论文部分内容阅读
在石油开采、原油运输及炼油厂废水处理过程中,产生大量的含油污泥,对环境造成严重污染。近年来,人们采用各种物理、化学和生物的方法对含油污泥综合治理进行了研究,并取得了很大的进展。其中,热解技术作为一种快捷、高效、无二次污染的资源化处理手段而备受关注。
本课题以新疆克拉玛依油田采油污泥为对象,采用热重分析方法研究了含油污泥的热解过程及其热解动力学,在此基础上,分别采用循环流化床热解反应器和固定卧式管炉对油泥进行热解技术研究,并通过IR、GC、元素分析对油泥和产物进行了性质和成分分析,且对剩余残渣进行了安全性和资源化评价。
热重实验结果表明,油泥热解主要经历了由室温~120℃的失水、120℃~360℃轻质组分挥发、360℃~460℃重组分快速热解和460℃到终温的缓慢失重四个阶段,热解过程基本符合一级动力学方程,升温速率由10℃/min提高到30℃/min,可使油泥的最大失重速率、失重速率峰值温度、升温终点的最大失重率都随之增加,表现在动力学上时,风干油泥表观活化能由37.7kJ/mol上升到42.4kJ/mol,碰撞频率因子也从2.718×1011S-1升高1.992×1012S-1,即提高油泥热解转化率的同时也影响了热解效率。
在循环流化床反应器中,研究油泥与煤的联合热解,考察油泥与煤混合干燥过程,混合物热解特性及热解温度、反应时间和热解载气对油泥热解效果的影响,结果表明,与煤混合后油泥的干燥速率明显加快,油泥与煤的混合物热解同样经历了与单独油泥热解过程类似的四个阶段;以氮气作为载气时通过单因子实验,油泥与煤的混合物热解的最佳条件为热解温度600℃,反应时间3min,此时油泥中石油烃回收率可达到75%,其中热解油占产物总质量的90%,气态产物只占10%。以热解气为载气的条件下,油产率由14.19%提高到14.71%,说明热解气能抑制油裂解成气体小分子。
在固定卧式管炉中以360℃和600℃两个热解温度研究油泥的热解,结果表明,两个温度下石油烃的回收率都能达到70%,在600℃下,固定床热解油泥需要5min,比循环流化床3min长;油泥剩余残渣中残余量在6.8%以下。通过分析,原始油泥中主要成分为饱和烃。随着热解温度的升高,回收油中不饱和烃含量增加。残渣的浸出液中重金属浓度都在《GB5085.3-1996》规定的浸出毒性鉴别浓度极限值以下,说明残渣中的重金属浸出率低,同时热解过程中缩合形成的焦炭残留在热解灰中,使其具有一定的吸附能力。
通过课题研究得出:油泥的热解性能较好,热解温度在600℃时,采用CFB和固定床都实现油泥的资源化利用,并且石油烃回收率在70%以上,在实际运行时,可通过提高物料的加热速度达到更好的处理效果,并且油泥经热解后的剩余残渣浸出毒性小,从而实现危险固废的无害化,因此,CFB和固定床技术对油泥热解都是经济的、可行的技术。