含油污泥中温热解碳化处理装置研制与应用

车继勇，申振坤，何 伟，马永刚

（1.兰州石油机械研究所，甘肃兰州 730070；2.长庆采油五厂工艺所，陕西西安 710018；3.中国石油天然气股份有限公司吐哈油田分公司，新疆哈密 839000；4.甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，甘肃兰州 730070）

0 引言

油田生产过程中含油污泥的来源众多、成分复杂、处理困难。根据《国家危险废物名录》规定，含油污泥属于危险废物管理的范围。《国家清洁生产促进法》要求必须对含油污泥进行无害化处理。油田生产产生的污泥处理一直是油田生产企业的一项难题。随着国家环保法规的实施，对于危废处理有明确的规定，以往不规范的处理方式将触犯法律（如集中掩埋、偏僻堆积等）。含油污泥资源化利用，无害化、减量化处理技术将成为今后研究的必然趋势。含油污泥以往的处理方式可分为热处理法、物理化学法和生物法，近年来，在此基础上进行技术细化，混合处理也涌现了新型处理技术。本文将着重介绍含油污泥的中温热解碳化处理技术工艺及设备应用。

1 含油污泥处理工艺对比（表1）

表1 污泥处理工艺对比

2 中温热解碳化处理工艺

2.1 装置组成

中温热解碳化处理装置主要由污泥输送系统、热解碳化系统、尾气净化系统组成。热源技术采用电磁感应，高频电磁感应电源控制温度60～600 ℃，处理方式为间开（减压方式）。

（1）污泥输送系统：污泥储存料仓、污泥输送柱塞泵。

（2）热解碳化系统：反应釜、冷凝器、油水回收槽、冷却装置、电磁感应加热系统、真空系统、气动排渣、制氮机等。

（3）尾气净化系统：包含引风机、脱硫装置、废气净化装置。

2.2 处理流程（图1）

（1）污泥处理流程：污泥输送系统→污泥储存料仓→柱塞泵（向反应釜供料）热解→热解反应釜（在负压状态下，水、油、其他有机物迅速裂解、气化）→冷凝器→冷却系统→油水回收尾气净化→引风机→脱硫装置→废气净化→排放。

上料泵将污泥送入反应釜中，根据物料的不同设置不同的反应温度，反应釜内装配特殊构造的搅拌桨叶，随着搅拌桨叶的转动，热解装置内的油泥被推送到高温反应釜内腔壁上，在桨叶和重力的作用下，尚未完成热裂解、较重的油泥会先被抛到反应釜内腔壁上进行裂解、碳化，如此反复运行，快速达到热交换的目的。只需45～60 min 含油污泥中的有机物就可以完成碳化。同时利用真空泵对反应釜抽真空，降低处理物中液体的蒸发温度，进一步提高工作效率。将污泥中的油分和水分加热蒸发后进入冷却系统，冷却后回收油水混合物，油水混合物再经过油水分离器分离后，水进站内污水处理系统，油进油罐暂存。不凝气经脱硫后进入尾气净化装置处理后达标外排，固渣集中存放合理利用。

（2）尾气净化系统：由脱硫罐、净化装置主机、引风机及电控柜组成，净化装置主机由换热器、催化床、阻火过滤器和防爆装置组成，阻火过滤器位于进气管道上。尾气净化工艺流程见图2。

2.3 设备参数（表2）

表2 中温热解碳化处理装置设备参数

2.4 控制系统

控制系统分系统控制单元数据集中控制，也可分系统控制，由PLC、执行变频器、触摸屏、数据通信电缆、单元动力电缆、脱附处理控制程序软件及相关仪表及设备组成。

可编程序控制器是各分系统控制核心，采用模块化设计，实时采集相关参数，如泵排量、设备主要运转部件温度、流体压力等参数，通过执行变频器调整电机转速，控制污泥投加、脱附反应进度、冷凝液回收分离、不凝气体净化，以实现含油污泥热脱附、回收油净化等处理目的。各处理单元的流程全屏显示于彩色触摸屏上，所有控制参数均可在触摸屏上设置、修改，人机界面友好，简洁直观。

控制系统设置故障报警和自动保护功能，实时监控可燃气体浓度，重要部位含氧量，脱附系统过压、超温自动报警保护，系统可实现远程操作控制。整套处理装置所有数据参数采集通过屏蔽通信电缆传输，提高系统的稳定性、可靠性。

2.5 运行特点

（1）加热方式安全快速。采用电磁感应方式加热，热效率90%以上，温度可精确控制。

（2）安全系数高。整个处理系统采用隔氧、密闭流程设计，间歇进料、间歇出料，解决了运行过程中易堵塞，导致停运的问题；系统设计了氮气保护（可利用现场的氮气）、外部可燃气体和炉体内部含氧量在线检测装置，处理过程无二噁英等有害物质产生，全套电气系统均采用防爆设计（防爆等级EXDIIBT4），系统运行安全、可靠；排渣系统设计冷却和扬尘收集装置，避免粉尘污染，改善工人的操作环境，保障工人职业健康，清洁生产。

（3）反应釜内安装有独创的搅拌、排出涡轮刮片，可预防反应釜内壁残渣结焦。残渣可自动排出。构造简单，便于操作。

（4）自动化程度高。人性化设计，自动化程度高，流量、温度、压力、可燃气体报警等在线监测与控制，提高了生产效率，降低了劳动强度，降低了运行成本。

（5）橇装化设计。整套装置橇装模块化设计，固定摆放和橇装移动式两种配置。

3 结语

中温热解碳化处理装置先后应用于冀东油田含油污泥处理、番禺油田油基泥浆处理、东江环保油泥处理（惠炼）等项目，处理效果得到用户的认可及当地环保部门的验收通过。处理后的残渣：含油≤2%，可低至0.1%；处理后大气污染物排放符合GB 16297—1996《大气污染物综合排放标准》、GB 18484—2020《危险废物焚烧污染控制标准》、GB 14554—1993《恶臭污染物排放标准》。后期又对整套系统参数及设备配置进行了优化调整，该装置也可应用于医药、餐厨垃圾等行业的含油固废处理。