一种油泥改性剂及对改性处理油泥进行热解利用的方法

技术领域

本发明涉及含油污泥改性与利用技术领域，尤其涉及一种油泥改性剂及将其改性后的油泥进行热解利用的方法。

背景技术

含油污泥指原油或成品油混入泥土或其他介质，其中的油分不能直接回收而可能造成环境污染的多种形态的混合物，含油污泥主要产生在油田和炼油厂。含油污泥成分复杂，一般由水、老化原油、沥青质、悬浮固体、细菌质以及铁、铬、铜等重金属盐类组成，呈现乳化严重、黏度大以及沉降脱水难度大等特点。此外，含油污泥中还含有大量的苯系物、酚类和蒽类等有毒有害的难降解有机物质，如果长期堆放不处置或处理不当将危害生态环境和人类健康。在《国家危险废物名录》(2016版)中，油泥被归类为危险废物(HW08废矿物油)。随着国家环保要求的日益严格，油泥的减量化、资源化、无害化处理已成为必然的发展趋势。

热解技术通过热解油、热解气的收集，实现含油污泥中石油组分的回收，能源利用效率高，是目前最具工业应用价值的资源化利用技术，可应用于处理多种油泥。然而含油污泥黏度大，尤其是重质组分含量高的油泥黏度更大，流动性较差，连续、稳定、均匀地进入热解系统是个需要解决的问题。在进入热解处理系统前，通过预处理降低黏度，改善流动性，解决油泥热解技术在工业应用中难以连续给料的问题就显得尤为重要。

专利(CN 201710309039.5)公开了一种油泥改性剂及其改性处理油泥转化为再生固体燃料的方法，配方中各组分的质量百分比为：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵共聚物10％～40％、二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酰胺共聚物5％～30％、羧甲基纤维素钠15～30％、火山灰25％～35％，将上述组分按比例混合均匀，得到油泥改性剂；使用该油泥改性剂改性处理油泥后经自然条件下的养护反应，可以生成凝固态燃料。专利(CN201910602545.2)公开了一种油泥改性剂及其制备方法和应用，该油泥改性剂包含以下质量百分比的组分：辅料50～66.5％；固化剂13～27.5％；氧化钙3～10％；膨润土3～15％；水泥0.3～5％；辅料为秸秆或稻壳和/或粉煤渣；固化剂由甲基丙烯酰氧乙基氯化物、二甲基二烯丙基氯化物、丙烯酰胺和羧甲基纤维素混合而成；所制成的油泥燃料块燃烧后产生的飞灰中浸出重金属以及二噁英等有毒有害物质含量极低。这些专利均是加入油泥改性剂后通过养护将油泥转化为固态燃料，对于焚烧处理含油污泥有一定的指导意义，然而对于含油污泥采用热解技术进行处理的借鉴意义不大，同时没有给出改善油泥流动性的启示。

发明内容

本发明目的是针对当前技术存在的局限，提供一种油泥改性剂及对改性处理油泥进行热解利用的方法。该改性剂在生物质颗粒的基础上，引入了具有潜在水化活性的工业固体废物(脱硫锰渣粉、粒化高炉矿渣粉、硅灰等)，并根据含油污泥的破乳与絮凝需要，辅以AE型聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂、三氯化铁、硫酸铝和阳离子型聚丙烯酰胺等辅料，促进了油泥三相的分离，有利于后续热解反应的进行以及热解产物的提质。本发明的油泥改性剂的制备过程简单、成本低，用油泥改性剂对油泥进行处理后不会产生二次泥化现象，解决了油泥热解技术在工业应用中连续给料的问题。

本发明的技术方案是：

一种油泥改性剂，包括40～60％生物质颗粒、15～30％工业固体废物、5～10％生石灰和10～20％辅料；所述的百分比为该物质所占油泥改性剂质量的百分比；

其中，所述的生物质为稻壳、秸秆或者果壳中的一种或几种；

所述的工业固体废物为具有潜在水化活性的脱硫锰渣粉、粒化高炉矿渣粉、硅灰中的一种或几种。

所述的辅料包括20～40％AE型聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂、15～50％三氯化铁、5-15％硫酸铝和5～30％阳离子型聚丙烯酰胺；所述的百分比为该物质所占辅料质量的百分比；

所述生物质颗粒的低位热值≥16MJ/kg，粒度≤200μm。

所述脱硫锰渣粉比表面积≥350m

所述粒化高炉矿渣粉比表面积≥350m

所述硅灰的SiO

所述的油泥改性剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)制备辅料：将配方量的AE型聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂、三氯化铁、硫酸铝和阳离子型聚丙烯酰胺置于混料机混合均匀，制备得到辅料；

(2)制备油泥改性剂：按重量百分比称取生物质颗粒、工业固体废物、生石灰和辅料，置于混料机混合，制备得到油泥改性剂；

所述的油泥改性剂的应用方法，用于改性处理油泥，进行热解利用；

具体包括如下步骤：

(1)改性处理：向含油污泥中加入油泥改性剂，搅拌15-60min，得到改性油泥；

所述含油污泥与所述油泥改性剂的质量比为100：(25～60)，外观变成疏松干燥的颗粒状；

所述含油污泥：含水率为0～30％，含油率为50～90％，含渣率为5～30％，所述比例均为质量百分比；所述含油污泥低位热值≥25MJ/kg；

(2)连续进料：改性油泥由进料仓储存，然后经由叶轮给料机，再通过螺旋输送机送入热解装备。

本发明的实质性特点为：

(1)在生物质颗粒的基础上，油泥改性剂引入了具有潜在水化活性的工业固体废物(脱硫锰渣粉、粒化高炉矿渣粉、硅灰等)，可以增加改性后含油污泥的强度，以利于流动性的改善。

(2)油泥改性剂中辅料的配方设计考虑了含油污泥的破乳与絮凝，在AE型聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂、三氯化铁、硫酸铝和阳离子型聚丙烯酰胺这几种组分的综合作用下，促进了油泥三相的分离，有利于后续热解反应的进行以及热解产物的提质。

本发明的有益效果为：

(1)油泥改性后能够提高热解系统进料的连续稳定性，保证进料量的可控性。

(2)油泥改性剂的制备过程简单、成本低，用油泥改性剂对油泥进行处理后不会产生二次泥化现象。

(3)油泥改性剂是针对后续热解工艺所开发，既考虑了改性剂加入对改性油泥热值的影响，也考虑了改性剂与含油污泥在热解过程中的交互作用。

附图说明

图1为实施例1中所采用的含油污泥的外观；

图2为实施例1中所采用的的含油污泥经油泥改性剂改性后的外观。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下，但不局限于此：

实施例1：

(1)制备辅料：将AE型聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂、三氯化铁、硫酸铝和阳离子型聚丙烯酰胺按质量比25％：40％：10％：25％置于混料机混合均匀，制备得到辅料；

(2)制备油泥改性剂：按稻壳粉、脱硫锰渣粉、生石灰和辅料按质量比54％：20％：8％：18％置于混料机混合均匀，制备得到油泥改性剂；

稻壳粉的低位热值为16.84MJ/kg，粒度≤200μm。

脱硫锰渣粉比表面积为375m

(3)改性处理：向含油污泥中加入油泥改性剂(所述含油污泥与所述油泥改性剂的质量比为100：40)，搅拌均匀(搅拌时间30min)得到改性油泥；搅拌后的改性油泥不需要额外的干燥或晾晒，在搅拌过程中就完成了半固化，外观变成疏松干燥的颗粒状；

含油污泥：含水率为4.2％，含油率为88.3％，含渣率为7.5％，所述比例均为质量百分比；所述含油污泥低位热值为34.05MJ/kg；

(4)连续进料：改性油泥由进料仓储存，然后经由叶轮给料机，再通过螺旋输送机送入热解装备。实验室条件下，通过叶轮给料机(型号200×200mm，电动机Y802-4，功率0.75kW，电压380V)控制螺旋输送机(型号LS150，电动机YTC561B，功率1.5kW，电压380V)进料量在100kg/h的情况下，螺旋输送机的出料量在92-105kg/h，基本实现了对热解装备的连续稳定给料，且能够实现长时间连续工作。如果不经过油泥改性剂的改性，通过螺旋输送机输送含油污泥，则会出现螺旋输送机的堵塞或者出料速度不稳定的情况，控制螺旋输送机进料量在100kg/h的情况下，有时出料量甚至出现在0-10kg/h的情况，无法保证物料流动性能，对后续热解工序的稳定运行也造成挑战。

图1为实施例1中所采用的含油污泥的外观照片。从图中可以看到，该物质呈黏稠状，黏度较大，在常温下流动性很差，这样的形态是无法通过螺旋输送机实现热解系统连续、稳定进料的；

图2为实施例1中所采用的的含油污泥经油泥改性剂改性后的外观照片；从图中可以看到，该物质呈固体颗粒状，彼此分离，有轻微黏性，平均颗粒度小于2.5cm，完全符合热解油泥工艺中螺旋输送机连续进料的要求。

本发明的工作机理为：油泥改性剂中生物质颗粒所起的作用为，可以使含油污泥粘附在生物质颗粒上，有利于改善油泥高黏度的特性，既可以改善油泥热解技术在工业应用中难以连续给料的问题，也可以增大热解反应发生的面积。

油泥改性剂中工业固体废物的加入用以增加改性后含油污泥的强度。

油泥改性剂中生石灰调节改善含油污泥的水分，并提供工业固体废物发挥作用的碱性条件。

辅料中，AE型聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂具有良好的破乳功能，能够实现对水油界面膜的破坏。阳离子型聚丙烯酰胺与三氯化铁、硫酸铝共同作用，使得连接在一起的油滴粒子、污泥颗粒，逐渐互相脱开，并在碱的作用下，形成稳定的负电荷状态，从而实现污泥颗粒结构的重建，并有利于油与泥、泥与水的有效分离。

综上，含油污泥改性剂是一种复合改性剂，用以改善含油污泥的水分、黏结性、强度和成分，含油污泥改性后有一定的强度可以改善流动性，但又不彻底固化而无法流动，使改性后油泥能够顺利输送，并且减少对热解工艺的影响。

实施例2

(1)制备辅料：将AE型聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂、三氯化铁、硫酸铝和阳离子型聚丙烯酰胺按质量比30％：38％：9％：23％置于混料机混合均匀，制备得到辅料；

(2)制备油泥改性剂：按秸秆粉、粒化高炉矿渣粉、生石灰和辅料按质量比45％：30％：10％：15％置于混料机混合均匀，制备得到油泥改性剂；

秸秆粉的低位热值为16.35MJ/kg，粒度≤200μm。

粒化高炉矿渣粉比表面积为360m

(3)改性处理：向含油污泥中加入油泥改性剂，搅拌均匀(搅拌时间35min)得到改性油泥，所述含油污泥与所述油泥改性剂的质量比为100：50，外观变成疏松干燥的颗粒状；

含油污泥：含水率为21.8％，含油率为54.7％，含渣率为23.5％，所述比例均为质量百分比；所述含油污泥低位热值为26.65MJ/kg；

(4)连续进料：改性油泥由进料仓储存，然后经由叶轮给料机，再通过螺旋输送机送入热解装备。实验室条件下，控制螺旋输送机进料量在100kg/h的情况下，其出料量在90-112kg/h，基本实现了对热解装备的连续稳定给料，且能够实现长时间连续工作。

实施例3

(1)制备辅料：将AE型聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂、三氯化铁、硫酸铝和阳离子型聚丙烯酰胺按质量比35％：30％：12％：23％置于混料机混合均匀，制备得到辅料；

(2)制备油泥改性剂：按稻壳粉、硅灰、生石灰和辅料按质量比50％：28％：7％：15％置于混料机混合均匀，制备得到油泥改性剂；

稻壳粉的低位热值为16.84MJ/kg，粒度≤200μm。

硅灰的SiO

(2)改性处理：向含油污泥中加入油泥改性剂，搅拌均匀(搅拌时间42min)得到改性油泥，所述含油污泥与所述油泥改性剂的质量比为100：55，外观变成疏松干燥的颗粒状；

含油污泥：含水率为21.8％，含油率为54.7％，含渣率为23.5％，所述比例均为质量百分比；所述含油污泥低位热值为26.65MJ/kg；

(4)连续进料：改性油泥由进料仓储存，然后经由叶轮给料机，再通过螺旋输送机送入热解装备。实验室条件下，控制螺旋输送机进料量在100kg/h的情况下，其出料量在98-102kg/h，基本实现了对热解装备的连续稳定给料，且能够实现长时间连续工作。

实施例4

(1)制备辅料：将AE型聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂、三氯化铁、硫酸铝和阳离子型聚丙烯酰胺按质量比35％：30％：12％：23％置于混料机混合均匀，制备得到辅料；

(2)制备油泥改性剂：按杏壳粉、硅灰、生石灰和辅料按质量比48％：26％：8％：18％置于混料机混合均匀，制备得到油泥改性剂；

杏壳粉的低位热值为18.24MJ/kg，粒度≤200μm。

硅灰的SiO

(3)改性处理：向含油污泥中加入油泥改性剂，搅拌均匀(搅拌时间28min)得到改性油泥，所述含油污泥与所述油泥改性剂的质量比为100：25，外观变成疏松干燥的颗粒状；

含油污泥：含水率为4.2％，含油率为88.3％，含渣率为7.5％，所述比例均为质量百分比；所述含油污泥低位热值为34.05MJ/kg；

(4)连续进料：改性油泥由进料仓储存，然后经由叶轮给料机，再通过螺旋输送机送入热解装备。实验室条件下，控制螺旋输送机进料量在100kg/h的情况下，其出料量在95-105kg/h，基本实现了对热解装备的连续稳定给料，且能够实现长时间连续工作。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

本发明未尽事宜为公知技术。