權利要求
1.含油含水固體混合物的資源化處理裝置，其特征在于：包括原料理化性質分析與控制輸送單元、原料深度預處理單元、高效提油單元、多效分離回收單元和兩級深度熱解耦合催化清潔焚燒單元；
所述的原料理化性質分析與控制輸送單元包括均與原料(1)相連的控制輸送單元一(3)和控制輸送單元二(4)，控制輸送單元一(3)還與潔凈輸送系統(tǒng)(7)相連、控制輸送單元二(4)還與降黏破乳沉降分離罐(5)入口相連；所述的原料(1)與控制輸送單元一(3)和控制輸送單元二(4)之間連接管道上設有原料理化性質分析控制器(2)；所述的原料理化性質分析控制器(2)通過信號線連接于控制輸送單元一(3)和控制輸送單元二(4)；
所述的原料深度預處理單元包括相連接的降黏破乳沉降分離罐(5)和潔凈輸送系統(tǒng)(7)，降黏破乳沉降分離罐(5)的側上部出口連接于一級廢水處理系統(tǒng)(8)；所述的降黏破乳沉降分離罐(5)上還連接有破乳降黏劑儲罐(6)；
所述的高效提油單元包括一級提油罐(9)、二級提油罐(10)、N級提油罐(11)、高效分離器一(12)、雙液相深度強化萃取罐(13)和高效分離器二(14)；潔凈輸送系統(tǒng)(7)物料出口與一級提油罐(9)固體入口相連，一級提油罐(9)、二級提油罐(10)和N級提油罐(11)底部出口與高效分離器一(12)入口相連，高效分離器一(12)的固體出口還連接于二級提油罐(10)、N級提油罐(11)和雙液相深度強化萃取罐(13)的固體入口；所述的雙液相深度強化萃取罐(13)出料口還與高效分離器二(14)入料口相連接；所述的高效分離器一(12)和高效分離器二(14)的液體出口還連接于萃取液存儲罐(15)；
所述的多效分離回收單元包括依次連接的萃取液存儲罐(15)、強化閃蒸分離器入口換熱器(16)、強化閃蒸分離器(17)、閃蒸分離器熱回收系統(tǒng)(22)和分餾塔(23)；強化閃蒸分離器(17)頂部出口還依次與油水分離器(18)、熱量回收器(19)和油水分離罐(20)相連接；所述的分餾塔(23)頂部所連接的輕油回收系統(tǒng)(24)和油水分離罐(20)上部出口均與一級提油罐(9)、二級提油罐(10)和N級提油罐(11)的側上部入口相連；
所述的兩級深度熱解耦合催化清潔焚燒單元包括與高效分離器二(14)的固體出口依次連接的兩級深度熱解反應器(27)和催化強化清潔焚燒器(28)，兩級深度熱解反應器(27)和催化強化清潔焚燒器(28)的頂部出口均依次連接高效氣固除塵器(30)、凈化塔入口換熱器(31)和凈化塔(32)。
2.如權利要求1所述的含油含水固體混合物的資源化處理裝置，其特征在于：所述降黏破乳沉降分離罐(5)的罐壁內，徑向對稱均布若干個超聲波耦合電場發(fā)生器(37)；所述的超聲波耦合電場發(fā)生器(37)為超聲波發(fā)生器和電場發(fā)生器一種或多種的組合；所述的降黏破乳沉降分離罐(5)的筒體部分直徑為D，高度為H；所述的降黏破乳沉降分離罐(5)中設置有沿降黏破乳沉降分離罐(5)軸向安裝的導流筒(38)，導流筒(38)直徑d＝0.2～0.95D、壁厚Z＝0.001～0.3d，導流筒(38)下邊沿與降黏破乳沉降分離罐(5)罐底間距h＝0.001～0.4H；所述的導流筒(38)內部裝配有立體螺旋攪拌槳(39)，立體螺旋攪拌槳(39)直徑K＝0.35～0.99d、高G＝0.35～1.3h、單螺旋層高P＝0.1～1G。
3.如權利要求1所述的含油含水固體混合物的資源化處理裝置，其特征在于：所述兩級深度熱解反應器(27)包括從下到上根據來料方向依次相連的熱脫附反應器(40)和催化熱解反應器(41)；所述的熱脫附反應器(40)采用惰性氣氛的操作環(huán)境，升溫速率5～20℃/min，反應終溫320～570℃；所述的催化熱解反應器(41)升溫速率5～20℃/min，反應終溫610～900℃。
4.如權利要求1所述的含油含水固體混合物的資源化處理裝置，其特征在于：所述潔凈輸送系統(tǒng)(7)內部裝配有若干組螺桿并聯形成的輸送系統(tǒng)；所述的潔凈輸送系統(tǒng)(7)外部設置有保溫伴熱系統(tǒng)(43)；所述的潔凈輸送系統(tǒng)(7)的出料口(44)上裝配有沖洗油噴射器(47)，沖洗油噴射器(47)還與沖洗油控制閥(45)、輕油回收系統(tǒng)(24)依次連接；沖洗油噴射器(47)上徑向對稱均布若干個噴射口(50)；所述的潔凈輸送系統(tǒng)(7)的每組螺旋內壁上設置有若干組沖洗吹掃口(49)，所有沖洗吹掃口(49)和沖洗吹掃劑(48)之間連接有沖洗吹掃閥(46)。
5.如權利要求1-4任一項所述的含油含水固體混合物的資源化處理裝置，其特征在于：所述油水分離罐(20)底部出口還與二級廢水處理系統(tǒng)(21)相連接；所述的分餾塔(23)中部還與中段餾分產品回收系統(tǒng)(25)相連接，分餾塔(23)底部還與重油回收系統(tǒng)(26)相連接；所述的凈化塔(32)底部與二級油水分離系統(tǒng)(34)相連接，凈化塔(32)頂部與煙氣處理系統(tǒng)(33)相連接。
6.如權利要求5所述的含油含水固體混合物的資源化處理裝置，其特征在于：所述催化強化清潔焚燒器(28)分別與催化劑供給系統(tǒng)(35)和摻燒劑供給系統(tǒng)(36)相連接，催化強化清潔焚燒器(28)底部還連接有潔凈灰排出系統(tǒng)(29)；所述的催化強化清潔焚燒器(28)采用循環(huán)流化床、氣流床和固定床一種或多種的組合；所述的催化劑供給系統(tǒng)(35)中裝填的焚燒催化劑(53)為CaO、Fe2O3、KCl、負載型催化劑和熱解殘渣一種或多種的混合物；所述摻燒劑供給系統(tǒng)(36)中裝填的摻燒劑(54)為干化劑、成型劑、煤粉、半焦、熱解殘渣、生物質和燃料化處理劑一種或多種的混合物。
7.一種基于權利要求1-6所述含油含水固體混合物的資源化處理裝置的含油含水固體混合物的資源化處理方法，其特征在于包括以下步驟：
步驟一：原料理化性質分析與控制輸送
原料理化性質分析控制器(2)對原料(1)的理化性質進行分析，當原料(1)的含水量大于2～80％時，原料理化性質分析控制器(2)操作控制輸送單元二(4)啟動，原料(1)進入降黏破乳沉降分離罐(5)；當原料(1)的含水量小于2～80％時，原料理化性質分析控制器(2)操作控制輸送單元一(3)啟動，原料(1)直接進入潔凈輸送系統(tǒng)(7)；
步驟二：原料深度預處理
含水量大于2～80％的原料(1)進入降黏破乳沉降分離罐(5)中，破乳降黏劑儲罐(6)向降黏破乳沉降分離罐(5)中加入工藝需要量的破乳降黏劑(51)，經立體螺旋攪拌槳(39)充分攪拌0.01～3h后在導流筒(38)內外形成軸向循環(huán)液流，隨后超聲波耦合電場破乳強化裝置(37)發(fā)出超聲波和電場一種或多種的組合對原料(1)進行強化降黏破乳0.01～24h；經過強化降黏破乳0.01～24h的原料(1)在降黏破乳沉降分離罐(5)中靜置沉降0.1～72h后，水層去一級廢水處理系統(tǒng)(8)，固體層由潔凈輸送系統(tǒng)(7)送至一級提油罐(9)；沖洗油控制閥(45)自動控制出料口(44)上裝配的噴射口(50)噴入沖洗油對物料進行潤滑；當潔凈輸送系統(tǒng)(7)發(fā)生堵塞時，由沖洗吹掃閥(46)控制沖洗吹掃口(49)噴入沖洗吹掃劑(48)進行疏通；
步驟三：多級高效提油
經過步驟二預處理的原料(1)進入一級提油罐(9)在20～100℃下萃取提油0.01～3h后進入高效分離器一(12)分離液固后，分離出的固體和回收萃取液進入二級提油罐(10)，分離出的液體進入萃取液存儲罐(15)；重復上述過程直到第N-1級提油罐的固體和回收萃取液進入第N級提油罐(11)在20～100℃下萃取提油0.01～3h后進入高效分離器一(12)進行分離，分離出的液體進入萃取液存儲罐(15)，分離出的固體進入雙液相深度強化萃取罐(13)經深度強化萃取液(42)萃取提油0.01～3h后進入高效分離器二(14)進行分離，分離出的萃取液進入萃取液存儲罐(15)，分離出的固體去兩級深度熱解反應器(27)；
步驟四：多效分離回收
萃取液存儲罐(15)中的萃取液經閃蒸分離器入口換熱器(16)加熱后進入強化閃蒸分離器(17)在0.001～3.0Mpa、50～700℃下閃蒸分離，強化閃蒸分離器(17)頂部產物在油水分離器(18)中分離出的輕組分經熱量回收器(19)降溫后進入油水分離罐(20)進一步分離，油水分離罐(20)分離出的部分回收萃取劑進入一級提油罐(9)、二級提油罐(10)和N級提油罐(11)，油水分離罐(20)分離出的水進入二級廢水處理系統(tǒng)(21)進一步處理；強化閃蒸分離器(17)底部重質物料進入閃蒸分離器熱回收系統(tǒng)(22)回收熱量后進入分餾塔(23)進行餾份切割；分餾塔(23)頂部產物進入輕油回收系統(tǒng)(24)分離輕油產品；分餾塔(23)中部產物和底部產物分別進入中段餾分產品回收系統(tǒng)(25)、重油回收系統(tǒng)(26)分離產出中段餾分產品和重油產品；
步驟五：熱解提質和清潔焚燒
高效分離器二(14)分離出的固體進入熱脫附反應器(38)在惰性氣氛下按照升溫速率5～20℃/min進行熱脫附反應，反應終溫320～570℃；熱脫附反應器(40)反應殘余物進入催化熱解反應器(41)，采用熱解催化劑(52)在升溫速率5～20℃/min下進行熱解，反應終溫610～900℃；兩級深度熱解后產生的熱解油氣經高效氣固除塵器(30)除塵后經凈化塔入口換熱器(31)換熱后進入凈化塔(32)凈化分離，凈化塔(32)底部產物進入二級油水分離系統(tǒng)(34)繼續(xù)深度分離油水，凈化塔(32)頂部產物進入煙氣處理系統(tǒng)(33)進行環(huán)保處理；經兩級深度熱解反應器(27)深度熱解后的固體殘渣與焚燒催化劑(53)、摻燒劑(54)混合后在催化強化清潔焚燒器(28)焚燒后產生蒸汽和熱量供給整個系統(tǒng)，催化強化清潔焚燒器(28)底部的焚燒殘渣進入潔凈灰排出系統(tǒng)(29)，催化強化清潔焚燒器(28)產生的煙氣并入凈化塔(32)進一步處理。
8.如權利要求7所述的含油含水固體混合物的資源化處理方法，其特征在于：所述的催化熱解反應器(41)中填充的熱解催化劑(52)為MnO2、CaO、CoCl2、KCl、負載型催化劑、熱解殘渣和生物質一種或多種的混合物；雙液相深度強化萃取罐(13)中裝填有深度強化萃取液(42)，深度強化萃取罐(13)的萃取相態(tài)為雙液相；所述的深度強化萃取液(42)為離子液體、微乳液和超臨界流體一種或多種的混合物。
9.如權利要求7所述的含油含水固體混合物的資源化處理方法，其特征在于：所述的沖洗吹掃劑(48)為低壓蒸汽、氮氣、回收萃取劑、脫鹽水、焦油、煤焦油和重油一種或多種的混合物；所述原料(1)為含油污泥、煤基油泥、煤化工油泥、塔底油泥、油田油泥、沉沙池油泥、清罐污泥、油罐底泥、落地油泥、污水處理廠油泥、煉化油泥和郵輪油泥一種或多種的混合物。
10.如權利要求7所述的含油含水固體混合物的資源化處理方法，其特征在于：所述的破乳降黏劑儲罐(6)中儲存的破乳降黏劑(51)為離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、復配表面活性劑、羥基脂肪、有機酸、硅酸鈉、羧甲基纖維素、石腦油、聚醇、聚酯、低碳烯烴和長鏈烷烴一種或多種的混合物。
說明書
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于能源化工領域，涉及能源化工廢棄物的資源化利用技術，尤其涉及一種含油含水固體混合物的資源化處理裝置及方法。
背景技術
[0002]含油含水固體混合物是能源化工過程中產生的一種由水包油(O/W)、油包水(W/O)顆粒、超細粒徑固體(含碳)組成的性質極其穩(wěn)定、高黏度、組分復雜的泥狀固體廢棄物，也稱作含油污泥或罐底油泥等。含油含水固體混合物富含烴類、膠質、瀝青質，資源化利用價值較高，但是由于開采區(qū)域、生產工藝、存儲條件、催化劑和添加劑等因素的不同，導致其性質各異，過程單一的處理技術很難完成其資源化處理。由于含水率較高，大多數傳統(tǒng)技術方案的第一步都是進行脫水處理，但是含油含水固體混合物的水合作用和靜電性質使其呈現極其穩(wěn)定的乳化體系，破乳困難且能耗極大，導致現有的處理技術裝置復雜、能耗較高、廢水量大，長周期運行困難。
[0003]為更好的解決含油含水固體混合物資源化處理技術所面臨的難題，需要對現有處理技術進行創(chuàng)新、耦合和強化，研發(fā)一種資源化、減量化、低成本、無害化的含油含水固體混合物的資源化處理技術、最大限度的提升技術經濟性和環(huán)境友好性是該領域的現實需求。
發(fā)明內容
[0004]針對現有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種資源化、減量化、低成本、無害化的含油含水固體混合物的資源化處理裝置及方法，實現含油含水固體混合物中油品的高效回收分離和固體殘渣的低碳、低能耗、潔凈處理。
[0005]為了實現以上目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
[0006]一種含油含水固體混合物的資源化處理裝置，包括原料理化性質分析與控制輸送單元、原料深度預處理單元、高效提油單元、多效分離回收單元和兩級深度熱解耦合催化清潔焚燒單元；
[0007]所述的原料理化性質分析與控制輸送單元包括均與原料相連的控制輸送單元一和控制輸送單元二，控制輸送單元一還與潔凈輸送系統(tǒng)相連、控制輸送單元二還與降黏破乳沉降分離罐入口相連；所述的原料與控制輸送單元一和控制輸送單元二之間連接管道上設有原料理化性質分析控制器；所述的原料理化性質分析控制器通過信號線連接于控制輸送單元一和控制輸送單元二；
[0008]所述的原料深度預處理單元包括相連接的降黏破乳沉降分離罐和潔凈輸送系統(tǒng)，降黏破乳沉降分離罐的側上部出口連接于一級廢水處理系統(tǒng)；所述的降黏破乳沉降分離罐上還連接有破乳降黏劑儲罐；
[0009]所述的高效提油單元包括一級提油罐、二級提油罐、N級提油罐、高效分離器一、雙液相深度強化萃取罐和高效分離器二；潔凈輸送系統(tǒng)物料出口與一級提油罐固體入口相連，一級提油罐、二級提油罐和N級提油罐底部出口與高效分離器一入口相連，高效分離器一的固體出口還連接于二級提油罐、N級提油罐和雙液相深度強化萃取罐的固體入口；所述的雙液相深度強化萃取罐出料口還與高效分離器二入料口相連接；所述的高效分離器一和高效分離器二的液體出口還連接于萃取液存儲罐；
[0010]所述的多效分離回收單元包括依次連接的萃取液存儲罐、強化閃蒸分離器入口換熱器、強化閃蒸分離器、閃蒸分離器熱回收系統(tǒng)和分餾塔；強化閃蒸分離器頂部出口還依次與油水分離器、熱量回收器和油水分離罐相連接；所述的分餾塔頂部所連接的輕油回收系統(tǒng)和油水分離罐上部出口均與一級提油罐、二級提油罐和N級提油罐的側上部入口相連；
[0011]所述的兩級深度熱解耦合催化清潔焚燒單元包括與高效分離器二的固體出口依次連接的兩級深度熱解反應器和催化強化清潔焚燒器，兩級深度熱解反應器和催化強化清潔焚燒器的頂部出口均依次連接高效氣固除塵器、凈化塔入口換熱器和凈化塔。
[0012]進一步，所述降黏破乳沉降分離罐的罐壁內，徑向對稱均布若干個超聲波耦合電場發(fā)生器；所述的超聲波耦合電場發(fā)生器為超聲波發(fā)生器和電場發(fā)生器一種或多種的組合；所述的降黏破乳沉降分離罐的筒體部分直徑為D，高度為H；所述的降黏破乳沉降分離罐中設置有沿降黏破乳沉降分離罐軸向安裝的導流筒，導流筒直徑d＝0.2～0.95D、壁厚Z＝0.001～0.3d，導流筒下邊沿與降黏破乳沉降分離罐罐底間距h＝0.001～0.4H；所述的導流筒內部裝配有立體螺旋攪拌槳，立體螺旋攪拌槳直徑K＝0.35～0.99d、高G＝0.35～1.3h、單螺旋層高P＝0.1～1G。
[0013]進一步，所述兩級深度熱解反應器包括從下到上根據來料方向依次相連的熱脫附反應器和催化熱解反應器；所述的熱脫附反應器采用惰性氣氛的操作環(huán)境，升溫速率5～20℃/min，反應終溫320～570℃；所述的催化熱解反應器升溫速率5～20℃/min，反應終溫610～900℃。
[0014]進一步，所述潔凈輸送系統(tǒng)內部裝配有若干組螺桿并聯形成的輸送系統(tǒng)；所述的潔凈輸送系統(tǒng)外部設置有保溫伴熱系統(tǒng)；所述的潔凈輸送系統(tǒng)的出料口上裝配有沖洗油噴射器，沖洗油噴射器還與沖洗油控制閥、輕油回收系統(tǒng)依次連接；沖洗油噴射器上徑向對稱均布若干個噴射口；所述的潔凈輸送系統(tǒng)的每組螺旋內壁上設置有若干組沖洗吹掃口，所有沖洗吹掃口和沖洗吹掃劑之間連接有沖洗吹掃閥。
[0015]進一步，所述油水分離罐底部出口還與二級廢水處理系統(tǒng)相連接；所述的分餾塔中部還與中段餾分產品回收系統(tǒng)相連接，分餾塔底部還與重油回收系統(tǒng)相連接；所述的凈化塔底部與二級油水分離系統(tǒng)相連接，凈化塔頂部與煙氣處理系統(tǒng)相連接。
[0016]進一步，所述催化強化清潔焚燒器分別與催化劑供給系統(tǒng)和摻燒劑供給系統(tǒng)相連接，催化強化清潔焚燒器底部還連接有潔凈灰排出系統(tǒng)；所述的催化強化清潔焚燒器采用循環(huán)流化床、氣流床和固定床一種或多種的組合；所述的催化劑供給系統(tǒng)中裝填的焚燒催化劑為CaO、Fe2O3、KCl、負載型催化劑和熱解殘渣一種或多種的混合物；所述摻燒劑供給系統(tǒng)中裝填的摻燒劑為干化劑、成型劑、煤粉、半焦、熱解殘渣、生物質和燃料化處理劑一種或多種的混合物。
[0017]一種含油含水固體混合物的資源化處理方法，包括以下步驟：
[0018]步驟一：原料理化性質分析與控制輸送
[0019]原料理化性質分析控制器對原料的理化性質進行分析，當原料的含水量大于2～80％時，原料理化性質分析控制器操作控制輸送單元二啟動，原料進入降黏破乳沉降分離罐；當原料的含水量小于2～80％時，原料理化性質分析控制器操作控制輸送單元一啟動，原料直接進入潔凈輸送系統(tǒng)；
[0020]步驟二：原料深度預處理
[0021]含水量大于2～80％的原料進入降黏破乳沉降分離罐中，破乳降黏劑儲罐向降黏破乳沉降分離罐中加入工藝需要量的破乳降黏劑，經立體螺旋攪拌槳充分攪拌0.01～3h后在導流筒內外形成軸向循環(huán)液流，隨后超聲波耦合電場破乳強化裝置發(fā)出超聲波和電場一種或多種的組合對原料進行強化降黏破乳0.01～24h；經過強化降黏破乳0.01～24h的原料在降黏破乳沉降分離罐中靜置沉降0.1～72h后，水層去一級廢水處理系統(tǒng)，固體層由潔凈輸送系統(tǒng)送至一級提油罐；沖洗油控制閥自動控制出料口上裝配的噴射口噴入沖洗油對物料進行潤滑；當潔凈輸送系統(tǒng)發(fā)生堵塞時，由沖洗吹掃閥控制沖洗吹掃口噴入沖洗吹掃劑進行疏通；
[0022]步驟三：多級高效提油
[0023]經過步驟二預處理的原料進入一級提油罐在20～100℃下萃取提油0.01～3h后進入高效分離器一分離液固后，分離出的固體和回收萃取液進入二級提油罐，分離出的液體進入萃取液存儲罐；重復上述過程直到第N-1級提油罐的固體和回收萃取液進入第N級提油罐在20～100℃下萃取提油0.01～3h后進入高效分離器一進行分離，分離出的液體進入萃取液存儲罐，分離出的固體進入雙液相深度強化萃取罐經深度強化萃取液萃取提油0.01～3h后進入高效分離器二進行分離，分離出的萃取液進入萃取液存儲罐，分離出的固體去兩級深度熱解反應器；
[0024]步驟四：多效分離回收
[0025]萃取液存儲罐中的萃取液經閃蒸分離器入口換熱器加熱后進入強化閃蒸分離器在0.001～3.0Mpa、50～700℃下閃蒸分離，強化閃蒸分離器頂部產物在油水分離器中分離出的輕組分經熱量回收器降溫后進入油水分離罐進一步分離，油水分離罐分離出的部分回收萃取劑進入一級提油罐、二級提油罐和N級提油罐，油水分離罐分離出的水進入二級廢水處理系統(tǒng)進一步處理；強化閃蒸分離器底部重質物料進入閃蒸分離器熱回收系統(tǒng)回收熱量后進入分餾塔進行餾份切割；分餾塔頂部產物進入輕油回收系統(tǒng)分離輕油產品；分餾塔中部產物和底部產物分別進入中段餾分產品回收系統(tǒng)、重油回收系統(tǒng)分離產出中段餾分產品和重油產品；
[0026]步驟五：熱解提質和清潔焚燒
[0027]高效分離器二分離出的固體進入熱脫附反應器在惰性氣氛下按照升溫速率5～20℃/min進行熱脫附反應，反應終溫320～570℃；熱脫附反應器反應殘余物進入催化熱解反應器，采用熱解催化劑在升溫速率5～20℃/min下進行熱解，反應終溫610～900℃；兩級深度熱解后產生的熱解油氣經高效氣固除塵器除塵后經凈化塔入口換熱器換熱后進入凈化塔凈化分離，凈化塔底部產物進入二級油水分離系統(tǒng)繼續(xù)深度分離油水，凈化塔頂部產物進入煙氣處理系統(tǒng)進行環(huán)保處理；經兩級深度熱解反應器深度熱解后的固體殘渣與焚燒催化劑、摻燒劑混合后在催化強化清潔焚燒器焚燒后產生蒸汽和熱量供給整個系統(tǒng)，催化強化清潔焚燒器底部的焚燒殘渣進入潔凈灰排出系統(tǒng)，催化強化清潔焚燒器產生的煙氣并入凈化塔進一步處理。
[0028]進一步，所述的催化熱解反應器中填充的熱解催化劑為MnO2、CaO、CoCl2、KCl、負載型催化劑、熱解殘渣和生物質一種或多種的混合物；雙液相深度強化萃取罐中裝填有深度強化萃取液，深度強化萃取罐的萃取相態(tài)為雙液相；所述的深度強化萃取液為離子液體、微乳液和超臨界流體一種或多種的混合物。
[0029]進一步，所述的沖洗吹掃劑為低壓蒸汽、氮氣、回收萃取劑、脫鹽水、焦油、煤焦油和重油一種或多種的混合物；所述原料為含油污泥、煤基油泥、煤化工油泥、塔底油泥、油田油泥、沉沙池油泥、清罐污泥、油罐底泥、落地油泥、污水處理廠油泥、煉化油泥和郵輪油泥一種或多種的混合物。
[0030]進一步，所述的破乳降黏劑儲罐中儲存的破乳降黏劑為離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、復配表面活性劑、羥基脂肪、有機酸、硅酸鈉、羧甲基纖維素、石腦油、聚醇、聚酯、低碳烯烴和長鏈烷烴一種或多種的混合物。本發(fā)明的有益效果在于：
[0031]1)發(fā)明了包含原料理化性質分析與控制輸送單元、原料深度預處理單元、高效提油單元、多效分離回收單元和兩級深度熱解耦合催化清潔焚燒單元的新型含油含水固體混合物資源化處理裝置，對含油含水固體混合物資源化利用的關鍵技術環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，能夠資源化、減量化、低成本、無害化的處理高黏度、組分復雜、性質極其穩(wěn)定的含油含水固體混合物。
[0032]2)發(fā)明了裝配有超聲波耦合電場發(fā)生器的降黏破乳沉降分離罐，通過超聲波和電場一種或多種的組合，對原料預處理過程進行強化，使得因水合作用和靜電性質所致的穩(wěn)定乳化體系破解，含油含水固體混合物更容易解析分層脫水，破解了困擾含油含水固體混合物預處理技術領域的重大難題。
[0033]3)發(fā)明了高效提油單元，將機械離心分離與N級交叉萃取結合，相對于傳統(tǒng)萃取工藝極大提升了萃取效率，可以高效回收含油含水固體混合物中的有機組分；同時耦合了雙液相深度強化萃取技術，使用離子液體、微乳液和超臨界流體一種或多種的混合物對含油含水固體混合物進行深度萃取，將其含油組分吃干榨凈，從根本上提升萃取效率。高效提油單元相對于傳統(tǒng)萃取技術，萃取效率極大提升、原料適應性更強、溶劑成本更低、工藝流程簡單高效、工藝操作簡便、投資更低，可以經濟、高效地實現含油含水固體混合物中油品的資源化回收利用。
[0034]4)發(fā)明了多效分離回收單元，通過強化閃蒸分離器、閃蒸分離器熱回收系統(tǒng)、分餾塔、輕油回收系統(tǒng)、重油回收系統(tǒng)等關鍵工藝單元的引入，實現了萃取溶劑的高效回收和萃取產品的多效分離，相對于傳統(tǒng)技術，該技術單元溶劑回收效率明顯提升，廢水產生量更少，技術的經濟和環(huán)保優(yōu)勢更加明顯。
[0035]5)發(fā)明了兩級深度熱解耦合催化清潔焚燒單元，通過兩級深度熱解進一步對萃取殘渣進行深度提質，熱解殘渣與焚燒催化劑、摻燒劑混合后在催化強化清潔焚燒器中焚燒，可以高效去除含油含水固體混合物中的污染物并為整個系統(tǒng)提供熱量，焚燒殘渣幾乎不含有機質和有毒物質，能夠應用于建筑、道橋建設等方面。相對于傳統(tǒng)技術，該發(fā)明可以解決現有技術無法環(huán)保處理含油含水固體混合物萃取殘渣的難題，發(fā)明的有益效果顯著。
附圖說明
[0036]圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖
[0037]圖2為本發(fā)明中降黏破乳沉降分離罐的結構示意圖
[0038]圖3為本發(fā)明中兩級深度熱解反應器的結構示意圖
[0039]圖4為本發(fā)明中雙液相深度強化萃取罐的結構示意圖
[0040]圖5a為本發(fā)明中潔凈輸送系統(tǒng)的側視結構示意圖
[0041]圖5b為本發(fā)明中潔凈輸送系統(tǒng)的俯視結構示意圖
[0042]圖6為本發(fā)明中沖洗油噴射器的結構示意圖
[0043]圖7為本發(fā)明中催化強化清潔焚燒器的結構示意圖
[0044]圖中：1、原料；2、原料理化性質分析控制器；3、控制輸送單元一；4、控制輸送單元二；5、降黏破乳沉降分離罐；6、破乳降黏劑儲罐；7、潔凈輸送系統(tǒng)；8、一級廢水處理系統(tǒng)；9、一級提油罐；10、二級提油罐；11、N級提油罐；12、高效分離器一；13、雙液相深度強化萃取罐；14、高效分離器二；15、萃取液存儲罐；16、強化閃蒸分離器入口換熱器；17、強化閃蒸分離器；18、油水分離器；19、熱量回收器；20、油水分離罐；21、二級廢水處理系統(tǒng)；22、閃蒸分離器熱回收系統(tǒng)；23、分餾塔；24、輕油回收系統(tǒng)；25、中段餾分產品回收系統(tǒng)；26、重油回收系統(tǒng)；27、兩級深度熱解反應器；28、催化強化清潔焚燒器；29、潔凈灰排出系統(tǒng)；30、高效氣固除塵器；31、凈化塔入口換熱器；32、凈化塔；33、煙氣處理系統(tǒng)；34、二級油水分離系統(tǒng)；35、催化劑供給系統(tǒng)；36、摻燒劑供給系統(tǒng)；37、超聲波耦合電場破乳強化裝置；38、導流筒；39、立體螺旋攪拌槳；40、熱脫附反應器；41、催化熱解反應器；42、深度強化萃取液；43、伴熱保溫系統(tǒng)；44、出料口；45、沖洗油控制閥；46、沖洗吹掃閥；47、沖洗油噴射器；48、沖洗吹掃劑；49、沖洗吹掃口；50、噴射口；51、破乳降黏劑；52、熱解催化劑；53、焚燒催化劑；54、摻燒劑。
具體實施方式
[0045]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0046]參見圖1，本發(fā)明的含油含水固體混合物的資源化處理裝置包括原料理化性質分析與控制輸送單元、原料深度預處理單元、高效提油單元、多效分離回收單元和兩級深度熱解耦合催化清潔焚燒單元。
[0047]參見圖1，所述原料理化性質分析與控制輸送單元包括均與原料1相連的控制輸送單元一3和控制輸送單元二4，控制輸送單元一3還與潔凈輸送系統(tǒng)7相連、控制輸送單元二4還與降黏破乳沉降分離罐5入口相連，原料1與控制輸送單元一3和控制輸送單元二4之間的連接管道上還垂直連接有原料理化性質分析控制器2；原料理化性質分析控制器2通過信號線連接于控制輸送單元一3和控制輸送單元二4，根據原料1理化性質的分析結果操縱控制輸送單元一3和控制輸送單元二4的動作。
[0048]參見圖1，所述原料深度預處理單元包括相連接的降黏破乳沉降分離罐5和潔凈輸送系統(tǒng)7，降黏破乳沉降分離罐5底部固體出口與潔凈輸送系統(tǒng)7相連，降黏破乳沉降分離罐5的側上部出口連接于一級廢水處理系統(tǒng)8，降黏破乳沉降分離罐5上還連接有破乳降黏劑儲罐6。
[0049]參見圖1，所述高效提油單元包括一級提油罐9、二級提油罐10、N級提油罐11、高效分離器一12、雙液相深度強化萃取罐13和高效分離器二14；潔凈輸送系統(tǒng)7物料出口與一級提油罐9固體入口相連，一級提油罐9、二級提油罐10和N級提油罐11底部出口與高效分離器一12入口相連，高效分離器一12的固體出口還連接于二級提油罐10、N級提油罐11和雙液相深度強化萃取罐13的固體入口，雙液相深度強化萃取罐13出口與高效分離器二14入料口相連，高效分離器一12和高效分離器二14的液體出口還連接于萃取液存儲罐15。
[0050]參見圖1，所述多效分離回收單元包括依次連接的萃取液存儲罐15、強化閃蒸分離器入口換熱器16、強化閃蒸分離器17、閃蒸分離器熱回收系統(tǒng)22和分餾塔23；萃取液存儲罐15出口經強化閃蒸分離器入口換熱器16與強化閃蒸分離器17入口連通，強化閃蒸分離器17頂部出口還依次與油水分離器18、熱量回收器19和油水分離罐20相連接；所述的分餾塔23頂部所連接的輕油回收系統(tǒng)24和油水分離罐20上部出口均與一級提油罐9、二級提油罐10和N級提油罐11的側上部入口相連；油水分離罐20底部出口還與二級廢水處理系統(tǒng)21相連接，分餾塔23中部還與中段餾分產品回收系統(tǒng)25相連接，分餾塔23底部還與重油回收系統(tǒng)26相連接。
[0051]如圖1和圖7所示，所述兩級深度熱解耦合催化清潔焚燒單元包括與高效分離器二14的固體出口依次連接的兩級深度熱解反應器27和催化強化清潔焚燒器28。兩級深度熱解反應器27和催化強化清潔焚燒器28的頂部出口均依次還連接有高效氣固除塵器30、凈化塔入口換熱器31和凈化塔32；凈化塔32底部與二級油水分離系統(tǒng)34相連接，凈化塔32頂部與煙氣處理系統(tǒng)33相連接；催化強化清潔焚燒器28分別與催化劑供給系統(tǒng)35和摻燒劑供給系統(tǒng)36相連接，催化強化清潔焚燒器28底部還連接有潔凈灰排出系統(tǒng)29。經兩級深度熱解反應器27深度熱解后的固體殘渣與催化劑供給系統(tǒng)35提供的焚燒催化劑53、的摻燒劑供給系統(tǒng)36提供的摻燒劑54混合后在催化強化清潔焚燒器28焚燒產生蒸汽和熱量供給整個系統(tǒng)。
[0052]參見圖2，對本發(fā)明降黏破乳沉降分離罐7作進一步詳細描述。
[0053]所述降黏破乳沉降分離罐5的罐壁內徑向對稱均布2n(n為大于1的整數)個超聲波耦合電場發(fā)生器37，超聲波耦合電場發(fā)生器37為超聲波發(fā)生器和電場發(fā)生器一種或多種的組合；降黏破乳沉降分離罐5的筒體部分直徑為D，高度為H，其中設置有沿降黏破乳沉降分離罐5軸向安裝的導流筒38，導流筒38直徑d＝0.2～0.95D、壁厚Z＝0.001～0.3d，導流筒38下邊沿與降黏破乳沉降分離罐5罐底間距h＝0.001～0.4H，導流筒內部裝配有立體螺旋攪拌槳39，立體螺旋攪拌槳39直徑K＝0.35～0.99d、高G＝0.35～1.3h、單螺旋層高P＝0.1～1G；特殊設計的立體螺旋攪拌槳39能夠充分攪拌原料1使其在導流筒38內外形成便于破乳的循環(huán)液流。破乳降黏劑儲罐6中儲存破乳降黏劑51，破乳降黏劑51為離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、復配表面活性劑、羥基脂肪、有機酸、硅酸鈉、羧甲基纖維素、石腦油、聚醇、聚酯、低碳烯烴和長鏈烷烴一種或多種的混合物，能夠通過表界面效應等方式充分促進破乳。參見圖3，對本發(fā)明兩級深度熱解反應器27作進一步詳細描述。
[0054]所述兩級深度熱解反應器27包含從下到上根據來料方向依次連接的熱脫附反應器40和催化熱解反應器41；熱脫附反應器40采用惰性氣氛的操作環(huán)境，升溫速率5～20℃/min，反應終溫320～570℃；催化熱解反應器41升溫速率5～20℃/min，反應終溫610～900℃；催化熱解反應器41中填充的熱解催化劑52為MnO2、CaO、CoCl2、KCl、負載型催化劑、熱解殘渣和生物質一種或多種的混合物。
[0055]參見圖4，對本發(fā)明雙液相深度強化萃取罐13作進一步詳細描述。
[0056]雙液相深度強化萃取罐13中裝填有深度強化萃取液42，由于深度強化萃取液42的性質特殊，將在雙液相深度強化萃取罐13內與被萃取物形成雙液相萃取環(huán)境，極大提升萃取強度；深度強化萃取液42為離子液體、微乳液和超臨界流體一種或多種的混合物。
[0057]參見圖5a、圖5b、圖6，對本發(fā)明潔凈輸送系統(tǒng)7作進一步詳細描述。
[0058]潔凈輸送系統(tǒng)7內部裝配有若干組螺桿并聯形成的輸送系統(tǒng)，M組螺桿外部設置由低壓蒸汽、熱水和電加熱一種或多種組合加熱的保溫伴熱系統(tǒng)43，以確保原料1在輸送過程中保證一定的溫度和流動性，不易發(fā)生堵塞。潔凈輸送系統(tǒng)7的出料口44上環(huán)狀裝配有沖洗油噴射器47，由沖洗油控制閥45控制的環(huán)繞出料口44的徑向對稱均布2q(q為大于1的整數)個噴射口50向出料口44均勻噴出來自輕油回收系統(tǒng)24的沖洗油。M組螺桿內壁上均設置有若干組沖洗吹掃口49，所有沖洗吹掃口49的總管上設置有連接于沖洗吹掃劑48的沖洗吹掃閥46。沖洗吹掃劑48為低壓蒸汽、氮氣、回收萃取劑、脫鹽水、焦油、煤焦油和重油一種或多種的混合物。
[0059]本發(fā)明所述的含油含水固體混合物的資源化處理方法如下：
[0060]原料1為含油污泥、煤基油泥、煤化工油泥、塔底油泥、油田油泥、沉沙池油泥、清罐污泥、油罐底泥、落地油泥、污水處理廠油泥、煉化油泥和郵輪油泥一種或多種的混合物。本實施例僅以其中的含油污泥為例進行說明。
[0061]步驟一：原料理化性質分析與控制輸送
[0062]原料理化性質分析控制器2對原料1的理化性質進行分析，當原料1的含水量大于2～80％時，原料理化性質分析控制器2操作控制輸送單元二4啟動，原料1進入降黏破乳沉降分離罐5；當原料1的含水量小于2～80％時，原料理化性質分析控制器2操作控制輸送單元一3啟動，原料1直接進入潔凈輸送系統(tǒng)7。
[0063]步驟二：原料深度預處理
[0064]含水量大于2～80％的原料1進入降黏破乳沉降分離罐5中，破乳降黏劑儲罐6向降黏破乳沉降分離罐5中加入工藝需要量的破乳降黏劑51，經立體螺旋攪拌槳39充分攪拌0.01～3h后在導流筒38內外形成軸向循環(huán)液流，這種循環(huán)液流將會極大促進破乳過程；隨后超聲波耦合電場破乳強化裝置37發(fā)出超聲波和電場一種或多種的組合對原料1進行強化降黏破乳0.01～24h，含油含水固體混合物在超聲波耦合電場破乳強化裝置37作用下解析分層脫水；經過強化降黏破乳0.01～24h的原料1在降黏破乳沉降分離罐5中靜置沉降0.1～72h后，水層去一級廢水處理系統(tǒng)8進行初步處理，固體層由潔凈輸送系統(tǒng)7送至一級提油罐9；沖洗油控制閥45自動控制出料口44上裝配的2q(q為大于1的整數)個噴射口50噴入沖洗油對物料進行潤滑，以防止物料在出料口44架橋；當潔凈輸送系統(tǒng)7發(fā)生堵塞時，由沖洗吹掃閥46控制沖洗吹掃口49噴入低壓蒸汽、氮氣、回收萃取劑、脫鹽水、焦油、煤焦油和重油一種或多種的混合物進行疏通。
[0065]步驟三：多級高效提油
[0066]經過步驟二預處理的原料1進入一級提油罐9在20～100℃下萃取提油0.01～3h后進入高效分離器一12分離液固后，分離出的固體和回收萃取液進入二級提油罐10，分離出的液體進入萃取液存儲罐15；重復上述過程直到第N-1級提油罐的固體和回收萃取液進入第N級提油罐11在20～100℃下萃取提油0.01～3h后進入高效分離器一12進行分離，通過該過程機械離心分離與N級交叉萃取結合，相對于傳統(tǒng)萃取工藝極大提升了萃取效率，可以高效回收含油含水固體混合物中的有機組分；高效分離器一12分離出的液體進入萃取液存儲罐15，分離出的固體進入雙液相深度強化萃取罐13經離子液體、微乳液和超臨界流體一種或多種的混合物作用將在雙液相深度強化萃取罐13內與被萃取物形成雙液相萃取環(huán)境，極大提升萃取強度；由于雙液相的萃取環(huán)境，萃取完畢后的分離也更加徹底完全，反應條件的較小變化就會促進萃取混合物的分離。雙液相深度強化萃取提油持續(xù)0.01～3h后，物料進入高效分離器二14進行分離，分離出的萃取液進入萃取液存儲罐15，分離出的固體去兩級深度熱解反應器27。
[0067]步驟四：多效分離回收
[0068]萃取液存儲罐15中的萃取液經閃蒸分離器入口換熱器16加熱后進入強化閃蒸分離器17在0.001～3.0Mpa、50～700℃下閃蒸分離，強化閃蒸分離器17頂部產物在油水分離器18中分離出的輕組分經熱量回收器19降溫后進入油水分離罐20進一步分離，油水分離罐20分離出的部分回收萃取劑進入一級提油罐9、二級提油罐10和N級提油罐11，油水分離罐20分離出的水進入二級廢水處理系統(tǒng)21進一步處理；強化閃蒸分離器17底部重質物料進入閃蒸分離器熱回收系統(tǒng)22回收熱量后進入分餾塔23進行餾份切割；分餾塔23頂部產物進入輕油回收系統(tǒng)24分離輕油產品；分餾塔23中部產物和底部產物分別進入中段餾分產品回收系統(tǒng)25、重油回收系26分離產出中段餾分產品和重油產品；通過該步驟能夠實現萃取劑的高效回收利用，減少了溶劑耗量，同時也建立了換熱網絡，裝置能量利用效率極大提升。
[0069]步驟五：熱解提質和清潔焚燒
[0070]高效分離器二14分離出的固體進入熱脫附反應器38在惰性氣氛下按照升溫速率5～20℃/min進行第一級熱脫附反應，反應終溫320～570℃，固體物料在該反應器內發(fā)生深層揮發(fā)分的脫附過程；熱脫附反應器40反應殘余物進入催化熱解反應器41，采用MnO2、CaO、CoCl2、KCl、負載型催化劑、熱解殘渣和生物質一種或多種的混合物在升溫速率5～20℃/min下進行催化熱解，反應終溫610～900℃，固體物料在該反應器內發(fā)生催化劑促進下的深度熱解，含油組分被充分提質；兩級深度熱解后產生的熱解油氣經高效氣固除塵器30除塵后經凈化塔入口換熱器31換熱后進入凈化塔32凈化分離，凈化塔32底部產物進入二級油水分離系統(tǒng)34繼續(xù)深度分離油水，凈化塔32頂部產物進入煙氣處理系統(tǒng)33進行環(huán)保處理。
[0071]經兩級深度熱解反應器27深度熱解后的固體殘渣與焚燒催化劑、摻燒劑混合后在催化強化清潔焚燒器28焚燒后產生蒸汽和熱量供給整個系統(tǒng)；固體殘渣與焚燒催化劑、摻燒劑混合后的焚燒過程可以高效去除含油含水固體混合物中的污染物并為整個系統(tǒng)提供熱量；催化強化清潔焚燒器28底部的焚燒殘渣通過潔凈灰排出系統(tǒng)29外排，焚燒殘渣幾乎不含有機質和有毒物質，能夠應用于建筑、道橋建設等方面；催化強化清潔焚燒器28產生的煙氣并入凈化塔32進行環(huán)保處理。
[0072]最后應該說明的是：以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本權利要求范圍當中。
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含油含水固體混合物的資源化處理裝置及方法.pdf
聲明：
“含油含水固體混合物的資源化處理裝置及方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術網
來源：陜西延長石油（集團）有限責任公司
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2025年03月21日 ~ 23日 
