油泥低温真空干燥新技术探讨

2018-09-26安宁宁巩金麟

电气传动自动化 2018年6期

安宁宁，巩金麟

（1.天水电气传动研究所有限责任公司，甘肃天水741020；2.西安交通大学，陕西西安710049）

1 引言

油泥主要是指由于各种原因造成的原油或其它油品与泥土等形成的含油污泥，以及油田正常生产中系统带出的含油泥沙等，是一种富含矿物油、高水分的固体废物，主要成分是油份（5%-20%）、泥砂（20%-50%）和水（30%-50%）。固体颗粒尺寸可从不足微米到几英寸，大多数在1至100微米之间。这些油泥中一般也含有苯系物、酚类等物质，并伴随恶臭和毒性，若直接和自然环境接触，会使土地毒化、酸化或碱化，导致土壤及土质结构的改变，妨碍植物根系生长并会对水体和植被造成较大污染，同时也意味着石油资源的浪费。过去由于国家对这类油泥的危害性缺乏足够的重视，油区内油泥随处堆放的现象普遍存在，既污染了环境，油泥中含有的宝贵油分又无法回收造成资源浪费。

近年来，随着环保形势越来越严峻，各油区管理门不断加强对油泥的管理，但由于一直没有适当的处理办法，油泥处理成为一项难题。影响油泥无害化处理和资源化利用的最大障碍是油泥中含水率过高，油泥与水分相互包覆并吸附导致传统固液分离工艺及设备无法有效地降低油泥中的含水率。本文基于多年的理论研究和实践测试，提出一种科学、高效、低成本的油泥脱水干燥技术，为油泥无害化处理和资源化利用找到了新途径。

2 油泥的产生及分类

2.1 油泥的产生

石油在上游的勘探开发、油气传输、污水处理、罐底清洗和下游的石油炼制过程中，因工艺设备、人为操作等原因会产生大量的含有石油烃的油、泥、水混合物泄露到环境中，这种含油污泥被称为油泥，其来源示意图如图1所示。

图1 油泥来源示意图

2.2 油泥的分类

按油泥的形成可将其分为落地油泥、罐底油泥、炼厂三泥等种类。落地油泥即石油开采过程中，钻采设备附近的被浸染的土壤及其他物质；罐底油泥主要是运输过程中运输装置底部沉淀的石油内部的杂质，积累而成的；而炼厂三泥是炼油厂的污水处理系统产生的污泥被称为三泥，主要来自于隔油池的底泥、浮选池浮渣、剩余活性污泥。炼油厂含油污泥的性质复杂，由于水处理过程投加大量药剂造成粘度较大，难以沉降，浓缩困难，脱水和处理技术难度大，一直是困扰炼油行业的环保难题。

3 油泥的处理现状和油泥的常用处理方法及效果

3.1 油泥的处理现状

由于油泥的形成原因不同，导致组成成分和其性质有所不同。而且新形成的油泥和老化沉淀的油泥的各性质也不一样，不是一个地区产生的油泥性质差别更大。所以，油泥处理过程难度相对较高。目前，国内外常用的处理方式主要有堆存法、固化法、掩埋法、回注法、分离法、生物法、焚烧法等。

3.2 油泥的常规处理方法

石油炼化厂含油污泥一般采用常规处理工艺“浓缩+调质+机械脱水+油水分离”对污泥进行减量化处理，处理后的污泥进行焚烧或者干化处理。如图2所示为HBP移动污泥装置图。

图2 HBP移动污泥装置图

3.3 油泥常规脱水干燥方法及效果

常规脱水干燥方法及效果对比表如表1所示。

表1 常规脱水干燥方法及效果对比表

4 油泥低温真空干燥新技术探讨

4.1 油泥低温真空干燥新技术原理

在油泥里添加一定比例的调理剂以降低油泥粘度，然后选择低温真空干燥工艺，在保持油泥外围温度不超过60°的情况下，可分离出油泥中的绝大部分水分，并可将油泥或油泥砂含水率稳定控制在5%以下。处理之后的污泥其单位热值接近3000大卡，其可以作为生物质燃料的基质材料，可有效实现油泥的资源化利用。

4.2 油泥低温真空干燥工艺流程

（1）调理

油泥中含有15%左右的油份，粘度较大，经过多次试验测试，证明通过加入适当的调理剂进行调理可以有效解决这一问题。

（2）混合

为确保油泥干燥效果，需预先进行必要的均匀混合，可采用新颖、高效的犁刀混合机进行混合操作。

（3）干燥

经过多个干燥工艺的实践比较，本文采用低温真空干燥处理工艺，其在确保油泥水分稳定的前提下，大大降低了干燥热源能耗，尾气处理也相对简单。

（4）资源化利用

油泥经干燥后，含水率大大降低，单位热值可提高至3000大卡左右，其可以作为生物质燃料的基质材料，有效实现油泥的科学化无害化处理和油泥的资源化利用。

4.3 油泥低温真空干燥系统

油泥低温真空干燥系统示意图如图3所示。

图3 油泥低温真空干燥系统示意图

4.4 油泥低温真空干燥系统主要设备及特点

（1）膏体机

膏体机是一种粘稠物料运输设备，其特点是吸力大、压力大、无级调节、便于清理、材质耐磨等。

（2）犁刀混合机

犁刀混合机运行原理图如图4所示，其由主动轮减速机带动犁刀组轴运动，一方面将物料沿筒体圆周做径向周向湍动，同时将物料沿犁刀两侧的法线方向抛出，另一方面被抛出的物料经过飞刀组时会被高速旋转的飞刀剪切搅拌并被强烈拋散，使物料在犁刀和飞刀的复合作用下不断更叠、扩散并被不断地翻动和互相掺和，因此会在极短的时间内达到均匀混合的效果。块状固-固（粉体与粉体）、固-浆（粉体与胶浆液）的物料或密度差异较大的物料也能被其均匀混合。

图4 犁刀混合机运行原理图

犁刀混合机工艺具备以下特点：运用最新概念的犁刀式搅拌机理技术，加上高速旋转刀头的离散式搅拌，混合速度快且均匀；搅拌主机的混合精度高，各种物料的混合均匀度好，混合时不产生离析，搅拌的混合比可高达1：10000，能够最大程度地满足施工要求；对粒度、密度差异大的物料混合有较好的适应性，结构特点特别适合加液混合和造湿粒，粒径在0.3-3mm之间；具有优良的卸料装置，卸料时无死区、不残留、不漏料，卸料时间短；设有动态人工取样口，方便用户取样检测，并可根据产品的检验情况来调节主机的搅拌时间，以满足生产要求；搅拌主机筒体及搅拌叶片采用高等级合金耐磨板，高速飞刀采用耐磨合金铸件，具有极高的耐磨损性能，可延长搅拌主机的使用寿命。

（3）真空桨叶耙式干燥机

真空桨叶耙式干燥机结构图如图5所示，其具有以下特点：设备结构简单、占地面积小、操作简单；设备故障率低、容易做到进出料全自动控制；油泥物料外围温度低，避免了油分挥发溢出，即减少了尾气处理难度，又最大限度控制了热值的损耗。