[發明專利]一種含油污泥熱處理的模擬實驗方法及模擬實驗系統

在審

• 申請號: 201310024494.2
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103116012A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 王萬福;劉鵬;鄧皓;劉光全;雍興躍;屈一新
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本發明涉及一種含油污泥熱處理的模擬實驗方法及模擬實驗系統，屬于含油污泥熱處理技術領域。

背景技術

含油污泥是列入《國家危險廢物名錄》管理的固體廢棄物，一直是石油石化行業的環保難題。含油污泥通常呈固態或半流動狀態，屬非均質多相分散體系，主要由原油、水分、黏土礦物、生物有機質和化學添加劑等組成，含油率一般在10％左右，高的可達20％-30％，具有能源物質回收與礦物質再生利用價值。

國內相關研究機構和各大院校從2000年左右開始研究含油污泥的熱解處理技術，大多采用小型的靜態實驗裝置進行基礎研究，一般進料量為幾克至幾百克不等，更精細的研究一般采用熱天平，其樣品量更小一般為數十毫克。這些研究成果多集中在熱處理效果的研究方面，對于熱解過程傳熱傳質的基礎研究還較為欠缺，對于工業化裝置的運行參數的優化和處理過程模擬還未有報道。

近幾年有研究機構進行2Kg/次的室內熱解實驗研究，其研究重點為熱解處理效果，雖然進行了工業化裝置的運行參數的優化方面的探討，但其檢測方式為取樣檢測，具有較大誤差。

以上相關研究裝置主要為傳導和輻射方式加熱，受爐型和材質的限制，這種加熱方式會產生較為嚴重結焦。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種含油污泥熱處理的模擬實驗方法，通過采用該模擬實驗方法可以同時計量餾分、熱解油、熱解水和不凝氣的實時產量和累計產量，同時得到傳質傳熱反應器內溫度場分布，并在線檢測不凝氣組成，得到含油污泥熱處理所用的各種指標以供含油污泥熱處理工藝的設計進行參考。

本發明還提供了一種含油污泥熱處理的模擬實驗系統。

為達到上述目的，本發明提供了一種含油污泥熱處理的模擬實驗方法，其包括以下步驟：

樣品的制備和預處理：對含油污泥模擬樣品進行攪拌，將粒徑在3mm以上的顆粒物去除；

樣品的輸送和計量：將經過預處理的含油污泥模擬樣品輸送到反應器的頂部，并計量輸入反應器的含油污泥模擬樣品的量(體積流量和總量)；

樣品的傳質傳熱反應：使含油污泥模擬樣品由反應器的頂部進入反應器，進行加熱并與由反應器底部進入的氣體接觸得到混合氣體和固體組分，在加熱的同時檢測反應器內的溫度分布，固體組分從反應器底部離開并被加熱處理得到熱解氣體和廢渣，使熱解氣體從底部進入反應器，與反應器中落下的油泥模擬樣品接觸，廢渣排出；

產物的分離和計量：計量混合氣體的實時產量和總質量，并對混合氣體進行冷凝和分離，得到水份、油份和不凝氣體，計量水份、油份和不凝氣體的實時產量以及總產量，對不凝氣體的成分組成進行在線檢測分析。

通過上述實驗方法可以檢測得到：輸入反應器的油泥模擬樣品的體積流量和總量，反應器內的溫度分布，混合氣體的實時產量和總質量，水份的實時產量和總產量，油份的實時產量和總產量，不凝氣體的實時產量和總產量，不凝氣體的成分組成等參數，根據這些參數就可以為污泥熱處理工藝的設計等提供數據參考。在檢測過程中，可以在將樣品中的3mm以上的顆粒物去除之后進行取樣，檢測樣品的含水率、含油率、熱重分析結果，以便與本發明的方法做實驗結果對比。

在本發明提供的上述含油污泥熱處理的模擬實驗方法中，試驗樣品可以是模擬的含油污泥，也可以是實際的含油污泥。當實際的含油污泥大量取樣存在困難時，可以根據其含水率、含油率和固含量配置等配制模擬油泥開展實驗，優選地，上述含油污泥模擬樣品是通過水、原油、膨潤土或粘土等混合制備的，制備時主要考慮含油污泥的含水率、含油率和成分組成這幾個方面的參數，盡量使含油污泥模擬樣品的含水率、含油率和成分組成與實際的含油污泥相接近，相似度在95％以上即可。在樣品的制備和預處理的步驟中，對于制備的含油污泥模擬樣品，可以按照含水率、含油率和熱重分析中的一個或多個指標進行評價(具體標準要求可以根據不同熱處理工藝的要求或者評價所規定的要求進行確定)，不合格時重新進行樣品的制備和預處理。在本發明提供的上述方法中，可采用含油污泥模擬樣品，也可以采用油田現場取得的含油污泥開展實驗。由于油泥較難混合均勻，因此可以在油泥的至少3處位置取樣進行檢測，以便確定樣品本身的均一性；采樣之后，對各處樣品的含水率、含油率、熱重分析中的至少一項進行檢測，當三處的檢測結果的相對誤差大于4％時認為樣品尚不均勻，需要繼續攪拌；當相對誤差小于4％時，可以認為樣品是均勻的，可以取三處樣品檢測結果的平均值作為實驗數據，并對樣品進行后續步驟的檢測。