申請(qǐng)日2013.12.11
公開(kāi)(公告)日2015.09.09
IPC分類(lèi)號(hào)C02F1/04; C10G31/10; C02F11/14
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于除去結(jié)合水和非結(jié)合水的處理石油/粗污泥的方法，從而有助于回收約96wt%-100wt%范圍的非揮發(fā)物的游離產(chǎn)品烴以及渾濁度至少低于20NTU的非結(jié)合水。處理污泥的方法有助于回收幾乎約100%的溶劑以及約99wt%-100wt%范圍的全部結(jié)合水。該處理污泥的方法有助于回收約94wt%-99wt%范圍的游離水。該處理污泥的方法也有助于回收在所述方法中重復(fù)使用的溶劑。本發(fā)明進(jìn)一步公開(kāi)了一種處理包含水、固體、鹽以及含量小于10,000ppm的有限烴的廢油的方法，用于通過(guò)有效且經(jīng)濟(jì)可行的方式由其來(lái)回收有用的水。該處理廢油的方法能夠在90wt%-99wt%的范圍降低其渾濁度。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種處理污泥混合物的方法，所述污泥混合物中具有含結(jié)合水、非結(jié)合水、溶解和未溶解固體的烴類(lèi)，所述處理污泥混合物的方法包括以下步驟：
a) 在第一離心機(jī)中分離污泥混合物，污泥混合物分成不同的組分，所述第一離心機(jī)是間歇式離心機(jī)或多程離心機(jī)，所述離心機(jī)形成了粘稠烴層、廢油層和自由流動(dòng)烴層;
b) 在第一脫鹽機(jī)中使來(lái)自步驟a)的粘稠烴層脫鹽，任選地，接著在基于加熱的低揮發(fā)物汽提容器中對(duì)其處理以從其中除去低沸點(diǎn)液體烴的蒸汽;
c) 在第一冷凝器中冷凝來(lái)自步驟b)的低沸點(diǎn)液體烴的蒸汽以獲得低沸點(diǎn)液體烴以及水供使用;
d) 任選地在第二脫鹽機(jī)中將來(lái)自集團(tuán)收集中心的粗烴脫鹽，以獲得脫鹽的粗產(chǎn)品并除去含結(jié)合水的烴層，接著將含結(jié)合水的烴層與來(lái)自第一離心機(jī)的粘稠烴層相混合;
e) 在第三脫鹽機(jī)中將來(lái)自步驟a)的自由流動(dòng)烴層脫鹽以從其中完全除去鹽;
f) 在均化器中通過(guò)加入第一預(yù)定量的溶劑均化來(lái)自步驟b)的粘稠烴層，以形成無(wú)揮發(fā)物的非粘稠均化流;
g) 對(duì)來(lái)自步驟f)的非粘稠均化流進(jìn)行BTX和灰分測(cè)試，接著在攪拌器兼均化器中對(duì)其處理，從而根據(jù)BTX和灰分測(cè)試結(jié)果向其中加入第二預(yù)定量的溶劑;
h) 在第二離心機(jī)中分離來(lái)自步驟g)的非粘稠均化流以從其中分離結(jié)合水占主導(dǎo)的烴流、非結(jié)合水占主導(dǎo)的或無(wú)水的烴流和廢油;
i) 任選地，在熱絕緣沉降槽中處理來(lái)自步驟g)的非粘稠均化流以從其中除去無(wú)水的溶劑以及烴;
j) 在第一加熱容器中加熱非結(jié)合水占主導(dǎo)的或無(wú)水的烴流，從而任選地向其中加入預(yù)定量的游離水，所述第一加熱容器在第一預(yù)定溫度范圍運(yùn)行，從而其中形成第一殘留相和第一蒸汽相;
k) 在第二加熱容器于第二溫度范圍加熱來(lái)自步驟h)的結(jié)合水占主導(dǎo)的烴流，從而任選地向其中加入第三預(yù)定量的額外溶劑，第二加熱容器中形成第二殘留相和第二蒸汽相;
l) 在熱離心機(jī)中于第二預(yù)定溫度離心來(lái)自步驟j)的第一殘留相以獲得約96wt%-100wt%范圍的無(wú)揮發(fā)物的脫鹽產(chǎn)品烴以及非結(jié)合水，所述非結(jié)合水的渾濁度至少低于 20NTU;
m) 在第一加熱容器中處理來(lái)自步驟k)的第二殘留相;和
n)通過(guò)第二冷凝器冷凝來(lái)自步驟j)的第一蒸汽相以及來(lái)自步驟k)的第二蒸汽相以獲得幾乎100%的溶劑，結(jié)合水范圍約為99wt%-100wt%，其中通過(guò)整個(gè)工藝收集約94wt%-100wt%的游離水，溶劑在所述工藝中被重復(fù)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中第一離心機(jī)大幅降低了具有結(jié)合水的污泥混合物的總量，這有助于利用減少的費(fèi)用和時(shí)間在所述方法的下游工藝中進(jìn)一步處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中自由流動(dòng)烴層約41wt%，通常具有3,864ppm的水和0.88wt%的灰分，熱值為10,635 kcal/kg。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中粘稠烴層具有至少42.21wt%的水，通常具有8.61wt%的灰分，熱值為5,210 kcal/kg。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中，第一離心機(jī)通過(guò)延長(zhǎng)污泥的停留時(shí)間段增強(qiáng)了污泥中存在的組分間的分離，從而逐漸改變了粘稠烴層后面能夠收集廢油的間歇式離心機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中第一脫鹽機(jī)、第二脫鹽機(jī)和第三脫鹽機(jī)保留來(lái)自不同過(guò)程流的烴質(zhì)量，從而提高了其商業(yè)價(jià)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中，第一脫鹽機(jī)、第二脫鹽機(jī)和第三脫鹽機(jī)防止相同工藝不必要的重復(fù)，這些工藝在集團(tuán)收集中心進(jìn)行，用于從原油中除去結(jié)合水和非結(jié)合水以在原油脫鹽后再次進(jìn)入煉油廠。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中，第一脫鹽機(jī)、第二脫鹽機(jī)和第三脫鹽機(jī)防止在煉油廠中水進(jìn)入到不同產(chǎn)品烴蒸汽中，從而防止污泥聚集在所述工藝的下游和煉油廠之后使用的容器中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中，第一脫鹽機(jī)、第二脫鹽機(jī)和第三脫鹽機(jī)允許集團(tuán)收集中心去分配無(wú)鹽的原油并不必要擔(dān)心含結(jié)合水的原油的處置或處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中，第一脫鹽機(jī)、第二脫鹽機(jī)和第三脫鹽機(jī)防止了輸送期間管線和儲(chǔ)罐腐蝕的可能。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中，基于加熱的汽提容器從粘稠烴層中分離低揮發(fā)物，以防止在所述方法的下游除去結(jié)合水與溶劑期間共蒸餾低揮發(fā)物和溶劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中從烴層中除去結(jié)合水能夠從其中除去重金屬、灰分和鹽，以有效改善商業(yè)價(jià)值。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中BTX和灰分測(cè)試有助于確定在所述方法中加入的溶劑的最佳數(shù)量。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中考慮到粘度，所述溶劑降低了粘度以從非粘稠均化流的最頂層中除去結(jié)合水。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中所述溶劑有助于均化污泥，這反過(guò)來(lái)有助于取樣和準(zhǔn)確確定水和灰分含量。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中在所述方法中僅僅在烴的粘稠部分加入溶劑，這大體上降低了所述方法中溶劑的總體使用。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中溶劑選自由苯、甲苯，二甲苯以及相似的水的共沸物組成的組中。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的處理污泥混合物的方法，其中所述溶劑從最頂層除去結(jié)合水，并對(duì)所述最高層中產(chǎn)品烴流產(chǎn)生最小可能的熱損失。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中溶劑流和第二離心機(jī)在室溫下從粘稠烴層交替地除去主要的結(jié)合水。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中溶劑降低了結(jié)合水的沸點(diǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中為了完全除去結(jié)合水，溶劑的加入量范圍約為污泥中水存在量的1.8-100倍。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中為了在最低溫度完全除去結(jié)合水，保留溶劑使得溶劑與烴的重量比最小范圍為2.00-6.00。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中第一加熱容器的第一預(yù)定溫度范圍約90-105℃。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中，熱離心機(jī)的溫度范圍約為80-94℃。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中，熱離心機(jī)是熱沉降槽，其保證充分降低烴的粘稠度，因此使其中的游離水經(jīng)過(guò)一段預(yù)定時(shí)間后沉降。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的處理廢油的方法，其中，所述熱沉降槽在高壓下運(yùn)行以增加運(yùn)行溫度范圍，供進(jìn)一步降低烴的粘稠度，從而有助于更快地除去游離水而不導(dǎo)致其中的水沸騰。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中，第二加熱容器優(yōu)選是多效蒸發(fā)器，優(yōu)選具有熱蒸汽的再壓縮，以避免產(chǎn)品烴流的熱裂解。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中第二加熱容器包括消泡器和夾帶物分離器，以避免冷凝液中的烴夾帶。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中第一加熱容器包括消泡器和夾帶物分離器，以避免冷凝液中的烴夾帶。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中第二加熱容器保持加熱的控制速率，具有剩余溶劑與脫水的烴的最佳比例，以從烴中完全除去結(jié)合水。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中獲得的結(jié)合水是高質(zhì)量的可用水，它需要最小的處理以被用作飲用水。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理污泥混合物的方法，其中第一和第二加熱容器具有廢熱以降低所述方法中的能量成本。
33.一種預(yù)處理廢油的方法，所述廢油含有水、固體、鹽和烴，它們的含量大于10,000ppm且含有或不含有結(jié)合水，所述預(yù)處理廢油的方法包括如下步驟：
a)在第一沉降槽中供給廢油進(jìn)行相分離，從而形成含有或不含有鹽的基本上無(wú)非結(jié)合水的烴層、水占主導(dǎo)的烴層以及烴含量小于10,000ppm的廢油層;
b)在第二沉降槽中通過(guò)向其中加入預(yù)定量的明礬來(lái)處理水占主導(dǎo)的層，第二沉降槽形成基本上無(wú)非結(jié)合水的烴層、凝膠狀的含油層和烴含量小于10,000ppm的含明礬廢油;
c)任選地，在第三離心機(jī)中通過(guò)向其中加入預(yù)定量的溶劑，將來(lái)自步驟b)的凝膠狀含油層分離，所述第三離心機(jī)形成含明礬的溶劑層以及涂覆烴的固體，含明礬的溶劑層在所述方法中加入到第一加熱容器中。
34.一種處理廢油的方法，所述廢油含有水、固體、鹽和有限的烴，其含量小于10,000ppm且含有或不含有結(jié)合水，所述處理廢油的方法包括如下步驟：
a) 通過(guò)第四離心機(jī)離心廢油以通過(guò)連接薄頂層中存在的大部分油而獲得低渾濁度的廢油;
b) 在高速剪切力混合器通過(guò)加入溶劑處理來(lái)自步驟a)的上述廢油以形成混合物，接著在第五離心機(jī)中離心，以獲得水主導(dǎo)的烴層以及溶劑占主導(dǎo)的烴層;
c) 針對(duì)溶劑占主導(dǎo)的烴層中的結(jié)合水對(duì)來(lái)自步驟b)的溶劑占主導(dǎo)的烴層進(jìn)行BTX和灰分測(cè)試，接著在第三加熱容器和第四加熱容器中對(duì)其進(jìn)行熱處理，所述第三容器中加入有預(yù)定量的溶劑，所述第四加熱容器中加入有預(yù)定量的游離水，第三加熱容器和第四加熱容器從液相中分離氣相，氣相中具有全部剩余的溶劑和部分游離水，液相中具有烴，所述烴含有限的固體、有限的鹽，游離水和明礬;
d) 通過(guò)在預(yù)定溫度運(yùn)行的第六離心機(jī)分離來(lái)自步驟c)的液相，以將產(chǎn)品烴層與水層分離開(kāi)，水層中具有有限的鹽、有限的固體和明礬;
e) 通過(guò)第一反向滲透裝置處理來(lái)自步驟d)的水層以由其獲得供使用的水和廢棄流;
f) 通過(guò)第三冷凝器對(duì)來(lái)自步驟c)的氣相冷凝以獲得高速剪切力混合器中重復(fù)使用的溶劑和供使用的水;
g) 在第五加熱容器中對(duì)來(lái)自步驟b)的水占主導(dǎo)的烴層進(jìn)行加熱，以分離溶劑蒸汽，接著在第三冷凝器中對(duì)所述溶劑蒸汽冷凝以獲得供重復(fù)使用的溶劑和供使用的水，第五加熱容器生成基本上低渾濁度的液相，所述液相具有剩余的水、有限的烴、鹽和固體;
h) 在沉降槽中處理來(lái)自步驟g)的液相，接著向其中添加預(yù)定量的明礬，所述沉降槽中形成水占主導(dǎo)的明礬層和凝膠含油層;
i) 在過(guò)濾單元中對(duì)來(lái)自步驟h)的水占主導(dǎo)的明礬層進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾單元將水占主導(dǎo)的明礬層分離成過(guò)濾液流和剩余物流，過(guò)濾液流中具有水、明礬和鹽，剩余物流中具有濕的固體，包含微量的烴、鹽和明礬;
j) 在第二反向滲透裝置中處理來(lái)自步驟i)的過(guò)濾液流以由其回收可用的水;
k) 將來(lái)自步驟i)的剩余物流與凝膠含油層混合，接著在第一熱干燥器中對(duì)其干燥以獲得含有烴、明礬、固體和鹽的粘稠液體;
l) 在攪拌器兼脫油單元中通過(guò)向其中加入預(yù)定的溶劑來(lái)攪拌來(lái)自步驟k)的粘稠液體，接著通過(guò)第七離心機(jī)對(duì)其處理以獲得水層、濾餅層和溶劑層，因而向其中加入水，水層中具有明礬、鹽和有限的溶劑，濾餅層中具有含溶劑、有限的鹽和有限的明礬的脫油固體濾餅;
m) 在第六加熱容器中處理來(lái)自步驟l)的水層以獲得溶劑和水的蒸汽，接著通過(guò)第四冷凝器對(duì)其處理以獲得供重復(fù)使用的溶劑和供使用的水或者在所述方法中進(jìn)一步處理;
n) 在第四加熱容器中處理來(lái)自步驟l)的溶劑層以由其回收溶劑;和
o) 在第二熱干燥器中處理來(lái)自步驟l)的濾餅層以通過(guò)冷凝器回收溶劑，第二熱干燥器生成干的脫油固體，其具有微量的明礬和鹽。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中第三加熱容器優(yōu)選是多效蒸發(fā)器，其優(yōu)選具有熱蒸汽壓縮，適用于避免產(chǎn)品烴的熱裂解。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中第三加熱容器的溫度范圍約70-150℃。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中第四加熱容器的溫度范圍約90-105℃。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中第五加熱容器的溫度范圍約90-105℃。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中第六離心機(jī)是熱離心機(jī)，其溫度范圍約80-94℃。
40.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中第六離心機(jī)是熱沉降槽，其溫度范圍約80-94℃。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的處理廢油的方法，其中熱沉降槽在高壓下運(yùn)行，使得運(yùn)行溫度進(jìn)一步增加以降低烴的粘度，用于更快除去游離水而不導(dǎo)致其中存在的水沸騰。
42.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中BTX和灰分測(cè)試有助于確定所述方法中加入的溶劑數(shù)量。
43.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中溶劑選自由苯、甲苯、二甲苯和其他水的共沸物組成的組中。
44.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中第一熱干燥器的溫度約108℃。
45.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中第一反向滲透裝置除去明礬、鹽和固體以生成可用質(zhì)量的水。
46.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中第六加熱容器是蒸發(fā)器。
47.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中第六加熱容器的溫度范圍為約90-105℃。
48.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中第二熱干燥器的溫度約200℃。
49.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中第三離心機(jī)有助于將溶劑和烴層以及凝膠含油層與廢油快速分離。
50.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中在第二沉降槽中加入明礬中和表面電荷，它有助于通過(guò)絮凝和形成凝膠含油層快速分離烴。
51.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中，第四離心機(jī)為多程離心機(jī)，其降低廢油的渾濁度數(shù)值到一有限值，超出該有限值離心機(jī)不能產(chǎn)生任何進(jìn)一步的數(shù)值增加，原因是分散油滴的尺寸變化變得更窄，分散油滴的分布密度隨著平均游離路徑的增加而下降，隨著相之間極小的密度差，許多剩余的液滴帶電。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的處理廢油的方法，其中當(dāng)廢油的起始渾濁度極高時(shí)，第四離心機(jī)的空隙值變大。
53.根據(jù)權(quán)利要求51所述的處理廢油的方法，其中當(dāng)?shù)谒碾x心機(jī)達(dá)到其限制值時(shí)，通過(guò)高剪切力混合器加入溶劑。
54.根據(jù)權(quán)利要求51所述的處理廢油的方法，其中通過(guò)引起液滴尺寸大的改變以及通過(guò)增加液滴的分布密度和增加油與水的密度差，溶劑的添加提高了離心機(jī)的運(yùn)行范圍。
55.根據(jù)權(quán)利要求51所述的處理廢油的方法，其中在加入溶劑后第四離心機(jī)再次達(dá)到限值，在那時(shí)其中存在的剩余溶劑與游離水沸騰出來(lái)，溫度范圍約90℃-99℃。
56.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中，當(dāng)廢油的渾濁度低于90NTU時(shí)在第三沉降槽中加入明礬以對(duì)最細(xì)小的烴液滴放電并將其絮凝，從而降低渾濁度90%-99%。
57.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中，加入明礬沉降本身是慢過(guò)程，但它可通過(guò)施加加熱來(lái)加快，因此明礬處理的有效性依賴(lài)于溫度和時(shí)間。
58.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中，過(guò)濾單元將廢油的渾濁度降低到低于1NTU。
59.根據(jù)權(quán)利要求34所述的處理廢油的方法，其中，過(guò)濾單元的有效性大體上取決于過(guò)濾單元的過(guò)濾介質(zhì)的孔徑和廢油中存在的烴的性質(zhì)。
60.一種處理污泥混合物，包括分離的方法，所述方法包括以下步驟：
在離心機(jī)中分離包含烴、結(jié)合水和非結(jié)合水、鹽以及固體的污泥，以通過(guò)增加污泥在離心機(jī)中的停留時(shí)間破壞所存在組分之間的結(jié)合，從而形成具有結(jié)合水、鹽和固體的粘稠烴層，具有有限鹽和固體的自由流動(dòng)烴層以及具有有限固體和鹽的游離水層，所述離心機(jī)通過(guò)緩慢增加其每分鐘的轉(zhuǎn)速?gòu)碾x心機(jī)中的背部向中部重新定位粘稠烴層，所述離心機(jī)緩慢減小容器垂直軸與其水平面之間的角度，從而逐漸減小角度但不允許所述角度變?yōu)?°。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的處理方法，其中具有結(jié)合水的污泥混合物的數(shù)量減少，從而節(jié)省了進(jìn)一步的處理成本和時(shí)間。
62.根據(jù)權(quán)利要求60所述的處理方法，其中離心機(jī)本身給出了大量可售的產(chǎn)品烴，即自由流動(dòng)的烴。
63.一種利用離心機(jī)和溶劑的組合效果處理污泥混合物的方法，所述污泥混合物中包含結(jié)合水和非結(jié)合水、鹽和固體，所述處理方法包括以下步驟：
a) 在來(lái)自步驟a)的粘稠烴層中加入預(yù)定量的溶劑，接著將其混合，所述溶劑降低了粘稠烴層的粘度;
b) 在離心機(jī)中離心來(lái)自步驟a)的溶劑占主導(dǎo)的粘稠烴層以獲得溶劑和烴的大面積層，包含烴和結(jié)合水的層以及游離水層，所述離心機(jī)具有延長(zhǎng)的停留時(shí)間以便其中得到更少的具有結(jié)合水的污泥;
c) 處理步驟b)中溶劑和烴的大面積層，用于通過(guò)在大氣壓下于90℃-99℃的溫度范圍通過(guò)沸騰游離水來(lái)回收溶劑。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的處理方法，其中具有結(jié)合水的污泥混合物的質(zhì)量降低，從而節(jié)省了進(jìn)一步處理的成本和時(shí)間。
65.根據(jù)權(quán)利要求63所述的處理方法，其中該離心機(jī)產(chǎn)生了額外數(shù)量的可售產(chǎn)品烴即自由流動(dòng)的烴。
說(shuō)明書(shū)
原油、污泥和乳狀液的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及石油/粗污泥、乳狀液和廢油的處理方法。更具體地說(shuō)， 本發(fā)明涉及一種從包含烴、結(jié)合水、非結(jié)合水、溶解和不溶解固體的石 油/粗污泥、乳狀液和廢油中除去結(jié)合水和非結(jié)合水的方法，以將其變成 不同純度的可售流體，特別地，該方法不局限于石油工業(yè)。
背景技術(shù)
石油原油從油井中出來(lái)，總是具有水、溶解和不溶解的固體和部分 含有結(jié)合水和非結(jié)合水的含硫化合物。該石油原油之后在石油企業(yè)的集 團(tuán)收集中心(下文稱(chēng)GCC)處理，其中，首先，石油原油脫硫，然后除 去非結(jié)合水以及不溶解的固體。然而，GCC不能除去結(jié)合水和溶解固體， 除非在使用破乳劑的情況下。據(jù)推測(cè)，因?yàn)樵兔擕}導(dǎo)致了額外形成具 有結(jié)合水的乳狀液，因此具有結(jié)合水的原油被運(yùn)送至油井。
在將原油送至煉油廠之前，特別要求GCC從原油中除去硫及大部分 不溶解固體，并除去全部的水，以降低原油含油污水含量至低于 5000ppm。除去水的方法主要包括使原油沉降在沉降池中，其中形成了頂 層、中間層和底層。頂層包含純?cè)�，它們將被運(yùn)送至煉油廠進(jìn)行進(jìn)一 步的處理。中間層包括含水乳狀液，其將被運(yùn)送其至槽，在那里對(duì)其加 熱，經(jīng)受高電壓振蕩電場(chǎng)，并任選使用破乳劑，其中的目的是以最短的 時(shí)間除去最多的水。底層通常包含具有不溶解固體的含油污水，其被稱(chēng) 為廢油。作為一種污染物，通常通過(guò)管線將廢油運(yùn)送至廢棄的油井中存 儲(chǔ)。
在煉油廠，原油的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和煉制大多數(shù)會(huì)制造污泥。污 泥通常是一種油、水和固體緊密保持黏性的乳狀液，其中固體含量可以 寬泛地變化。每當(dāng)油和水混合并攪拌時(shí)，就形成了污泥。在煉油廠，污 泥也形成在脫鹽設(shè)備中，其中用清水清洗原油以除去堿，其已經(jīng)浸入海 水。此外，污泥產(chǎn)生在氫化裂解裝置、原油儲(chǔ)罐、廢油和API分離裝置 等中。通常情況下，每噸原油產(chǎn)生1.6kg污泥。按照1992年美國(guó)環(huán)保局 的報(bào)告，通過(guò)大型煉油廠，每年每個(gè)大煉油廠不可避免地產(chǎn)生大約30， 000噸油泥廢流。超過(guò)80%的污泥屬于環(huán)保局危險(xiǎn)廢物號(hào)F037和F038。 在印度，每年產(chǎn)生超過(guò)2.62億噸(lac tonnes)污泥。
當(dāng)通過(guò)傳送泵劇烈攪拌/剪切原油中的水時(shí)，污泥也會(huì)形成。由于污 泥比輕油重，它很容易沉淀在船舶荷載的底部，當(dāng)在煉油廠泵出原油時(shí)， 需要從船舶中除去。除此之外，還具有槽污泥，其是固體層，隨著時(shí)間 積聚在船舶底部，并每5年左右除去一次。通常，60-M槽排出10億噸 (1,000MT)材料。該材料的約85%至90%形成重?zé)N，像石蠟、瀝青、 微晶蠟等。通常，使用高壓水噴射除去這種材料。污泥也產(chǎn)生在后期煉 油操作中。當(dāng)重質(zhì)液體燃料如LSHS或高爐燃油通過(guò)低速DG組件用于 發(fā)電時(shí)，形成了0.5wt%～1wt%的污泥。這些DG組件既可以基于陸地 也可以基于海洋。污泥也產(chǎn)生于廢油再生工廠中。污泥的形成是全世界 的一個(gè)大問(wèn)題。
例如，德士古(2001年被雪佛龍收購(gòu))，在1964年至1990年的鉆 井作業(yè)后，將七百億升有毒石油污泥池遺棄在厄瓜多爾亞馬遜雨林，而 沒(méi)有任何的補(bǔ)救措施。這種污泥本身來(lái)自鉆井作業(yè)，而不是來(lái)自生產(chǎn)。 雪佛龍擁有處理污泥的專(zhuān)利技術(shù)，如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,689,155中公開(kāi)的。然 而，污泥仍然被倒入當(dāng)?shù)厝速?lài)以飲用、洗澡和釣魚(yú)的小溪和河流中。人 們已經(jīng)挖掘了超過(guò)900個(gè)露天的、未覆蓋的廢坑，這些廢坑仍然滲漏毒 素到地下。這種污泥含有像苯和多環(huán)芳烴的化學(xué)品。更糟糕的是，這種 傾倒是有意為之的，為了簡(jiǎn)單行事并節(jié)約成本(每桶油節(jié)省大約3美元)。 該公司節(jié)省了13.2億美元，但它導(dǎo)致了30,000厄瓜多爾人受苦，他們中 的1400人死亡。到2080年，這可能會(huì)導(dǎo)致10,000以上的死亡人數(shù)。
以厄瓜多爾熱帶雨林的東部地區(qū)為例，這里曾經(jīng)供養(yǎng)30,000人，但 土地本身已經(jīng)成為有毒的，且水系統(tǒng)也被污染。幾乎任何一種來(lái)自這個(gè) 地區(qū)的食物都是不安全的食品，無(wú)論是人工養(yǎng)殖、馴化的、野外捕獲的 或是在水中的食物。當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社區(qū)已經(jīng)崩潰。十八年前，當(dāng)?shù)厝颂崞?集體訴訟。損害賠償被評(píng)估為273億美元，當(dāng)?shù)厝粟A得了訴訟，雪佛龍 公司被要求支付180億美元。雪佛龍沒(méi)有為這一環(huán)境災(zāi)難承擔(dān)責(zé)任并進(jìn) 行償付，而是拒絕支付，并展開(kāi)前所未有的公關(guān)和游說(shuō)活動(dòng)，以避免不 得不收拾殘局。
以PDVSA為例，委內(nèi)瑞拉國(guó)營(yíng)石油公司。1999年8月，它在環(huán)境 責(zé)任上被處以15億美元。除其他事項(xiàng)外，其被要求清理含有來(lái)自油井的 受污染的污泥的15,000個(gè)油坑。僅憑這一點(diǎn)就花費(fèi)了公司十億美元。迫 于來(lái)自法庭的壓力，傳統(tǒng)上忽視環(huán)境的該公司目前已經(jīng)開(kāi)始清理行動(dòng)并 承諾將環(huán)保作為其最高目標(biāo)。
以俄羅斯為例，其每年產(chǎn)生超過(guò)300萬(wàn)噸的石油污泥，超過(guò)33%的 污泥來(lái)自油井。俄羅斯石油和天然氣工業(yè)是該國(guó)工業(yè)廢物積累的第三大 貢獻(xiàn)者。俄羅斯擁有7,000個(gè)廢棄的油井。它擁有416,000公里的輸油管 線，輸油管線經(jīng)常因腐蝕而損壞。每年俄羅斯面臨50,000至60,000起管 線相關(guān)事故，導(dǎo)致1500萬(wàn)噸石油在自動(dòng)阻流機(jī)制得到激活之前泄漏。約 30%流入河流和湖泊，即每年400至500萬(wàn)噸。1994年，僅在科米，一 次管線相關(guān)事故，就泄漏了10萬(wàn)噸石油。1993年在塔崗(Tyagan)的秋 明地區(qū)，一次管線相關(guān)事故導(dǎo)致了42萬(wàn)噸石油泄漏。俄羅斯擁有容納百 萬(wàn)噸污泥的瀉湖。西西伯利亞擁有超過(guò)300萬(wàn)噸污水。韃靼斯坦擁有超 過(guò)250萬(wàn)噸污水。巴什科爾托斯坦擁有700個(gè)瀉湖，具有200萬(wàn)噸污泥。 由于土地便宜，在瀉湖中污泥的存儲(chǔ)根據(jù)位置每噸花費(fèi)20至40美元。 它們?nèi)紵舜蟛糠治勰�，造成廣泛的空氣污染。俄羅斯擁有總產(chǎn)能為 30,000萬(wàn)噸的27個(gè)煉油廠。在薩拉托夫煉油廠，瀉湖覆蓋超過(guò)150公頃。 其地下水中的油含量為每升7.2克。僅美國(guó)公司目前在俄羅斯提供污泥處 理服務(wù)，價(jià)值每年超過(guò)9,000萬(wàn)美元。俄羅斯支付28至360美元以處理 一噸污泥，而這取決于該地區(qū)離城市多遠(yuǎn)和使用的技術(shù)和設(shè)備的種類(lèi)。
俄羅斯用外國(guó)零部件定制的常規(guī)污泥處理系統(tǒng)的成本在500萬(wàn)美元 以上。這些大多數(shù)是基于沉降槽、離心機(jī)和潷析器的破乳裝置。在駁船 和泵中使用從其中脫脂的油。他們還利用生物修復(fù)和焚燒爐。合并使用 破乳與生物修復(fù)，他們每噸支付160至200美元。對(duì)于像超聲處理的創(chuàng) 新技術(shù)，他們每噸支付300美元。
由于污泥很難處理掉，直到最近，煉油廠都將污泥傾倒在槽、水池 和瀉湖中。大多數(shù)在發(fā)展中和欠發(fā)達(dá)國(guó)家的煉油廠即使到今日仍然如此。 通常，這種瀉湖占地面積為4公頃，并且含有12至16萬(wàn)噸污泥。其中 多個(gè)瀉湖自1896年就含有污泥。在這種老瀉湖中的污泥被稱(chēng)為“風(fēng)化泥”， 隨著時(shí)間的增加，它們往往會(huì)均質(zhì)化。
在發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)，禁止在水池或?yàn)a湖中再存儲(chǔ)污泥，除非它們襯 有非滲透性材料。即使這樣也是被強(qiáng)烈反對(duì)的。那是因?yàn)閷?duì)周?chē)耐寥?和地下水有不利影響。揮發(fā)物的蒸發(fā)也會(huì)產(chǎn)生過(guò)于強(qiáng)烈的氣味和空氣污 染。
1980年，美國(guó)國(guó)會(huì)頒布了《綜合環(huán)境反應(yīng)、賠償與責(zé)任法案》。這 產(chǎn)生了一種化工及石油營(yíng)業(yè)稅，由此籌集的資金進(jìn)入稱(chēng)為超級(jí)基金的大 型信托。那筆資金用于支付所有危險(xiǎn)廢物處理和漏油點(diǎn)的清理，像石油 污泥瀉湖。1995年行業(yè)稅過(guò)期。但是超級(jí)基金計(jì)劃繼續(xù)進(jìn)行。現(xiàn)在，資 金是從一般稅收收入撥款資助它。美國(guó)環(huán)保局負(fù)責(zé)該基金與各個(gè)州的合 作。
最近，污泥池和瀉湖的清理已經(jīng)成為一種利潤(rùn)豐厚的商業(yè)業(yè)務(wù)。煉 油廠熱衷于從污泥中回收油。即便這是不可能的，他們也熱衷于提取它 的能量。當(dāng)即便那樣也不可能時(shí)，他們?cè)噲D以最低成本將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害 物質(zhì)。在本領(lǐng)域可以看到使用多種技術(shù)清理污泥的各種嘗試。
現(xiàn)有技術(shù)中可以見(jiàn)到破乳劑/化合物的使用，以用于破碎污泥。例如， Norman Kevin，Elk Point的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN101786776，公開(kāi)了一種深 度處理工藝，其中將含油污泥引入調(diào)節(jié)池，然后通入熱水，隨后攪拌， 提高含油污泥的流動(dòng)性。進(jìn)一步在旋流脫鹽設(shè)備中處理污泥并送入到調(diào) 質(zhì)罐中，在那里加入預(yù)定量的破乳劑，然后在合適的溫度下破乳。此外， Baxa J的名稱(chēng)為“Oil dehydration and desalting-by adding distillation slops and de-emulsifying vacuum distillation”的捷克斯洛伐克專(zhuān)利文件 CS8702260-A也公開(kāi)了破乳劑的使用。
史密斯和勒芙萊斯公司(M/s.Smith&Loveless Inc.)用化學(xué)品和曝 氣處理煉油污泥。來(lái)自荷蘭的萊恩技術(shù)石化公司(M/s.Lenntech Petrochemical Company)使用化學(xué)品、溶劑萃取、膜、過(guò)濾、浮選、絮 凝、反滲透等回收油。烏克蘭美國(guó)合資企業(yè)油回收公司(M/s.Reverse Oil) 自1996年以來(lái)使用大量化學(xué)品清除“Ukrtatnafta”污泥池，僅僅是為了盡 量減少對(duì)環(huán)境的不利影響。然而，使用化學(xué)品或破乳劑破碎污泥并不總 是100%對(duì)分離起作用。此外，破乳劑的使用不宜在煉油廠內(nèi)繼續(xù)使用， 除非回收的油主要不含水。
另外，現(xiàn)有技術(shù)中也可見(jiàn)到用溶劑加熱污泥的技術(shù)，優(yōu)選使用共沸 溶劑混合物。例如，Bereznikov Anatoli的德國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)DE19936474提 供了含油污泥的分離，是通過(guò)用溶劑加熱并回收溶劑產(chǎn)生的，使用溶劑 (例如甲苯)形成了一種具有水性組分的多相共沸混合物。穩(wěn)步混合混合 物得到漿料，然后將其加熱至其沸點(diǎn)。冷凝飽和蒸汽，除去水性組分和 固體殘余物，持續(xù)這樣以通過(guò)控制溫度上升完成水分離。此外，Richter Gedeon Vegyeszet的西班牙專(zhuān)利文獻(xiàn)ES2047129T3公開(kāi)了采用共沸蒸餾 的脫水工藝，更具體地，它涉及一種使用連續(xù)共沸蒸餾使物質(zhì)或混合物 (主要是冷凝反應(yīng)的混合物)劇烈脫水的工藝(例如，直接酯化、直接 乙縮醛形成、直接縮酮形成)。此外，Dynamit Nobel Ag的美國(guó)專(zhuān)利文 獻(xiàn)US3669847A公開(kāi)了一種用于從工業(yè)工藝廢水中分離蒸汽揮發(fā)性有機(jī) 溶劑的工藝。其中通過(guò)將工藝廢水與蒸汽充分混合，從工藝廢水中除去 蒸汽揮發(fā)性有機(jī)溶劑，以形成共沸蒸汽混合物，從所得的蒸汽和水混合 物中回收共沸蒸汽混合物，并冷凝所述共沸蒸汽混合物。
像M/s.CEVA國(guó)際公司和M/s.E&I技術(shù)公司等公司通過(guò)離心污 泥回收油。與M/S.石油廢物服務(wù)公司(Petro-Waste Services Inc.)(PWS) 的協(xié)作中，CEVA提供了2種尺寸的設(shè)備。一種每天處理200噸污泥， 而另外一種每天處理475噸污泥。其中一些是移動(dòng)設(shè)備。通常，當(dāng)不可 能分解污泥的時(shí)候，煉油廠就焚燒污泥。由于含水量高，經(jīng)常用補(bǔ)充液 體燃料支持燃燒。M/s.W.N.Best公司制造了焚燒系統(tǒng)，用于每小時(shí)處 理0.38至26.5噸石油污泥。許多現(xiàn)代煉油廠將其污泥傾倒在焦化廠，在 那里回收部分燃料。因此，他們不產(chǎn)生污泥。通過(guò)不生成污泥預(yù)防污染 被認(rèn)為是最有益的。他們創(chuàng)造了所謂的石油焦。然而，焦?fàn)t廠產(chǎn)生高硫 含量。
然而，生物修復(fù)是主要趨勢(shì)。這里污泥與土壤均勻混合，使得其總 烴含量限制在約3wt%。然后土壤中天然存在的細(xì)菌經(jīng)過(guò)幾年的時(shí)間將烴 降解為二氧化碳和水。為了加速這一過(guò)程，人們?cè)黾恿丝諝�，濕氣和養(yǎng) 分的供給到土壤中。為了增加養(yǎng)分，提供氮和磷基肥料。一定密度和品 種的細(xì)菌也有幫助。有了所有這些，人們?cè)噲D在一年內(nèi)實(shí)現(xiàn)土壤中烴的 顯著減少。這個(gè)過(guò)程也被稱(chēng)為“土地農(nóng)業(yè)”，由于人們把污泥摻入土地， 以期通過(guò)細(xì)菌作用的緩慢過(guò)程實(shí)現(xiàn)污泥最終處理。
生物堆積法是在這一領(lǐng)域中的進(jìn)一步改進(jìn)，在其中，均質(zhì)污泥和土 壤混合物連同木屑一起置于天然粘土防滲基層上，以增強(qiáng)滲透性。將多 孔管連接至風(fēng)機(jī)或真空泵，以曝氣堆積層。為了均勻加入水和養(yǎng)分，納 入滲濾液收集系統(tǒng)。
在全球范圍內(nèi)，M/s.Biogenie公司，M/s.Envirosoil Services有限公 司和M/s.Willacy Oil Services有限公司都活躍在這一領(lǐng)域。Envirosoil的 LTTD工藝用工廠中的污泥處理土壤，一旦土壤中烴含量降至低于15 ppm的可接受水平，則將土壤轉(zhuǎn)移到土地上。Willacy在中東和土耳其非 �；钴S。
在印度，M/s.Tata Energy Research Institute(TERI)公司用了七年時(shí)間 發(fā)展“Oilzapper”。那是一種從5種細(xì)菌中培養(yǎng)的有效菌群，分離，并固 定在粉狀玉米芯上。它可以在一年之內(nèi)有效降解基于油的烴。這種技術(shù) 訣竅已被轉(zhuǎn)移至海得拉巴的M/S.施拉姆生物科技有限公司和孟買(mǎi)的M/ S.巴拉特石油公司有限公司。Oilzapper在過(guò)去兩年內(nèi)已經(jīng)在印度成功降 解了超過(guò)10,000噸石油污泥。在全球范圍內(nèi)，每噸污泥的生物修復(fù)成本 在73至641美元。
然而，即使是生物修復(fù)技術(shù)也具有一定的局限性。首先，生物修復(fù) 過(guò)程導(dǎo)致了全部有價(jià)值烴的損失，這是人們非常不期望的。第二，生物 修復(fù)過(guò)程費(fèi)用高，并且了在垃圾處理過(guò)程上消耗大量時(shí)間。此外，由于 生物修復(fù)處理后得到的產(chǎn)品是無(wú)用的，修復(fù)后得到的產(chǎn)品不能變廢為寶。
另一個(gè)致命的污染物是廢油，其通常是含有固體和鹽的含油污水。 在將廢油運(yùn)送至煉油廠之前，這種水在集團(tuán)收集中心(GGC)進(jìn)行處理。 廢油也產(chǎn)生于煉油廠，其中為了脫鹽，在原油中加入淡水，并使用與GCC 相同的設(shè)備除去廢油，從而增加了不必要的成本。此外，除了污染廢油 的產(chǎn)生，在這個(gè)過(guò)程中損失了大量的烴。
這種作為污染物的水通常返回進(jìn)行存儲(chǔ)，其中除了增加運(yùn)輸成本， 用于通過(guò)管線排出海水中的腐蝕性水之外，存儲(chǔ)的腐蝕性水可能泄露。 廢油對(duì)環(huán)境也有很大的影響，它會(huì)污染海水，從而影響海洋生物。此外， 雖然廢油是油和水的一種寶貴資源，但是其是一種經(jīng)常被忽視的主要資 源。
例如，俄羅斯具有超過(guò)4,16,000公里的管線，其經(jīng)常因腐蝕而受損， 造成50-60,000例管線有關(guān)的事故，從而導(dǎo)致數(shù)百萬(wàn)噸石油在自動(dòng)阻流機(jī) 制得到激活之前泄漏。大約30%的油進(jìn)入河流和湖泊，從而產(chǎn)生了廢油。 1993年，在塔崗(Tyagan)的秋明地區(qū)，單根管線相關(guān)事故導(dǎo)致了42 萬(wàn)噸石油的泄漏。1994年，僅在科米，單管線泄漏，就泄漏了10萬(wàn)噸石 油。
廢油甚至來(lái)自于油污設(shè)備的清理，包括石油運(yùn)輸船的清理。即使在 除了石油行業(yè)以外的行業(yè)，油用作冷卻劑或用于潤(rùn)滑的行業(yè)也產(chǎn)生了廢 油。
常規(guī)離心技術(shù)用于廢油的處理。例如，Meiken Bernard的題為 “Recovery of water,gasoline,heavy oils,and solids from slop oils or oil emulsions”的德國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)DE4205885，公開(kāi)了用于廢油/乳狀液離心的 兩相潷析器的使用，其中在由加熱器、塔和泵形成的加熱電路中加熱廢 油至105℃至135℃。然后從塔的頂部抽出氣體和蒸汽，并且從該塔的底 部，取出加熱的廢油液，冷卻，并在兩相潷析器中分離為離心的清潔油 相和固相。此外，俄羅斯的專(zhuān)利文獻(xiàn)RU2217476教導(dǎo)了含油礦泥提煉和 從其中提取烴用于煉制液體和膏狀油性礦泥的工藝，特別是海底沉淀物， 抗油-水乳劑，含有少量機(jī)械雜質(zhì)的中間層。該方法包括用石油稀釋油性 礦泥，加熱，并在三相沉降式離心機(jī)中分離石油，水和機(jī)械雜質(zhì)的濃縮 物。在蒸餾塔中將殘留的水與輕油餾分與石油分離。另外，中國(guó)納特石 油公司的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN100582031，公開(kāi)了一種處理和使用油場(chǎng)含油 污泥漿的工藝。該發(fā)明涉及油泥的處理和使用方法，其中經(jīng)由次級(jí)提升 泵的臥式離心機(jī)用于脫水。脫水后的水在離心機(jī)操作后進(jìn)入接下來(lái)的污 水處理系統(tǒng)的液體管線。
然而，離心機(jī)技術(shù)并非沒(méi)有限制。通常有兩種類(lèi)型的離心機(jī)串聯(lián)使 用，即潷析器和碟片式離心機(jī)。碟片式離心機(jī)具有較高G的優(yōu)勢(shì)，但當(dāng) 廢油中含有較多量的固體時(shí)，它是低效的。潷析器增強(qiáng)密度差，但卻在 處理重質(zhì)原油/超重質(zhì)原油污染的水情況下失效，這些污染的水的油密度 等于水密度。離心機(jī)增強(qiáng)了浮力，但縮短了停留時(shí)間，因?yàn)橹挥挟?dāng)粒徑 更大且阻力較小時(shí)，離心機(jī)才是有效的。此外，油顆粒的表面電荷會(huì)防 止油顆粒聚集和聚結(jié)在一起。此外，該離心機(jī)可以處理超細(xì)顆粒，除非 分布密度很大。然而，當(dāng)分布密度落在一個(gè)特定水平以下時(shí)，平均自由 路徑增加了很多，使得液滴聚結(jié)難以在允許的停留時(shí)間內(nèi)發(fā)生。主要的 事實(shí)是，只有當(dāng)存在聚集的時(shí)候，該離心機(jī)才可分離。因此，當(dāng)廢油含 有細(xì)油滴時(shí)或其中含有固體和結(jié)合水的高度粘稠油滴時(shí)，離心機(jī)技術(shù)實(shí) 質(zhì)上難以按預(yù)期那樣工作。
可選擇地，現(xiàn)有技術(shù)中也可看到對(duì)于污泥處理使用了過(guò)濾技術(shù)。例如， Amsted實(shí)業(yè)公司的加拿大專(zhuān)利文獻(xiàn)CA1202223，公開(kāi)了一種包含重力分 離器的深床型過(guò)濾器。攪動(dòng)該床，并去除包裹在濾床中的油。其中，在 水中的油是異常黏性的，或具有蠟狀，柏油狀或粘稠度的，例如，在過(guò) 濾之前通過(guò)加入少量的溶劑化物液體到油-水混合物中增強(qiáng)了濾床的活 性。此外，Beavon D K的GB1340931教導(dǎo)了一種用于也含有油性顆粒固 體的油-水混合物的處理方法，通過(guò)將其通過(guò)顆粒過(guò)濾介質(zhì)對(duì)其處理，以 除去顆粒固體，其中所得濾液是水或水和油的混合物。接下來(lái)是在與油- 水混合物相同的方向上通過(guò)傳遞脫油介質(zhì)穿過(guò)該床，周期性地從粒狀過(guò) 濾介質(zhì)使油成為溶劑化物，而不影響過(guò)濾介質(zhì)的完整性，接著回洗過(guò)濾 器以除去現(xiàn)存的無(wú)油固體。然后可以通過(guò)重力沉降來(lái)分離得到的油-水濾 液。
然而，當(dāng)存在大量亞微米大小的超細(xì)液滴時(shí)，過(guò)濾技術(shù)基本上不能 產(chǎn)生不含油的水，而且沒(méi)有任何機(jī)會(huì)完全分離出可售數(shù)量油。此外，考 慮到過(guò)濾介質(zhì)的孔徑大小，過(guò)濾技術(shù)非常耗時(shí)。此外，過(guò)濾介質(zhì)的再生 是一個(gè)高度乏味和耗時(shí)的任務(wù)。
任選地，凝結(jié)劑或絮凝劑也可以用于克服上述離心機(jī)和/或過(guò)濾器的 缺點(diǎn)。然而，這些凝結(jié)劑/絮凝劑破壞或污染油的品質(zhì)。此外，凝結(jié)劑/ 絮凝劑的加入是緩慢的過(guò)程且耗時(shí)。如果通過(guò)水保持油滴，除非使用乳 化劑，否則過(guò)濾器和離心機(jī)都不工作。例如，通過(guò)過(guò)濾或離心不能從牛 奶中除去全部脂肪，因?yàn)橹居傻鞍踪|(zhì)保持，在這種情況下蛋白質(zhì)是乳 化劑。
現(xiàn)有技術(shù)中可看到使用氣浮技術(shù)來(lái)除去乳化油顆粒。例如，Christine Angelldou等人題為“The removal of emulsified oil particles from water by floatation”的研究論文，Ind.Eng.Chem.Process Des.Dev.，1977年，16 (4)，第436-441頁(yè)，討論了通過(guò)空氣浮選技術(shù)使用氣泡來(lái)回收油顆粒， 其中已經(jīng)研究了懸浮在低濃度的水中的乳化油顆粒的浮選。使用了兩種 油，其中油濃度高達(dá)200毫克/升。為了實(shí)現(xiàn)分離，在浮選池中使用各種 陽(yáng)離子表面活性劑，其與外部全循環(huán)分批操作。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著添加表 面活性劑達(dá)到限制值，水中浮選率升高了。海鹽的存在降低了浮選率。 然而，空氣浮選技術(shù)并非沒(méi)有限制。首先，空氣浮選僅在油濃度高達(dá) 200ppm是可行的，它無(wú)法超越所述ppm級(jí)。其次，這些技術(shù)利用表面 活性劑，其高度污染油和結(jié)合水的品質(zhì)。此外，在空氣浮選技術(shù)中清除 固體和結(jié)合水是不可能的。
因此，考慮到通常作為未經(jīng)處理垃圾發(fā)現(xiàn)巨大體積的污泥，需要用 于石油污泥處理的工藝流程，其有利于從污泥中回收可用油和可用水。 此外，除了破乳劑的使用(其可在少數(shù)情況下使用)，目前需要一種從 石油污泥中除去結(jié)合水的工藝流程。此外，考慮到通常作為通過(guò)乳化劑 分散到水中或結(jié)合到水中的巨大體積的廢油，需要用于廢油處理的這樣 的工藝流程，其有利于從廢油中回收可用水。此外，需要這樣一種工藝 流程，除了從其回收可用油之外，還通過(guò)具有成本效益的方式將廢油轉(zhuǎn) 化為可用水。
發(fā)明目的
本發(fā)明的目的是從包含有烴、結(jié)合水、非結(jié)合水、固體和溶解鹽的 石油/原油污泥和乳狀液中除去結(jié)合水和非結(jié)合水，變成不同純度的可售 流體。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于污泥處理的方法，該方法成本 低廉并有利于盡可能完全地回收純油和水，而不破壞其原始組分/特性。
本發(fā)明的再一目的是提供一種廢油處理的方法，通過(guò)有效且經(jīng)濟(jì)上 可行的工藝從廢油中回收可用水。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，除了減少?gòu)U油污染的問(wèn)題，還通過(guò)有效且 經(jīng)濟(jì)上可行的方法從廢油中回收可用烴。
發(fā)明概述
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種用于污泥混合物處理的方 法，其中污泥混合物包括烴，其中具有結(jié)合水，非結(jié)合水，溶解和未溶 解固體。如果污泥混合物分成各種組分，用于污泥混合物處理的方法包 括：第一步，在第一離心機(jī)中離心污泥混合物。作為間歇式離心機(jī)的第 一離心機(jī)形成粘稠烴層，廢油層和自由流動(dòng)烴層。在下一步中，粘稠烴 層在第一脫鹽設(shè)備中脫鹽，任選地，隨后是在熱基低揮發(fā)物汽提容器中 進(jìn)行處理，從其中除去低沸點(diǎn)液態(tài)烴的蒸汽。在下一步中，低沸點(diǎn)液體 烴的蒸汽在第一冷凝器中冷凝，用于獲得低沸點(diǎn)的液態(tài)烴與水以備使用。 任選地，來(lái)自集團(tuán)收集中心的粗烴在第二脫鹽設(shè)備中脫鹽，用于獲得脫 鹽粗產(chǎn)品，從而除去含烴層的結(jié)合水，其隨后與來(lái)自第一離心機(jī)的粘稠 烴層混合。在接下來(lái)的步驟中，自由流動(dòng)烴層在第三脫鹽設(shè)備中脫鹽， 用于從中除去全部鹽。在下一步中，通過(guò)加入第一預(yù)定量的溶劑在勻漿 器中處理粘稠烴層，用于從中形成揮發(fā)性游離非粘稠均化流。在下一步 驟中，進(jìn)行非粘稠均化流的BTX和灰分測(cè)試，然后在攪拌器兼均化器中 對(duì)其處理，從而根據(jù)BTX和灰分測(cè)試的結(jié)果在其中添加第二預(yù)定量的溶 劑。在下一步中，在第二離心機(jī)中離心非粘稠均化流，用于從其中分離 出結(jié)合水占主導(dǎo)的烴流，非結(jié)合水占主導(dǎo)或不含水的烴流和廢油。任選 地，在熱絕緣沉降槽中處理非粘稠均化流，用于從中除去無(wú)水溶劑以及 烴。在下一步中，在第一加熱容器中加熱非結(jié)合水占主導(dǎo)或不含水的烴 流，從而任選地添加預(yù)定量的游離水。第一加熱容器在第一預(yù)定溫度范 圍內(nèi)運(yùn)行，從而形成第一殘留相和第一蒸氣相。在下一步中，在第二加 熱容器中在第二溫度范圍加熱結(jié)合水占主導(dǎo)的烴流，從而任選添加第三 預(yù)定量的額外溶劑。第二加熱容器形成了第二殘留相和第二蒸汽相。在 下一步中，在熱離心機(jī)中于第二預(yù)定溫度范圍離心第一殘留相，用于獲 得無(wú)揮發(fā)物的脫鹽產(chǎn)品烴，其范圍在96wt%-100wt%以及具有至少低于 20NTU渾濁度的非結(jié)合水。在下一個(gè)步驟中，在第一加熱容器中處理第 二殘留相。在下一個(gè)步驟中，通過(guò)第二冷凝器冷凝第一蒸汽相和第二蒸 汽相以獲得至少100%的溶劑，結(jié)合水的范圍約99wt%-100wt%，游離水 的范圍約94%-99wt%。在所述過(guò)程中重復(fù)利用溶劑。
第一離心機(jī)降低了需要進(jìn)一步處理的污泥混合物與結(jié)合水的總量， 節(jié)省了進(jìn)一步處理的成本和時(shí)間。自由流動(dòng)烴層約為41wt%，通常具有 3,864ppm的水和具有10,635kcal/kg熱值的0.88wt%的灰分。粘稠烴層具 有至少42.21wt%的水，通常具有熱值5,210kcal/kg的8.61wt%的灰分。 通過(guò)延長(zhǎng)污泥停留時(shí)間，第一離心機(jī)增強(qiáng)了存在于污泥中的組分之間的 分離，從而逐漸改變批量離心機(jī)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，使得可以采集粘稠烴層 后面的廢油。
第一脫鹽設(shè)備，第二脫鹽設(shè)備和第三脫鹽設(shè)備保留來(lái)自不同工藝流 的烴的質(zhì)量，從而提高其商業(yè)價(jià)值。第一脫鹽設(shè)備，第二脫鹽設(shè)備和第 三脫鹽設(shè)備防止在集團(tuán)收集中心進(jìn)行的相同工藝流程的不必要重復(fù)，這 些工藝用于從在原油脫鹽之后再次進(jìn)入煉油廠的原油中除去結(jié)合和非結(jié) 合水。第一脫鹽設(shè)備，第二脫鹽設(shè)備和第三脫鹽設(shè)備防止水侵入到煉油 廠中的各種產(chǎn)品的烴流中，從而防止污泥在所述工藝流程下游及來(lái)自煉 油廠之后的工藝的容器中的積累。第一脫鹽設(shè)備，第二脫鹽設(shè)備和第三 脫鹽設(shè)備允許集團(tuán)收集中心調(diào)度無(wú)鹽原油，而無(wú)需擔(dān)心含結(jié)合水原油的 任何處置或處理。第一脫鹽設(shè)備，第二脫鹽設(shè)備和第三脫鹽設(shè)備防止運(yùn) 輸過(guò)程中管線和罐車(chē)的腐蝕�；诩訜岬钠崛萜鲝恼吵頍N層中分離低 揮發(fā)物，用于防止其在所述工藝的下游除去結(jié)合水和溶劑期間與溶劑共 蒸餾。從粘稠烴層中除去結(jié)合水也允許由此除去重金屬，灰分和鹽分， 其有效地提高了它的商業(yè)價(jià)值。BTX和灰分測(cè)試有助于確定在所述過(guò)程 中添加的溶劑量。
就粘度而言，溶劑降低粘度，以用于從非粘稠均化流的最上層中除 去結(jié)合水。溶劑有助于污泥的均質(zhì)化，其反過(guò)來(lái)有助于采樣，并進(jìn)一步 有助于準(zhǔn)確確定水和灰分的含量。僅將溶劑添加在所述工藝的烴的粘稠 部分中，大大降低了溶劑的總體使用。溶劑選自由苯、甲苯、二甲苯和 類(lèi)似的水共沸物構(gòu)成的組中。溶劑有助于從最上層中除去結(jié)合水，且對(duì) 所述最上層的產(chǎn)品烴流產(chǎn)生盡可能少的熱損傷。溶劑流和第二離心機(jī)在 環(huán)境溫度下交替地從粘稠烴層中除去大量的結(jié)合水。溶劑降低了結(jié)合水 的沸點(diǎn)。為了除去全部結(jié)合水，溶劑的加入量范圍約為污泥中的水存在 量的1.8至100倍。溶劑與烴的剩余重量比的最小范圍在2.00至6.00， 用于在最低溫度下完全除去結(jié)合水。得到的結(jié)合水是高品質(zhì)的可用水， 其需要最小處理，以用作飲用水。第一加熱容器的第一預(yù)定溫度在約90 ℃至105℃的范圍內(nèi)。第二加熱容器是多效蒸發(fā)器，優(yōu)選具有熱蒸汽再壓 縮功能，以避免產(chǎn)品烴流熱裂解。第二加熱容器包括消泡器和適于避免 冷凝器中烴夾雜的夾帶物分離器。
第一加熱容器包括消泡器和適于避免冷凝器中烴夾帶的夾帶物分離 器。第二加熱容器保持受控的速率，以最佳比率加熱溶劑殘留物與水， 用于從烴中完全除去結(jié)合水。第一和第二加熱容器設(shè)置有余熱，用于節(jié) 省在所述工藝中的能源成本。
熱離心機(jī)是一種熱沉降槽，以確保充分減少烴的粘度，從而允許存 在于其中的游離水在一段時(shí)間內(nèi)沉降。熱離心機(jī)具有在約80℃至94℃范 圍內(nèi)的溫度。熱沉降槽可以在高壓下操作，使得可以提高操作溫度以進(jìn) 一步減少烴的粘度，其有利于快速除去游離水，而不會(huì)導(dǎo)致水的沸騰。
在本發(fā)明的可替換的實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種用于預(yù)處理廢油的方 法，其中廢油含有水、固體、鹽和大于10,000PPM的烴含量，具有或不 具有結(jié)合水。用于預(yù)處理廢油的方法包括：起始步驟，在第一沉降槽中 供給廢油用于相分離，從而形成基本上不含有非結(jié)合水的具有或不具有 鹽的烴層、水占主導(dǎo)的烴層和烴含量小于10,000PPM的廢油層。在下一 個(gè)步驟中，在第二沉降槽中通過(guò)在其中添加預(yù)定量的明礬處理水主導(dǎo)層。 第二沉降槽形成了基本上不含有非結(jié)合水的烴層、凝膠狀的含油層和烴 含量小于10,000ppm的含明礬廢油。任選地，在第三離心機(jī)中通過(guò)添加 預(yù)定量的溶劑離心凝膠狀的含油層。第三離心機(jī)形成了溶劑層，其包含 明礬以及涂覆有烴的固體。在所述工藝中，將含有明礬的溶劑層添加至 第一加熱容器中。第三離心機(jī)有助于從廢油中快速分離溶劑以及烴層和 凝膠狀的含油層。
在本發(fā)明的另一替代實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種廢油處理的方法，其 中廢油含有水、固體、鹽和小于10,000PPM的有限烴含量，具有或不具 有結(jié)合水。該方法包括：初始步驟，通過(guò)連接薄的頂層中存在的大部分 油，將廢油通過(guò)第四離心機(jī)離心以獲得低渾濁度的廢油。在下一步驟中， 通過(guò)在高速剪切混合器中添加溶劑處理上述廢油，以形成混合物，然后 在第五離心機(jī)中對(duì)其離心，用于由此獲得水占主導(dǎo)的烴層和溶劑占主導(dǎo) 烴層。在下一步驟中，對(duì)結(jié)合水進(jìn)行溶劑占主導(dǎo)的烴層的BTX和灰分測(cè) 試，接著在第三加熱容器和第四加熱容器中對(duì)其進(jìn)行加熱處理。第三容 器具有加入其中的預(yù)定量溶劑。第四容器具有添加入其中的預(yù)定量游離 水。第三加熱容器和第四加熱容器從液相中分離氣相。氣相中具有全部 的剩余溶劑和游離水。液相具有烴，其中具有有限的固體、有限的鹽和 明礬。在下一步驟中，將液相通過(guò)在預(yù)定溫度下運(yùn)行的第六離心機(jī)離心， 用于從水層中分離產(chǎn)品烴層。其中，水層具有有限的鹽、有限的固體和 明礬。在下一步驟中，通過(guò)第一反滲透裝置處理水層，用于獲得可使用 的水和廢物流。在下一步驟中，通過(guò)第三冷凝器冷凝氣相，用于獲得可 使用的水和溶劑，溶劑可以在高速剪切混合器中重復(fù)使用。在下一步驟 中，在第五加熱容器中加熱水占主導(dǎo)的烴層，用于從中分離溶劑蒸汽， 然后在第三冷凝器中將其冷凝，以得到重復(fù)利用的溶劑和可使用的水。 第五加熱容器產(chǎn)生液相，液相包括剩余的水、有限烴、鹽和固體，具有 基本上低的渾濁度。在下一步驟中，在沉降槽中處理液相，接著向其中 加入預(yù)定量的明礬。沉降槽形成水占主導(dǎo)的明礬層和凝膠狀的含油層。
在下一步驟中，在過(guò)濾裝置中過(guò)濾水占主導(dǎo)的明礬層。過(guò)濾裝置將 水占主導(dǎo)的明礬層分離成濾液流和殘留物流。濾液流中包括水、明礬和 鹽。殘留物流包括濕固體，具有微量的烴、鹽和明礬。在第二反滲透裝 置中處理濾液流，用于從中回收可用水。根據(jù)本發(fā)明，過(guò)濾裝置使廢油 的渾濁度數(shù)值降低至低于1NTU。過(guò)濾的有效性取決于過(guò)濾介質(zhì)的孔尺 寸和存在于廢油中的烴的性質(zhì)。
在下一步驟中，殘留物流與凝膠狀的含油層混合，然后在第一熱干 燥器中將其干燥，用于獲得含有烴、明礬、固體和鹽的粘稠液體。在下 一步驟中，通過(guò)添加預(yù)定的溶劑，在攪拌器及脫油裝置中攪拌粘稠液體， 然后通過(guò)第七離心機(jī)對(duì)其處理，從而在其中添加水。第七離心機(jī)提供了 水層、濾餅層和溶劑層，其中水層具有明礬、鹽和有限的溶劑。濾餅層 優(yōu)選是脫油固體的濾餅，具有溶劑、有限的鹽和有限的明礬。在第六加 熱容器中處理水，用于獲得溶劑和水的蒸汽，然后通過(guò)第四冷凝器對(duì)其 處理，用于獲得可重復(fù)利用的溶劑和可使用或在所述工藝中進(jìn)一步處理 的水。在下一步驟中，在第四加熱容器中處理溶劑層，用于回收溶劑。 在下一步驟中，在第二熱干燥器中處理濾餅層，用于通過(guò)冷凝器回收溶 劑。第二熱干燥器中生產(chǎn)出具有微量明礬和鹽的干燥脫鹽固體。
第三加熱容器是多效蒸發(fā)器，優(yōu)選具有熱蒸汽再壓縮功能以避免產(chǎn) 品烴熱裂解。第三加熱容器具有在約70℃至150℃范圍內(nèi)的溫度。第四 加熱容器具有在約90℃至105℃范圍內(nèi)的溫度。第五加熱容器具有在約 90℃至105℃范圍內(nèi)的溫度。第六離心機(jī)是熱離心機(jī)，其具有在約80℃ 至94℃的溫度。第六離心機(jī)是熱沉降槽，其具有約80℃至94℃的溫度。 可以在高壓下操作熱沉降槽，使得操作溫度提高至可以進(jìn)一步降低烴的 粘度，這有利于快速除去游離水，而不會(huì)導(dǎo)致水的沸騰。第六加熱容器 是蒸發(fā)器。第六加熱容器具有約90℃至105℃的溫度。
BTX和灰分研究有助于確定在所述工藝中溶劑的添加量。溶劑選自 由苯、甲苯、二甲苯和其它水的共沸物構(gòu)成的組中。第一熱干燥器具有 約為108℃的溫度。第二熱干燥器具有約為200℃的溫度。第一反滲透裝 置除去明礬、鹽和固體，以產(chǎn)生可用品質(zhì)的水。在第二沉降槽中添加的 明礬中和表面電荷，其有利于通過(guò)絮凝快速分離烴和凝膠狀的含油層的 形成。當(dāng)廢油具有低于90NTU的渾濁度時(shí)，第三沉降槽中明礬的添加 使最小的烴液滴放電并絮凝它們，從而降低渾濁度為90wt%至99wt%的 范圍。添加明礬本身是緩慢的過(guò)程，但可以通過(guò)施加熱量對(duì)其加速，因 此，明礬處理的有效性取決于溫度和時(shí)間。
第四離心機(jī)是多程離心機(jī)，其將廢油的渾濁度數(shù)值降低到極限值， 超過(guò)該極限值后，離心機(jī)不能產(chǎn)生任何進(jìn)一步數(shù)值的添加，因?yàn)槟菚r(shí)分 散的油滴尺寸變化變窄，而分散的油滴的分布密度也隨著平均游離路徑 的增加下降，殘留液滴是帶電的，密度差很小。當(dāng)廢油的起始渾濁度數(shù) 值非常高的時(shí)候，放大了離心的上述空白值。當(dāng)離心機(jī)達(dá)到其極限值時(shí)， 通過(guò)高剪切混合器添加溶劑。通過(guò)帶來(lái)液滴尺寸的較大改變以及通過(guò)增 加液滴的分布密度和增加油與水的密度差，添加溶劑提高了離心機(jī)的運(yùn) 行范圍。離心機(jī)再次達(dá)到極限值，在該點(diǎn)處，殘留溶劑與游離水在約90 ℃至99℃的溫度范圍內(nèi)煮沸出來(lái)。
在本發(fā)明的另一替代實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種用于污泥混合物處理 方法，該方法包括離心機(jī)的方法。僅使用離心機(jī)的處理方法包括在離心 機(jī)中離心含烴、結(jié)合水，鹽和溶劑的污泥的步驟，以通過(guò)提高烴在離心 機(jī)的停留時(shí)間打破烴之間的結(jié)合，從而形成三種不同的層，即具有結(jié)合 水，鹽及固體的粘稠烴層，具有有限的鹽和固體的自由流動(dòng)烴層和具有 有限的鹽和固體的游離水。通過(guò)緩慢增加其每分鐘的轉(zhuǎn)速，緩慢減少離 心機(jī)縱軸與水平面間的角度，通過(guò)逐漸減小但不使其成為0°，離心機(jī)使 得粘稠烴層重新定位，從離心機(jī)的后側(cè)變?yōu)橹虚g側(cè)。污泥混合物具有需 要進(jìn)一步處理的結(jié)合水，這節(jié)省了進(jìn)一步處理的成本和時(shí)間。離心機(jī)供 給了大量可銷(xiāo)售的產(chǎn)品烴，即自由流動(dòng)烴。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種具有離心和溶劑組合效果 的處理污泥混合物的方法，其中污泥混合物包含結(jié)合水，鹽和固體。該 處理方法包括初始步驟，將預(yù)定量的溶劑添加到污泥混合物，然后對(duì)其 混合，以降低污泥混合物的粘性。在下一步驟中，在離心機(jī)中離心污泥 混合物，以獲得烴和溶劑的大面積層、含烴和結(jié)合水的層以及游離水層。 離心機(jī)具有延長(zhǎng)的停留時(shí)間，用于在其中得到更少的污泥與結(jié)合水。在 大氣壓強(qiáng)下，于90℃至99℃的溫度范圍，通過(guò)游離水的沸騰處理溶劑和 烴的大面積層，用于回收溶劑。污泥混合物具有需要進(jìn)一步處理的結(jié)合 水，從而節(jié)省了進(jìn)一步處理的成本和時(shí)間。離心機(jī)供給了大量可銷(xiāo)售的 產(chǎn)品烴，即自由流動(dòng)烴。
