氣進(jìn)行熱交換后的冷凝液進(jìn)入散熱器中進(jìn)行散熱，散熱后的冷卻液再次輸送至換熱設(shè)備中與混合氣進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻。7）換熱設(shè)備中冷凝下來的油水混合物進(jìn)入油水暫存箱中，通過泵送系統(tǒng)泵送至沉降分離罐中，并分別回收沉降分離后的油和水。8）混合氣中未被冷凝下來的不凝氣通過工藝管道輸送至間歇熱相分離設(shè)備的燃燒系統(tǒng)中，作為補(bǔ)充燃料回收利用以節(jié)省天然氣的消耗。9）未被間歇熱相分離設(shè)備燃燒系統(tǒng)利用的富余不凝氣進(jìn)入廢氣燃燒室中進(jìn)行燃燒處理。10）間歇熱相分離設(shè)備燃燒系統(tǒng)和廢氣燃燒室產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過噴淋降溫處理合格后通過煙囪排放。11）加熱反應(yīng)結(jié)束后，對間歇熱相分離設(shè)備進(jìn)行降溫，并向間歇熱相分離設(shè)備中通入惰性氣體置換殘余的不凝氣體，將殘余的不凝氣體通入廢氣燃燒室中進(jìn)行處理，降溫后的固相通過出料設(shè)備輸送出間歇熱相分離設(shè)備。12）每次作業(yè)經(jīng)過進(jìn)料-加熱升溫-保溫-降溫-出料的過程，續(xù)批式作業(yè)。

圖1 間歇熱相分離工藝流程圖

2.2 間歇熱相分離核心設(shè)備

根據(jù)間歇熱相分離工藝流程要求設(shè)計核心設(shè)備，主要包括間歇熱相分離設(shè)備、換熱設(shè)備、廢氣燃燒室、散熱設(shè)備、中控設(shè)備、進(jìn)出料設(shè)備、沉降分離罐。1）間歇熱相分離設(shè)備：采用回轉(zhuǎn)式大容積爐體、大爐門設(shè)計，不受物料粒徑限制，滿足篩選或預(yù)處理困難的含油廢棄雜物處理要求；燃燒系統(tǒng)設(shè)計可回收利用物料處理過程中產(chǎn)生的不凝氣，將不凝氣作為替代補(bǔ)充燃料，節(jié)省天然氣的消耗；設(shè)計本地機(jī)械儀表和遠(yuǎn)程電子儀表雙監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測物料處理過程及自動控制。2）換熱設(shè)備：將換熱器、不凝氣凈化裝置、泵送系統(tǒng)、工藝管道等集成在1 個橇塊內(nèi)，實(shí)現(xiàn)模塊化、橇裝化設(shè)計，占地面積小，安裝快速。3）尾氣處理設(shè)備：將噴淋塔、泵送系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、管道等集成在1 個橇快內(nèi)；設(shè)計有藥劑噴淋及填料，保證尾氣處理合格排放；配置廢氣燃燒室，處理多余的不凝氣，避免直接排放到大氣中。4）散熱設(shè)備：采用閉式冷卻系統(tǒng)，冷卻液循環(huán)使用消耗少。5）中控設(shè)備：采用多重連鎖保護(hù)，可視化人機(jī)界面操作，集成了所有設(shè)備的啟停、作業(yè)過程中的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)作業(yè)過程的高度自動化控制。6）進(jìn)出料設(shè)備：間歇熱相分離設(shè)備大腔體、大爐門設(shè)計可滿足多種進(jìn)料方式，根據(jù)物料形式的不同可采用液壓推料機(jī)、皮帶輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、工程機(jī)械等進(jìn)行進(jìn)料；出料設(shè)備采用密閉出料設(shè)計，通過輸送機(jī)將固相渣料從間歇熱相分離設(shè)備中輸出，并可遠(yuǎn)距離輸送至渣倉中存儲。7）沉降分離罐實(shí)現(xiàn)回收的油水混合物的沉降分離，分別回收油和水，實(shí)現(xiàn)含油廢棄雜物中油和水的資源化回收。

2.3 間歇熱相分離工藝技術(shù)方案優(yōu)勢

采用間歇熱相分離工藝技術(shù)處理含油廢棄雜物具有如下優(yōu)勢：1）與要求待處理物料粒徑大小相對均勻、物料組分性質(zhì)相對穩(wěn)定的連續(xù)熱相分離設(shè)備相比，間歇熱相分離工藝技術(shù)和設(shè)備不受待處理物料粒徑、組分的限制，對物料的適應(yīng)性更高，不需要配備復(fù)雜的篩選破碎預(yù)處理設(shè)備。2）含油廢棄雜物由于物料種類繁多、性質(zhì)復(fù)雜，有的組分需要加熱反應(yīng)時間很長才能使有機(jī)物完全裂解，從而與無機(jī)固相分離，而連續(xù)熱相分離設(shè)備作業(yè)時物料在設(shè)備內(nèi)的反應(yīng)停留時間有一定的限制。相比連續(xù)熱相分離設(shè)備，間歇熱相分離設(shè)備對物料反應(yīng)停留時間沒有限制，可一直到物料反應(yīng)完全結(jié)束。3）間歇熱相分離工藝技術(shù)可將含油廢棄雜物中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為燃料氣、燃料油和無機(jī)固相為主的存儲性能源，實(shí)現(xiàn)含油廢棄雜物額資源化利用。4）間歇熱相分離工藝技術(shù)由于是無氧或缺氧分解，尾氣排放量少，有利于減輕對大氣環(huán)境的二次污染。5）間歇熱相分離工藝技術(shù)是在無氧或缺氧環(huán)境中使用的，不存在含油廢棄雜物燃燒的問題，不受限于原料熱值，對含油廢棄雜物中熱值較高的組分可以很好地進(jìn)行處理。

3 間歇熱相分離技術(shù)處理含油廢棄雜物的實(shí)際應(yīng)用案例

南方某危廢處理站利用間歇熱相分離設(shè)備處理有原油罐清罐油泥、落地油泥（含編制袋、塑料等雜物）、煉廠三泥、油基鉆屑及其他含油廢棄雜物的混合物料?，F(xiàn)場間歇熱相分離成套設(shè)備布局如圖2 所示，主要包括2 臺間歇熱相分離設(shè)備、2 臺換熱設(shè)備、1 臺散熱設(shè)備、1 臺尾氣處理設(shè)備、1 臺廢氣燃燒室、1 臺中控設(shè)備、1 套進(jìn)出料設(shè)備。2 臺間歇熱相分離設(shè)備交替錯峰作業(yè)，共用散熱設(shè)備、尾氣處理設(shè)備、中控設(shè)備、進(jìn)料設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)不凝氣的互用以節(jié)省燃料。

圖2 間歇熱相分離成套設(shè)備布局圖

現(xiàn)場作業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。綜合上述表1 作業(yè)數(shù)據(jù)分析，2 臺間歇熱相分離設(shè)備交替作業(yè)6 批次，可很好地處理含油廢棄雜物，資源化回收液相和固相，處理后固相含油率小于0.3%，滿足客戶要求。因每批次物料的含油率、含水率、含固率有差異，而公用工程（天然氣、水、電）消耗量與物料的屬性密切相關(guān)，該客戶處平均每噸含油廢棄雜物的天然氣消耗量約64 Nm3，水消耗量約16kg，電消耗量約39kW·h?；厥展滔嗳鐖D3 所示，回收油相如圖4 所示，回收水相如圖5 所示。

圖3 回收固相

圖4 回收油

圖5 回收水

表1 現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)表

4 結(jié)語

隨著含油廢棄雜物的逐漸增多，環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格，安全可靠的處理含油廢棄雜物勢在必行。該文針對含油廢棄雜物所含物料種類繁多、含量不一、外形大小差別較大、性質(zhì)復(fù)雜、篩選破碎處理困難等特點(diǎn)，研究了間歇熱相分離工藝技術(shù)方案資源化處理含油廢棄雜物的可行性，并研發(fā)了相關(guān)的成套設(shè)備。通過間歇熱相分離成套設(shè)備在客戶現(xiàn)場的實(shí)際作業(yè)，驗(yàn)證了間歇熱相分離工藝技術(shù)既可減少該類非常規(guī)含油廢棄物料，又可將回收的燃料油和固體渣料進(jìn)行資源化處理，從而帶來額外的經(jīng)濟(jì)效益，作業(yè)過程中還可利用回收的不凝氣體作為補(bǔ)充燃料以減少常規(guī)燃料的消耗，是目前資源化處理物料種類多樣，難以篩選或預(yù)處理的含油廢棄雜物的最經(jīng)濟(jì)的選擇。