间歇热裂解技术处理暂存池中含油污泥的工程应用

宫文凯

大庆油田水务公司

油田含油污泥主要产生于原油开采、油田集输、油田采出水处理、炼厂污水处理等过程。某油田已建成投产10 座含油污泥处理站，主要采用预处理、调质—离心处理工艺[1]，处理后污泥石油类≤2%（质量分数），回收了大部分污油。随着含油污泥成分日趋复杂，聚合物含量逐年加大，其中老区含油污泥站尤为明显，油泥的黏度增大造成调质—离心处理工艺所需药量加大，离心机的分离效率降低[2-3]，油泥分离更加困难，含油污泥站实际处理量低于设计处理量。随着新的GB 36600—2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》的颁布，要求处理后的含油污泥中石油烃（C10—C40）含量＜4.5‰，同时地方生态环境主管部门有更为严格的处理要求，即处理后的含油污泥石油类＜3‰。现用工艺处理能力和处理效果无法满足新标准要求。

本项目利用现有一座5 000 m3含油污泥暂存池及周边场地，新建7 t/h 含油污泥热裂解处理装置1 套，年处理量30 000 t，处理站主要采用间歇热裂解工艺技术[4-6]，处理后的含油污泥满足DB23/T 1413—2010《油田含油污泥综合利用污染控制标准》石油类＜3‰农用污泥污染控制要求，有效地缓解了部分采油厂含油污泥处理站处理能力不足，处理指标无法达到新标准要求的问题。

1 含油污泥处理工艺

1.1 含油污泥特性

含油污泥原料主要指标：含水率41.1%，石油类34.9%，含泥量24.0%，处理后含油污泥残渣满足DB23/T 1413—2010《油田含油污泥综合利用污染控制标准》石油类＜3‰农用污泥污染控制要求。从表1可以看出，制约含油污泥综合利用的主要指标是石油类，石油类的去除效率直接影响工艺设备的选择。

1.2 工艺流程

原料含油污泥具有含油量较高、物料分布不均匀、成分复杂、含水率较高的特点，为此分别开展热化学清洗、连续热裂解、间歇热裂解小试实验。热化学清洗技术[7]只能实现含油污泥残渣石油类达到1%，所以不予考虑；两种热解方式均可实现含油污泥残渣石油类达到3‰。连续热裂解[8]处理效率相对较高，但对进料要求严格，适合处理含油率低于20%的物料，同时要求物料稳定均匀；间歇热裂解比较适合原料成分复杂、分布不均、波动范围大的物料，可以实现含油污泥残渣石油类稳定达标，但处理效率相对较低。通过三种方案的综合比选，最终采用间歇热裂解含油污泥处理工艺路线，具体工艺流程如图1所示。

含油污泥进入间歇热裂解炉绝氧间接加热，油泥中烃类等有机物受热蒸发、裂解，气相进入分气包部分冷凝为重油，其余气相进入后续的油水冷凝装置实现轻质油油品回收，未冷凝的不凝气经水封系统净化后返回炉膛燃烧重复利用。天然气和不凝气燃烧产生的烟气经过雾化塔净化达标后排放，炉内固相冷却后形成无害化残渣，可用于垫井场和通井路。

2 主要处理单元及设计参数

（1）油泥热裂解炉。油泥热裂解炉1座，规格Φ2.4 m×6.5 m（底座6.5 m×2.6 m×0.6 m），热裂解时间12～19 h；配套减速机系统JZQ650，油气燃烧器3 个（产生不凝气后开启），天然气燃枪4个，规格RIELLO 40 FS20；鼓风机1 台，流量26 m3/min，升温速率25～35 ℃/h。

（2）油水冷凝回收装置。分气包1 座，规格Φ0.9 m×2.1 m；冷凝器1 套；循环水池1 座，规格5.0 m×2.5 m×1.3 m；重油罐1 个，规格Φ 0.7 m×1.5 m；配套重油泵流量5 m3/h，H=5 m；轻油罐1 个，总容积36 m3；轻油泵流量15 m3/h，H=5 m，功率为5.5 kW；油水回收率达到75%左右。

（3）烟气及不凝气净化装置。雾化塔1套，Φ1 m×3 m；雾化塔水泵YB2100L，功率为3 kW；引风机LSFO，流量为2 000～5 000 m3/h；水封系统2 套，规格Φ0.6 m×1.5 m。排放烟气中的SO2、NOX、烟尘均满足大气污染物综合排放标准。

3 运行效果及经济指标分析

该含油污泥处理工程于2019 年2 月底建成，2019年3月初开始调试运行，2019年8月进行了竣工环保验收。2019年3月至8月的残渣指标见表2。

表2 油泥残渣污染指标Tab.2 Pollution indicators of oily sludge residue

采用间歇热裂解工艺，热裂解平均时间为18～22 h，运行温度维持在400 ℃，累计处理含油污泥1.45×104t，最终油泥残渣平均石油类＜1.2‰，含水率0.95%，As 质量浓度为2.9 mg/L，Hg浓度为0.9 mg/L，Cu浓度为5.8 mg/L，Zn浓度为26.3 mg/L，Pb 浓度为3.8 mg/L，Cd 浓度为1 mg/L，Cr 浓度为3.3 mg/L，Ni 浓度量为9.5 mg/L，均满足DB23/T 1413—2010《油田含油污泥综合利用污染控制标准》标准要求，残渣可用于垫井场和通井路。

该工程总投资900万，含油污泥处理成本约为382～418 元/t（未计污水处理费用），其中动力费（主要是热裂解炉加热天然气费用和风机电费）250～270元/t，药剂费15～18元/t，人工费47～50元/t，机械使用费40～45元/t，设备折旧维修费用30～35元/t。

4 结论

对于高含油、高含水、物料复杂且指标波动大的含油污泥，间歇热裂解工艺具有较强适应性。热裂解后油泥残渣平均＜1.2‰，含水率0.95%，各项重金属指标均能够稳定达到标准要求，运行成本控制在382～418元/t，经济效益、环境效益显著。建议针对不同原料油泥，进一步优化运行参数，降低运行成本，同时热解后油泥残渣的用途[9-10]将是下一步重点研究方向。