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大庆油田含油污泥连续热解处理工艺技术

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大庆油田 含油 污泥 连续 处理 工艺技术
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大 庆 油 田 含 油 污 泥 连 续 热 解 处 理 工 艺 技 术姜 亦 坚   郭 富 泰   杜 海 涛 (大 庆 油 田 创 业 集 团 研 发 中 心 )摘 要 : 针 对 大 庆 油 田 存 在 的 化 学 清 洗 法处 理 后 的 泥 砂 含 油 量 仍 较 高 的 问 题 , 开 发 了一 种 连 续 化 热 解 处 理 工 艺 技 术 。 经 该 工 艺 处理 后 , 泥 砂 含 油 率 降 至 013 %以 下 , 作 为 含油 污 泥 化 学 清 洗 法 的 后 续 手 段 , 可 彻 底 解 决大 庆 油 田 含 油 污 泥 的 污 染 问 题 。关 键 词 : 含 油 污 泥 ; 热 解 ; 工 艺 技 术大 庆 油 田 研 究 开 发 的 含 油 污 泥 化 学 清 洗 处 理 工艺 中 , 固 液 分 离 器 排 出 的 泥 砂 含 油 在 3 %左 右 , 油水 分 离 器 排 出 的 泥 砂 含 油 在 8 %左 右 , 未 能 达 到 国标 要 求 的 013 %排 放 标 准 。 这 部 分 含 油 泥 砂 如 直 接排 放 会 对 周 边 环 境 造 成 危 害 。为 此 , 大 庆 油 田 创 业 集 团 研 发 中 心 开 发 了 含 油污 泥 连 续 热 解 工 艺 技 术 , 并 进 行 了 50 h 的 中 试试 验 , 对 化 学 清 洗 后 的 含 油 污 泥 进 行 深 度 处 理 , 继续 回 收 其 中 的 石 油 资 源 , 使 其 达 到 了 无 害 化 排 放标 准 。1   样 品 来 源 与 组 成 分 析本 实 验 对 大 庆 油 田 已 建 成 的 化 学 清 洗 工 业 化 装置 中 液 固 分 离 器 与 油 水 分 离 器 排 出 的 堆 积 干 化 后 含油 污 泥 进 行 了 取 样 分 析 。实 验 中 含 油 污 泥 含 水 率 的 测 定 采 用 石 油 产 品 水分 测 定 法 含 水 率 测 定 后 采 用 索 氏 抽 提法 , 将 含 油 污 泥 中 油 水 萃 取 干 净 后 烘 干 、 称 量 , 计算 含 砂 率 , 再 计 算 出 含 油 污 泥 中 的 含 油 率 。 最 后 得出 含 油 污 泥 油 水 砂 大 致 组 成 情 况 (见 表 1) 。从 表 1 可 以 看 出 , 油 水 分 离 器 出 口 泥 砂 含 油 量较 高 。 经 分 析 , 这 部 分 泥 砂 是 在 石 油 开 采 中 地 下 携带 出 的 原 油 与 泥 砂 原 生 态 结 合 所 致 , 化 学 清 洗 不 易分 离 , 因 此 表 现 出 虽 经 过 清 洗 , 其 油 含 量 仍 较 高 的状 况 。 这 部 分 泥 砂 的 密 度 较 低 , 且 粒 度 极 小 , 在 液固 分 离 器 中 未 能 沉 积 下 来 , 而 是 随 着 液 固 分 离 器 中上 层 的 油 水 混 合 物 进 入 到 了 油 水 分 离 器 , 在 油 水 分离 器 中 由 于 停 留 时 间 较 长 而 在 底 部 沉 积 下 来 。表 1   化 学 清 洗 后 含 油 污 泥 基 本 组 成 情 况样 品 来 源 含 油 率 /% 含 水 率 /% 泥 砂 含 量 /% 状 态 外 观液 固 分 离 器 出 口 油 泥 2~ 4 15~ 20 75~ 80 均 匀 土 色 固 态油 水 分 离 器 出 口 油 泥 6~ 11 15~ 20 70~ 80 均 匀 棕 色 固 态2   含 油 污 泥 热 解 处 理 工 艺热 解 就 是 将 含 油 污 泥 在 绝 氧 条 件 下 高 温 加 热 ,原 油 轻 组 分 与 水 分 受 热 首 先 蒸 发 出 来 , 不 能 蒸 发 的原 油 重 组 分 通 过 热 分 解 作 用 转 化 为 轻 组 分 , 再 以 气态 形 式 从 土 壤 蒸 发 出 来 , 从 而 实 现 原 油 与 泥 砂 分 离的 目 的 。 这 一 过 程 产 生 的 气 相 经 冷 却 后 形 成 三 种 相态 物 质 , 气 相 以 氢 气 、 甲 烷 、 一 氧 化 碳 等 为 主 ; 液相 以 汽 柴 油 、 石 蜡 烃 和 水 为 主 ; 固 相 为 泥 砂 与 残炭 。 泥 砂 与 残 炭 对 环 境 无 害 , 可 以 排 放 。(1) 热 解 实 验 装 置 。 实 验 热 解 炉 及 工 艺 流 程 如图 1 所 示 。 热 解 炉 通 过 螺 旋 输 送 器 实 现 物 料 的 连 续输 送 , 热 解 后 物 料 在 后 端 出 料 口 连 续 排 出 , 从 而 实现 热 解 过 程 的 连 续 进 行 。具 体 热 解 过 程 为 : 将 实 验 装 置 升 温 至 试 验 温度 , 含 油 污 泥 从 加 料 口 加 入 , 含 油 污 泥 通 过 热 解 装置 中 的 螺 旋 输 送 器 连 续 向 出 料 口 传 输 , 传 输 时 间 通过 螺 旋 输 送 器 的 转 速 进 行 控 制 , 保 证 物 料 在 加 热 炉筒 内 达 到 要 求 的 停 留 时 间 , 经 热 解 处 理 后 的 泥 砂 从出 料 口 排 出 。入 口 通 过 含 油 污 泥 的 堆 积 实 现 密 封 , 当 泥 砂 由均 匀 , 非 均 质 性 严 重 , 纵 向 渗 透 率 级 差 大 , 存 在 强吸 水 层 , 层 间 矛 盾 突 出 的 非 均 质 油 藏 ; ② 油 水 井 连通 性 好 , 曾 经 注 采 反 应 明 显 , 实 施 多 轮 次 调 剖 , 调剖 效 果 逐 渐 变 差 的 水 井 ; ③ 地 层 孔 隙 度 10 %~42 % , 空 气 渗 透 率 大 于 30 × 10 - 3 μ 产 出 水 矿化 度 小 于 16 × 104 L , 地 层 温 度 低 于 120 ℃ ;④ 井 况 良 好 , 无 套 破 及 串 槽 情 况 。3   结 语(1) 污 泥 回 注 实 施 4 井 次 , 有 效 消 除 了 污 泥 对环 境 的 污 染 ; 改 性 污 泥 调 剖 实 施 7 井 次 取 得 成 功 ,大 大 降 低 了 油 藏 深 部 调 剖 高 成 本 的 现 状 。(2) 污 泥 回 注 及 改 性 调 剖 的 实 施 , 减 少 了 污 水站 岗 位 工 人 的 劳 动 强 度 , 减 轻 了 设 备 的 运 行 负 荷 ,改 变 了 污 水 站 水 质 改 性 以 来 的 污 泥 处 理 方 式 , 为 污水 处 理 的 优 化 运 行 奠 定 了 基 础 。(栏 目 主 持   杨   军 )8     油 气 田 地 面 工 程 第 28 卷 第 1 期 (200911)    后 端 排 料 口 排 出 时 , 排 料 口 留 有 一 定 的 出 料 高 度 ,从 而 实 现 出 料 口 的 密 封 。 这 样 可 以 保 证 热 解 过 程 空气 不 进 入 炉 体 内 , 热 解 油 气 不 会 从 进 出 口 排 出 , 实现 绝 氧 加 热 的 目 的 。图 1   实 验 热 解 炉 及 工 艺 流 程含 油 污 泥 在 热 解 处 理 过 程 中 产 生 的 油 气 经 集 气室 收 集 , 通 过 集 气 管 进 入 三 相 分 离 器 , 在 三 相 分 离器 中 经 冷 凝 与 三 相 分 离 , 成 为 油 、 水 和 不 凝 气 三相 , 油 直 接 进 入 储 罐 经 进 一 步 沉 降 脱 水 后 回 收 , 不凝 气 经 点 燃 后 排 放 。在 实 验 装 置 中 , 集 气 室 、 加 热 炉 管 等 各 处 均 分布 有 温 度 压 力 测 试 点 , 便 于 观 察 实 验 过 程 中 各 点 的参 数 变 化 情 况 。(2) 热 解 实 验 数 据 。 热 解 温 度 及 物 料 在 炉 内 停留 时 间 是 重 要 反 应 参 数 , 整 体 试 验 过 程 的 处 理 结 果及 能 耗 主 要 由 这 两 个 参 数 决 定 。 为 了 确 定 最 佳 的 热解 参 数 , 分 别 对 不 同 温 度 、 不 同 热 解 时 间 进 行 了 多次 实 验 , 含 油 量 为 1017 %的 含 油 污 泥 试 验 结 果 见表 2。表 2   不 同 热 解 温 度 与 时 间 的 热 解 试 验 结 果热 解 时 间 / 温 度 /℃油 回 收 率 /%产 气 量 /L · 1残 渣 含 油 率 /%450 571 1 20 017640 500 601 8 22 0153550 581 7 24 0148450 581 3 23 014150 500 611 9 26 0114550 581 6 30 0108450 581 4 25 012160 500 611 3 28 0112550 571 5 36 0107从 上 述 结 果 看 出 , 当 时 间 为 40 加 热 温度 达 到 550 ℃ 时 , 仍 不 能 保 证 残 渣 的 含 油 率 低 于 国标 (农 用 土 壤 污 染 物 控 制 标 准 要 求 矿 物油 最 高 允 许 含 量 013 %) ; 而 热 解 时 间 达 到 50 度 达 到 500 ℃ 时 即 可 保 证 加 热 后 残 渣 含 油 率 低 于国 标 要 求 。从 表 2 数 据 可 以 发 现 , 停 留 时 间 相 同 条 件 下 ,温 度 升 高 有 利 于 降 低 含 油 污 泥 中 残 余 油 量 , 但 是 从油 的 回 收 率 上 来 看 , 温 度 过 高 不 利 于 油 的 回 收 , 不凝 气 产 量 增 大 , 温 度 适 中 更 有 利 于 油 品 的 回 收 。 在相 同 的 温 度 条 件 下 , 随 着 热 解 时 间 的 延 长 , 同 样 有利 于 降 低 含 油 污 泥 中 残 余 油 量 , 但 也 会 增 加 裂 化 深度 , 使 油 的 回 收 率 下 降 , 气 体 量 增 加 , 不 利 于 油 品的 回 收 , 同 时 加 热 时 间 的 延 长 将 增 加 能 耗 , 从 经 济角 度 考 虑 也 不 适 合 。综 合 考 虑 上 述 因 素 可 以 确 定 含 油 污 泥 连 续 热 解处 理 的 适 宜 反 应 条 件 为 微 正 压 反 应 , 温 度 为 500 ℃ ,时 间 为 50 3) 热 解 产 物 分 析 。 温 度 为 500 ℃ , 时 间 为50 解 后 油 品 和 泥 砂 分 析 结 果 见 表 3、 表 4。表 3   热 解 后 油 品 含 水 及 馏 程 分 析含 水 率 / % 汽 油 馏 分 / % 柴 油 馏 分 / % 蜡 油 及 渣 油 馏 分 / %1~ 4 8~ 11 70~ 80 7~ 17表 4   热 解 后 泥 砂 成 分 分 析初 始 含 油 率 / % 含 水 率 / % 含 油 率 / % 含 碳 率 / %101 73160121011801 1401 0801660123热 解 后 油 品 是 经 过 沉 降 分 水 后 的 油 品 , 表 3 数据 表 明 , 热 解 后 所 取 得 的 油 品 以 柴 油 馏 分 为 主 , 占70 %以 上 , 其 他 为 汽 油 、 水 、 蜡 油 及 渣 油 , 含 水 率较 低 。 热 解 后 泥 砂 含 水 较 低 , 在 热 解 高 温 下 其 中 水已 全 部 蒸 发 , 测 得 的 含 水 量 为 残 渣 冷 却 过 程 中 吸 收空 气 中 的 水 分 而 来 。 从 含 油 率 数 据 来 看 , 在 500 ℃ 、50 热 解 作 用 下 , 热 解 后 泥 砂 含 油 率 低 于 国标 要 求 的 013 %以 下 。 热 解 后 残 渣 含 碳 量 随 着 初 始实 验 样 品 中 含 油 率 的 增 加 而 增 加 。(4) 热 解 能 耗 分 析 。 本 中 试 装 置 采 用 电 加 热 ,因 此 能 耗 可 通 过 电 度 表 直 接 计 量 , 折 算 每 处 理 1 量 为 1017 %的 含 油 污 泥 约 需 要 标 准 煤 81 天 然 气 68 可 以 看 出 能 耗 不 高 。3   结 语(1) 本 连 续 热 解 反 应 装 置 可 有 效 处 理 含 油 污泥 , 突 破 了 热 解 处 理 不 能 连 续 化 的 瓶 颈 , 可 降 低 热解 处 理 成 本 并 提 高 热 解 处 理 效 率 。 热 解 处 理 的 适 宜反 应 条 件 为 微 正 压 反 应 , 温 度 为 500 ℃ , 时 间 为50 2) 热 解 后 油 品 油 质 较 好 , 可 直 接 作 为 燃 料油 , 也 可 作 为 化 工 原 料 进 一 步 加 工 。(3) 热 解 处 理 后 的 泥 砂 含 油 量 低 于 国 标 要 求 的013 % , 热 解 后 泥 砂 含 有 部 分 残 碳 , 对 环 境 无 害 ,可 以 排 放 , 也 可 用 作 铺 路 或 建 筑 用 土 。 连 续 热 解 反应 法 可 以 解 决 化 学 清 洗 法 不 能 使 含 油 污 泥 无 害 化 的问 题 。(栏 目 主 持   杨   军 )9    油 气 田 地 面 工 程 第 28 卷 第 1 期 (200911)    
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