一種含油固體廢棄物資源化利用裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油、化工、能源等應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種固體廢棄物中所含油的熱解蒸餾提煉、液化收集以實現(xiàn)資源化利用的裝置及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，化石能源資源賦存不均衡，開發(fā)難度較大，已探明石油、天然氣等優(yōu)質(zhì)能源儲量嚴(yán)重不足。再加上能源利用技術(shù)落后，能源結(jié)構(gòu)不平衡，利用低下，在經(jīng)濟(jì)高速增長的條件下，我國能源的消耗速度比其他國家更快，能源枯竭的威脅可能來得更早、更嚴(yán)重。
[0003]含油固體廢棄物主要來源于人類對石油的生產(chǎn)和消費活動。人們在開發(fā)利用石油以及制造石油產(chǎn)品的過程中，都會不可避免的產(chǎn)生含油固體廢棄物。石油開采煉制中產(chǎn)生的含油固體廢物已經(jīng)被列入《國家危險廢物名錄》，其來源和物理化學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，油、水、泥比例差異顯著。若不及時加以無害化處理，而選擇直接挖坑填埋，發(fā)生滲漏，會造成土壤、地下水源及其周邊河流的污染，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。
[0004]含油固體廢棄物對人類的危害表現(xiàn)是多方面的，具體表現(xiàn)在:
[0005]1、占用大量土地。目前很多城市根據(jù)環(huán)保要求將含油固體廢棄物按指定地點堆放，無論最后如何處理，在堆放過程中勢必造成堆積量越來越大，占地也就越來越多，據(jù)估算，每堆積1000t廢物，約需占地一畝。這些垃圾不僅占用了大量的土地，直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、妨礙了城市環(huán)境衛(wèi)生，而且覆蓋了大批綠色植物，大面積的破壞了地球表面的植被，破壞了自然環(huán)境的優(yōu)美景觀，更重要的是破壞了大自然的生態(tài)平衡。
[0006]2、污染土壤。含油固體廢棄物在堆置過程中，其有害輕質(zhì)組分容易滲入地面，造成土壤污染。這些具有滲透性的油品大多屬于輕質(zhì)非水相液體(LNAPL)，它具有易揮發(fā)、粘度小、運(yùn)移速度快等特點。在泄露的情況下首先污染附近土壤，進(jìn)而滲入到地下水系統(tǒng)，對人類的健康造成極大的危害。在歐美等發(fā)達(dá)國家廣泛用于輕油污染治理的工程技術(shù)有土壤蒸汽抽取、空氣噴射、生物通風(fēng)等，都具有良好的可操作性，并已取得顯著的治理效果。但盡管如此，固態(tài)的有害廢棄物有長期的滯留性和不可稀釋性，一旦造成環(huán)境污染，往往很難補(bǔ)救恢復(fù)。其中，污染成分的迀移轉(zhuǎn)化，如浸出液在土壤中的迀移是一個緩慢的過程，其危害可能在數(shù)年至數(shù)十年后才能發(fā)現(xiàn)。
[0007]3、污染水體。含油固體廢棄物可隨天然降水流進(jìn)河流、湖泊，或以較小顆粒隨風(fēng)飄迀、落入水域，造成地面水的污染；可隨滲瀝水滲到土中，進(jìn)入地下水，使地下水受污染；廢渣若直接排入河流、湖泊或海洋，其危害是不言而喻的。
[0008]4、污染大氣。含油固體廢棄物在適宜的溫度和濕度下，其含有的某些有機(jī)物被微生物分解，釋放出部分有害氣體，從而造成對大氣的污染。同時細(xì)粒、粉末受到風(fēng)吹日曬，也會加重大氣的粉塵污染。
[0009]對于含油固體廢棄物的處理與處置，目前常見的主要有填埋、焚燒、固化和化學(xué)穩(wěn)定處理等方法。
[0010]1、填埋法又可分為海洋處置和陸地處置兩大類:海洋處置主要分為海洋傾倒與遠(yuǎn)洋焚燒兩種方法，陸地處置的方法有多種，包括土地填埋、土地耕作、深井灌注等。
[0011]2、焚燒法:在高溫條件下，使有機(jī)物氧化分解成小分子。為了達(dá)到完全氧化，必須防止可能發(fā)生的氧化不完全或合成等反應(yīng)，以避免和控制不完全燃燒產(chǎn)物和有害氣體(如CO、HC、HCl ^(^等)造成二次污染。焚燒產(chǎn)生的熱能，可用來生產(chǎn)蒸汽或電能，也可用于供暖或生產(chǎn)的需要。常見的焚燒爐有開敞式和多室式。前者適用于處理高熱量的易分解、易蒸發(fā)的廢棄物，防止在燃燒過程中發(fā)生爆炸。后者(在高溫和無氧或極少氧氣存在下進(jìn)行)可較經(jīng)濟(jì)的利用熱量。
[0012]對于含油固體廢棄物的處理，采用熱解法比焚燒法更為有利。因為熱解法在密閉條件下進(jìn)行，很少產(chǎn)生污染問題，處理能力大，燃料可以由本身解決，還可回收油類等產(chǎn)品，其費用約為焚燒費用的27%。
[0013]3、固化和化學(xué)穩(wěn)定處理:通過物理化學(xué)方法將有害固體廢棄物固定或包容在惰性固化基材中的一種無害化處理過程。固化處理的目的是使廢棄物中所有污染成分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起來，以便運(yùn)輸、利用或處置。理想的固化產(chǎn)物應(yīng)具有良好的抗?jié)B透性，良好的機(jī)械特性，以及抗浸出性、抗干濕、抗凍融特性。這樣的固化產(chǎn)物可直接在安全土地填埋場處置。也可用作建筑的基礎(chǔ)材料或道路的路基材料。在我國，固化方法主要用于處理放射性廢棄物。用于處理含油固體廢棄物尚在研宄之中。
[0014]現(xiàn)在，人類面臨經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。在積極尋找更加環(huán)保的新型能源，發(fā)展新能源城市、實施新型能源戰(zhàn)略的同時，我們也更加需要在現(xiàn)有的化石能源基礎(chǔ)上減少浪費，降低環(huán)境污染。對含油固體廢棄物實現(xiàn)資源化利用，為緩解資源緊缺、降低環(huán)境污染起到一定的積極作用。
[0015]在循環(huán)流化床使用技術(shù)上方面，我國擁有完整的知識產(chǎn)權(quán)，擁有強(qiáng)大的知識儲備和應(yīng)用能力。在固體廢棄物上運(yùn)用流化床熱解蒸餾技術(shù)可以達(dá)到提煉油的效果。
[0016]本次發(fā)明，不僅可以處理因鉆井時固體廢棄物含油污染問題，而且可實現(xiàn)含油固體廢棄物的回收再利用，為促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)資源再生利用和循環(huán)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)收起到推動作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]技術(shù)問題:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種含油固體廢棄物資源化利用方法和裝置，利用該裝置對油進(jìn)行熱解蒸餾，降低環(huán)境污染，實現(xiàn)含油固體廢棄物的資源化利用，既起到緩解能源緊張的積極作用，又促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。
[0018]技術(shù)方案:本發(fā)明的含油固體廢棄物資源化利用裝置包括料倉、給料裝置、埋管換熱器、風(fēng)室、流化床熱解反應(yīng)蒸餾器、除塵裝置、空氣預(yù)熱器、冷凝器、燃燒器、流化風(fēng)預(yù)熱器以及增壓風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)；
[0019]所述的料倉下部在給料裝置進(jìn)口處的上部相連，給料裝置的給料出口與流化床熱解反應(yīng)蒸餾器的進(jìn)料口相連，流化床熱解反應(yīng)蒸餾器下部設(shè)置埋管換熱器，底部布置風(fēng)室，風(fēng)室中間設(shè)有排渣出口 ；在流化床熱解反應(yīng)蒸餾器上部出口與除塵裝置的上部相連，除塵裝置的頂部通過管道與空氣預(yù)熱器的頂部相連，除塵裝置下部設(shè)有排灰口 ；在空氣預(yù)熱器一側(cè)通過空氣管道與增加風(fēng)機(jī)(8)相連，經(jīng)過空氣預(yù)熱器后的空氣管道與燃燒器相連，在空氣預(yù)熱器的底部布置排油出口裝置；同時在空氣預(yù)熱器(7)的底部通過管道與另一個增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)口相連，在增壓風(fēng)機(jī)的出口的管道分兩路，一路管道與冷凝器相連，一路與流化風(fēng)預(yù)熱器相連；在冷凝器管道出口，通過管道與燃燒器一側(cè)相連，在冷凝器布置排油出口 ；燃燒器底部布置補(bǔ)充燃料進(jìn)口，燃燒器出口通過管道與埋管換熱器的下部進(jìn)口相連；埋管換熱器上部出口通過管道與流化風(fēng)預(yù)熱器的頂部相連，流化風(fēng)預(yù)熱器出口通過管道與流化床的底部風(fēng)室下部相連。
[0020]本發(fā)明的含油固體廢棄物資源化利用方法包括如下步驟:
[0021]在料倉里面存放含油固體廢棄物，經(jīng)給料裝置將含油固體廢棄物送入流化床熱解反應(yīng)蒸餾器中，經(jīng)埋管換熱器交換熱量后，油被熱解蒸餾，固廢殘渣經(jīng)排出口排除爐外；
[0022]熱解蒸餾出的油氣連同灰分從流化床出口引出，在流化床出口，灰分因重力作用經(jīng)旋風(fēng)分離器在除灰裝置中氣固分離后，從下料口出口排出；
[0023]油氣隨管道進(jìn)入空氣預(yù)熱器，在空氣入口接新鮮空氣，熱解氣將熱量傳遞給冷空氣后溫度降低，沸點較高的熱解氣先液化，在排出口進(jìn)行收集；
[0024]剩余的熱解氣體隨管道分為兩路，一部分分流進(jìn)入冷凝器繼續(xù)液化，在排出口進(jìn)行收集，另外一部分熱解氣進(jìn)入流化風(fēng)預(yù)熱器作為惰性循環(huán)介質(zhì)送至流化床風(fēng)室；
[0025]從冷凝器出來的不凝結(jié)氣體隨管道送至燃燒器與從空氣預(yù)熱器出來的高溫空氣及從補(bǔ)充燃料進(jìn)口送來的燃料混合，進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生的高溫燃?xì)怆S管道進(jìn)入埋管換熱器，進(jìn)行熱量交換，為流化床熱解蒸餾反應(yīng)器提供熱源；
[0026]熱量交換后的低溫燃?xì)怆S出口管道送至流化風(fēng)預(yù)熱器，進(jìn)行余熱利用，與進(jìn)入流化風(fēng)預(yù)熱器的熱解氣進(jìn)行熱量交換后，無污染無害化處理隨排出口排空。
[0027]含油固體廢棄物經(jīng)給料裝置送入流化床熱解反應(yīng)器蒸餾器中，在流化床內(nèi)受熱分解蒸餾出熱解氣體，在流化床下部布置埋管換熱器從而能進(jìn)行熱量交換，床內(nèi)所需要控制溫度根據(jù)油種所含物質(zhì)決定，以利于油中不同有機(jī)物質(zhì)熱解為氣體，脫離固體廢棄物蒸餾出。
[0028]從流化床出口出來的的熱解混合物氣體，實現(xiàn)熱解氣體與灰分的分離，在流化床出口布置一個排灰裝置，所含有的旋風(fēng)分離器，去除熱解氣中的固體灰分。
[0029]經(jīng)過排灰裝置后的熱解氣體能得到液化成液態(tài)油，熱解氣由管道流入空氣預(yù)熱器，通過換熱管將熱量傳遞給來自外界的新鮮空氣，其自身溫度降低，并確保空氣預(yù)熱器出口處的熱