“吃干榨盡”每一滴油 中國石油含油污泥熱解技術(shù)誕生記
用花生榨油大家并不陌生,但在泥中榨油,你聽說過嗎?1月25日,在中國石油工程建設(shè)有限公司(CPECC)的含油污泥熱解技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用試驗成果展示會上記者了解到,有一種可以定制的“榨油機”,具有泥中榨油的神奇功能,回收的石油可作為煉廠原料繼續(xù)深加工,成為高附加值的油品。
國內(nèi)煉化企業(yè)處理含油污泥的傳統(tǒng)方法成本高、效果差,是困擾企業(yè)的老大難。含油污泥熱解技術(shù)在國內(nèi)煉化企業(yè)油泥處理領(lǐng)域的首次試驗性應(yīng)用,開拓了煉化企業(yè)油泥處理新思路。
問題導(dǎo)向 變中求生
“國內(nèi)現(xiàn)有的煉化企業(yè)對含油污泥都有相應(yīng)的處理處置措施,但完全實現(xiàn)資源化利用還存在一定的技術(shù)難度。”1月31日,CPECC華東環(huán)境巖土工程分公司副總師肖勇對記者說,“這項技術(shù)是通過一套特殊處理裝置,將含油污泥內(nèi)的油品以熱解的形式分離出來,可實現(xiàn)油品再次回收、不凝氣作為補充燃料、殘渣資源化利用。”
CPECC華東環(huán)境巖土工程分公司長期從事環(huán)境評價、安全評價業(yè)務(wù),抓住機會“走出去引智”,開拓油泥處理新業(yè)務(wù)領(lǐng)域,引入國外先進技術(shù),通過試驗及研發(fā)提高創(chuàng)新能力,實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級,提升企業(yè)市場競爭實力。
目前,國內(nèi)外含油污泥處理技術(shù)主要包括填埋、熱洗、焚燒、生物修復(fù)、物理化學等十余種,但這些技術(shù)在實際工業(yè)應(yīng)用中,或需要占用大量土地,或消耗大量燃料,或運行成本高、效率低,或帶來二次污染,在一定程度上限制了大規(guī)模應(yīng)用。
盡管國外先進含油污泥處理技術(shù)均有成功應(yīng)用案例,但在國內(nèi)煉化企業(yè)及油田能否安全可靠、長周期穩(wěn)定運行,還未見相關(guān)報道,成為困擾環(huán)保人的一個心病。
變中出生路,變中求發(fā)展。CPECC華東環(huán)境巖土分公司聯(lián)合優(yōu)尼環(huán)境共同組建研發(fā)團隊,解決石油化工企業(yè)含油污泥處理這一難題。2016年下半年開始,研發(fā)團隊轉(zhuǎn)戰(zhàn)各地,從克拉瑪依到天津大港,對各種含油污泥展開組分調(diào)查、化學分析和離心試驗等工作,經(jīng)過上千次的技術(shù)組合和工藝設(shè)計,破解了一個又一個難題。
思路拓展 逐步推進
國內(nèi)環(huán)保科技人員已解決了一個個難題,留下來的都是極其難啃的硬骨頭。說起來容易,做起來難,研發(fā)團隊花費了大量時間在系統(tǒng)設(shè)計和非標設(shè)備設(shè)計及現(xiàn)場優(yōu)化上。
在調(diào)研和試驗時,得知國外有一種新型熱解技術(shù)在油田和煉廠廣泛應(yīng)用。但國外煉廠產(chǎn)生的含油污泥與國內(nèi)不一樣,怎么把國外熱解技術(shù)與國內(nèi)煉廠實際情況相結(jié)合,自主開發(fā)出一套接地氣的熱解及配套技術(shù)?
創(chuàng)新有破有立。在本質(zhì)安全有保證的情況下,研究團隊確定了熱解及配套設(shè)備的相關(guān)技術(shù)參數(shù),2017年9月在大港石化進行先導(dǎo)性試驗,開展新工藝、新裝備、新材料現(xiàn)場試驗示范,推動科研成果向現(xiàn)場生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。
試驗裝置在進行HAZOP安全分析時,發(fā)現(xiàn)國外的敞口式油泥上料系統(tǒng)存在較大隱患,研發(fā)團隊對試驗方案進行修改,使其上料系統(tǒng)完全密閉運行,滿足煉廠安全要求。設(shè)備到后,研發(fā)團隊經(jīng)過20多天努力,在預(yù)制工廠內(nèi)完成非標設(shè)備制造和橇裝化。
試驗裝置現(xiàn)場調(diào)試時,由于外方技術(shù)人員對含液率高達90%的中國煉化油泥不熟悉,經(jīng)過幾天摸索也無進展,已經(jīng)打算放棄。研發(fā)團隊在組長的帶領(lǐng)下,經(jīng)過多次探討調(diào)試方法,通過合理的參數(shù)配比,突破了熱解用于高含液油泥的技術(shù)難題。
裝置在運行時,新的問題又出現(xiàn)了。國內(nèi)煉化油泥膠質(zhì)含量高、黏性大、容易堵塞出渣系統(tǒng),研發(fā)團隊采用調(diào)節(jié)設(shè)備運行溫度,采用梯級降溫的方式實現(xiàn)了順利出渣。在2017年12月下旬,天津大港低溫達零下十幾攝氏度,油泥槽內(nèi)均已結(jié)冰。現(xiàn)場操作人員頂著嚴寒,采取蒸汽伴熱方式進行人工攪拌,確保試驗裝置正常運轉(zhuǎn)。
經(jīng)過現(xiàn)場試驗測試,熱解技術(shù)完全可滿足煉化油泥處理要求,可處理含液量高于90%的含油污泥,減量化達80%以上,處理成本遠低于外委處置費用。“目前含油污泥主流治理技術(shù)在國外,通過引進熱解核心設(shè)備,并自主研發(fā)外圍配套設(shè)備,可以短時間實現(xiàn)項目工業(yè)化應(yīng)用,并可節(jié)省大量費用。”項目負責人介紹。
自主創(chuàng)新 破解瓶頸
研發(fā)團隊打造重大核心配套技術(shù)利器,有效破解了生產(chǎn)技術(shù)難題。這套裝置不凝氣回到熱解設(shè)備作為補充燃料自用,可減少熱解設(shè)備的燃料使用量。熱解殘渣采用螯合工藝對其進行穩(wěn)定化、固化處理,可進行填埋處理或建材綜合利用。
油泥熱解處理技術(shù)大規(guī)模推廣應(yīng)用,可消除煉化油泥在廠區(qū)的安全風險及可能造成的環(huán)境影響,F(xiàn)有的油泥外運處理成本高,企業(yè)經(jīng)濟負擔重。熱解處理技術(shù)不僅可節(jié)省外委處置費用,還可回收大量的石油資源,為煉廠帶來增值效益。
“把面向業(yè)務(wù)發(fā)展主戰(zhàn)場作為科技創(chuàng)新的主攻方向,高質(zhì)量發(fā)展要求我們一定要把產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新擺在重要位置。”CPECC副總經(jīng)理汪桃義介紹。通過自主創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新,對制約企業(yè)發(fā)展技術(shù)難題和行業(yè)共性技術(shù)問題進行攻關(guān),CPECC在多領(lǐng)域取得重大突破。
2017年,CPECC投入科研經(jīng)費1.2億元,開展科研項目100余項,其中國家級重大專項3項、集團公司級4項;獲授權(quán)專利62項、發(fā)明專利26項,技術(shù)秘密認定28項;申報認定集團公司自主創(chuàng)新產(chǎn)品7項,推廣應(yīng)用科技成果30余項。
含油污泥熱解技術(shù)工藝流程
含油污泥貯存在油泥槽內(nèi),通過上料系統(tǒng)將油泥提升至預(yù)處理系統(tǒng),經(jīng)預(yù)處理后將物料送入熱解系統(tǒng),熱解后物料經(jīng)冷卻螺旋后排出系統(tǒng)。熱解出來的工藝氣經(jīng)水洗、冷凝分離,不凝氣經(jīng)尾氣處理系統(tǒng)處理后,返回熱解設(shè)備作為輔助燃料,冷凝的液體經(jīng)油水分離后,廢油回收利用,廢水進入水處理系統(tǒng)。
專家視點
固廢處理熱解技術(shù)大有可為
從海洋投棄、土地填埋到自然干燥、脫水生物堆肥,再到干燥焚燒、熱解氣化,我國固廢處置技術(shù)經(jīng)歷了由低級到高級的演變過程。由于我國長三角、珠三角、京津冀地區(qū)人口密集,土地資源緊張,固廢焚燒成為主流技術(shù),也是發(fā)展過程的自然選擇。研發(fā)經(jīng)濟、環(huán)保、安全的處理方法和裝置,充分回收油泥中的石油,并使處理后泥土中的殘油量等指標達到國家新標準勢在必行。
熱解技術(shù)是世界上高分子質(zhì)能研究的前沿技術(shù)之一。這項技術(shù)以連續(xù)的工藝和工廠化的生產(chǎn)方式,將污油泥轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的易儲存、易運輸、能量密度高且使用方便的油、可燃氣、固態(tài)產(chǎn)物等高附加值能源產(chǎn)品。與常規(guī)耗氧焚燒技術(shù)相比,其具有排放煙氣量和大氣污染物少、有效減少溫室氣體排放等優(yōu)點。
石油行業(yè)的油泥等固廢與市政垃圾污泥不一樣,含油率不僅高,還不好脫水。目前,用熱解技術(shù)處理含油污泥是最可行的。熱解是個新興技術(shù),涉及材料學、熱工、自動化控制等,我國研究起步比較晚。
在大港石化針對產(chǎn)生的煉化“三泥”和罐底油泥首次在國內(nèi)進行熱解試驗,在引進美國油泥熱解核心技術(shù)的基礎(chǔ)上,我們自主研發(fā)了配套技術(shù)及設(shè)備,試驗設(shè)備全部采用橇裝化設(shè)計。經(jīng)長周期的試驗測試,熱解技術(shù)完全能滿足煉化油泥的處理要求,處理后的殘渣符合國家標準,可回收油泥中的石油烴,具有較高的安全性和可靠性。
熱解技術(shù)作為我國重點發(fā)展的重大裝備技術(shù),已經(jīng)在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,成為固廢處置之重器。除了污泥熱解外,在垃圾處理、生物質(zhì)、危廢熱等處理中,熱解處理也越來越被廣泛應(yīng)用。例如,將熱解氣化拓展至土壤修復(fù)、危廢含油污泥、含鉻污泥、餐廚垃圾、皮革下腳料等的處置,并用于稻殼、玉米秸稈等生物質(zhì)的生物炭制備和能量清潔利用,以及活性炭的再生利用等領(lǐng)域。
熱解技術(shù)在固廢處理各領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀。誰掌握了熱解技術(shù),誰就擁有了先導(dǎo)權(quán)與話語權(quán)。由不可再生的碳基資源向可再生生物基資源轉(zhuǎn)變,已經(jīng)成為國際趨勢。美國能源署將熱解作為第三代生物質(zhì)能源利用的關(guān)鍵技術(shù),日本、澳大利亞、德國等也在進行相應(yīng)研究。在德國,實施了規(guī)模達100噸的垃圾熱解實驗工程。
同時,在零排放上,熱解技術(shù)也將成為趨勢。我國將熱解技術(shù)用于生物發(fā)酵菌渣的處理,在危廢處理領(lǐng)域前景廣闊。作為鄉(xiāng)鎮(zhèn)的系統(tǒng)解決方案,熱解技術(shù)在農(nóng)業(yè)廢物處理上也將大展拳腳。
作為行之有效的固廢處理技術(shù),希望熱解這種清潔焚燒技術(shù),可以得到更多的關(guān)注與認可。我們要沿著正確的技術(shù)路線,推進熱解技術(shù)不斷進步。(中國循環(huán)經(jīng)濟協(xié)會副會長 胡新靈)