[0001] 本发明涉及固体废弃有机物处理领域，特别是涉及一种高效连续式含油污泥热解装置及方法。

[0002] 在油田开采、炼油过程、运输、使用、储存等环节，不可避免地会产生大量含油污泥，其不当处置对环境和公众健康构成严重威胁。目前，我国将其归类为HW08危险废弃物。然而，含油污泥中高有机烃的含量，使得具有相当大的资源化利用潜力。含油污泥主要由原油、受石油污染的固体(如沙子和细粘土)以及水组成，但石油生产过程添加的助剂显著增加含油污泥的粘度和密度，导致含油污泥主要以乳化形式存在。粘附在含油污泥颗粒的表面活性剂易产生两亲性颗粒，其强大的附着力使得使用传统的机械或化学方法从固体中分离油具有挑战性。随着能源危机和环保法规的日益严格，如何安全处置含油污泥并有效回收其中的油资源，成为了亟待解决的问题。

[0003] 传统离心分离技术利用离心力可迅速有效地将油、水和固体成分分离，然而离心分离效率受油的黏度、比重等物理特性的显著影响，对于某些高度乳化或含有细小悬浮物的含油污泥，其分离效果不佳。溶剂萃取法则能够利用萃取剂从含油污泥中提取石油类物质，但该方法目前还处于开发阶段，且萃取剂的价格昂贵，处理成本较高。含油污泥热解是一种有效利用含油污泥中的有机物质的技术，能够将其转化为可用油气和炭渣，从而回收较高比例的油资源，热解过程中生成的三相产物(气体、液体、固体)可进一步利用，增加经济效益，同时，热解过程减少了有害物质排放，相比传统焚烧方式更为环保，然而，传统热解过程通常需要持续高温，存在热利用率低、热损失大等问题，增加运营成本。

[0087] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

[0088] 在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

[0089] 当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。

[0090] 实施例1

[0091] 本实施例提供一种具体的高效连续式含油污泥热解装置，装置示意图如图1～3所示：

[0092] 在一个具体的如图1所示的实施例中，所述高效连续式含油污泥热解装置包括热解组件10，所述热解组件10包括从上至下依次连通设置的一级热解反应器100、二级热解反应器101和三级热解反应器102。含油污泥经所述一级热解反应器100进行一级热解反应，一级热解反应后的一级热解反应器100污泥出口流股进入所述二级热解反应器101进行二级热解反应，二级热解反应后的二级热解反应器101污泥出口流股进入所述三级热解反应器102进行三级热解反应。通过引入三级连续式热解设计并结合自上而下的设置，减少了停机时间，显著提升了含油污泥的处理效率，满足大规模含油污泥处理的需求；且在实际热解作业中，可以通过在从上至下依次连通的一级热解反应器100、二级热解反应器101和三级热解反应器102中形成热解温度梯度，促进含油污泥的快速分解，提高了热解油的回收率，提高了热利用率并降低了热损失，减少能耗，达到了减量化的效果。

[0093] 在一个如图1所示的具体的实施例中，所述一级热解反应器100包括用于传输物料的第一卧式螺旋推进器，所述二级热解反应器101包括用于传输物料的第二卧式螺旋推进器，所述三级热解反应器102包括用于传输物料的第三卧式螺旋推进器。该种卧式结构用于使得整个装置更加紧凑，螺旋推进提供传质传热的动力。

[0094] 在一个更具体的实施例中，所述第一卧式螺旋推进器与所述一级热解反应器100的反应内腔的内壁之间的间隙为20～25mm。

[0095] 在一个更具体的实施例中，所述第二卧式螺旋推进器与所述二级热解反应器100的反应内腔的内壁之间的间隙为20～25mm。

[0096] 在一个更具体的实施例中，所述第三卧式螺旋推进器与所述三级热解反应器100的反应内腔的内壁之间的间隙为20～25mm。

[0097] 本申请中各级热解反应器反应内腔的内壁与螺旋推进器的间隙d设计较小(小于现有技术，现有技术一般是30～35mm)，在推进含油污泥前进过程中，含油污泥在腔内形成泥饼，增大了热解气与含油污泥的接触面积，避免了含油污泥在推进过程中容易结块，造成局部含油污泥热解不彻底的情况。考虑到制造精度和制造成本，同时能够满足本申请的上述使用需求。

[0098] 在一个如图1所示的具体实施例中，所述一级热解反应器100包括用于提供反应热量供给的第一燃气腔室1001，所述二级热解反应器101包括用于提供反应热量供给的第二燃气腔室1011，所述三级热解反应器102包括用于提供反应热量供给的第三燃气腔室1021。各级热解反应器中的燃气腔室之间也是相互联通。

[0099] 在一个如图1所示的具体的实施例中，所述热解组件10包括含油污泥管路103、燃烧气管路104和热解气管路106；所述含油污泥管路103、燃烧气管路104和热解气管路106分别依次连通所述一级热解反应器100、所述二级热解反应器101和所述三级热解反应器102，且所述含油污泥管路103用于使得含油污泥从上至下进行逐级反应；所述燃烧气管路104用于使得燃烧气从下至上逐级供给；所述热解气管路106用于使得热解气从下至上逐级输送参与热解反应。

[0100] 具体到图1中，含油污泥管路103的连接方式如图1中标识一个箭头的管路所示，具体进一步描述为：所述一级热解反应器100的顶部和底部分别设有第一含油污泥进料口和第一含油污泥出料口；所述二级热解反应器101的顶部和底部分别设有第二含油污泥进料口和第二含油污泥出料口；所述三级热解反应器102的顶部和底部分别设有第三含油污泥进料口和第三含油污泥出料口；所述第一含油污泥出料口与所述第二含油污泥进料口通过其中一段含油污泥管路103物料连通；所述第二含油污泥出料口与所述第三含油污泥进料口通过另一段含油污泥管路103物料连通；所述第三含油污泥出料口连通又一段含油污泥管路103以输出炭渣。

[0101] 具体到图1中，热解气管路106的连接方式具体如图1中标识三个箭头的管路所示，具体描述为：所述一级热解反应器100的顶部和底部分别设有第一热解气出气口和第一热解气进气口，所述二级热解反应器101的顶部和底部分别设有第二热解气出气口和第二热解气进气口，所述三级热解反应器102的顶部和底部分别设有第三热解气出气口和第三热解气进气口，所述第三热解气出气口与第二热解气进气口通过其中一段热解气管路106连通，所述第二热解气出气口与所述第一热解气进气口通过另一段热解气管路106连通。热解气由所述三级热解反应器102依次进入所述二级热解反应器101和所述三级热解反应器102。热解气与未完全热解的含油污泥混合，通过直接接触传热，进一步促进含油污泥中有机物的裂解和分解，且热解气与未完全热解的含油污泥共热解，促进含油污泥中有机物的裂解和分解。上述方法有效利用热解气的余热，提高了能源利用效率。

[0102] 在一个如图1所示的更具体的实施例中，所述燃烧气管路104的具体连接方式如图1中双箭头标识所示，具体描述为：燃烧气管路104自下而上依次连通所述第一燃气腔室
1001、所述第二燃气腔室1011和所述第三燃气腔室1021。热解气由所述三级热解反应器102的所述第三燃气腔室1021依次进入所述二级热解反应器101的所述第二燃气腔室1011和所述一级热解反应器100的所述第一燃气腔室1001。

[0103] 具体到图1中，燃烧气管路104的连接方式为：所述第一燃气腔室1001的底部和顶部分别设有第一燃烧气进气口和第一燃烧气出气口，所述第二燃气腔室1011的底部和顶部分别设有第二燃烧气进气口和第二燃烧气出气口，所述第三燃气腔室1021的底部和顶部分别设有第三燃烧气进气口和第三燃烧气出气口，所述第三燃烧气出气口与所述第二燃烧气进气口通过所述燃烧气管路104连通，所述第二燃烧气出气口与所述第一燃烧气进气口通过所述燃烧气管路104连通。燃烧气由所述第三燃气腔室1021依次进入所述第二燃气腔室1011和所述第一燃气腔室1001，为热解反应提供热量。

[0104] 在一个如图1所示的进一步具体的实施例中，所述一级热解反应器100、所述二级热解反应器101和所述三级热解反应器102对应的含油污泥管路103的输入端与对应的燃烧气管路104的进气端设于对应的热解反应器的同一端，以使得含油污泥和燃烧气在同一级热解反应器中均沿着同一物料输送方向输送。

[0105] 在一个如图1所示的更具体的实施例中，所述一级热解反应器100、所述二级热解反应器101和所述三级热解反应器102对应的含油污泥管路103的输入端与对应的热解气管路106的进气端设于对应的热解反应器的同一端，以使得含油污泥和热解气在同一级热解反应器中均沿着同一物料输送方向输送。在高温热解过程中，部分液态油和气态产物可能在高温区域发生二次反应(如裂解为不可凝气体或合成焦炭)，并流模式下，随着液态油气产物从热解气排气端气快速排出，在逐渐降低的温度下迅速被冷凝和分离，大大减少了液态油气产物在高温区域的停留时间，抑制高温区域的二次裂解反应，提高液态油的产率和品质；另外还延长了热解气与含油污泥的接触时间，提高了热解反应效率和热利用率。

[0106] 在一个如图1所示的更具体的实施例中，所述热解组件10还包括燃烧气尾气处理单元105，所述燃烧气尾气处理单元105与所述一级热解反应器100的燃烧气排气端通过管路连通。从所述第一燃气腔室1001逸出的燃烧气经处理后排出。从第一燃气腔室1001逸出的燃烧气中包括CO2和SO2等燃烧产物，经燃烧气尾气处理单元105处理后再排放出去。在一个具体的实施例中，该燃烧气尾气处理单元105采用现有技术中常用的尾气处理单元，如碱处理单元或吸附质等。

[0107] 在一个更具体的实施例中，所述燃烧气管路104上设有流量控制调节阀，用于控制燃烧气流量。

[0108] 在一个更具体的实施例中，所述燃烧气管路104的进气端设有燃烧器，用于点燃燃烧气，为热解反应提供热量。

[0109] 在一个具体实施例中，所述一级热解反应器100、所述二级热解反应器101和所述三级热解反应器102均分别设有压力传感器和/或温度传感器，用于实时监测所述一级热解反应器100、所述二级热解反应器101和所述三级热解反应器102内的反应温度和反应压力。

[0110] 在一个更具体的实施例中，所述热解组件10还包括热解过程控制器107，其与所述压力传感器和/或温度传感器信号连接，用于基于获得的温度信号控制所述热解组件10的燃烧气供给量，基于获得的压力信号判断是否发出安全警告。所述热解组件10内还设有智能控制单元，所述智能控制单元与所述压力传感器和/或所述温度传感器和/或所述湿度传感器连接，用于接收所述压力传感器和/或所述温度传感器和/或所述湿度传感器的数据。智能控制单元用于精确控制热解反应器的温度、湿度，并监测热解反应器内的压力，保证安全生产。

[0111] 在一个如图2所示的具体实施例中，所述高效连续式含油污泥热解装置还包括预处理组件20；所述预处理组件20设于所述热解组件10的工艺上游，用于对待热解的含油污泥进行预处理后输送至所述热解组件10；所述预处理组件20沿着工艺进行方向依次包括预处理单元、传送单元和含油污泥管路103。

[0112] 在一个如图2所示的更具体的实施例中，所述预处理单元沿着工艺进行方向依次包括压滤机201和粉碎机203。具体的，压滤机201为板框压滤机，经过所述压滤机201处理的所述含油污泥的含水量为20～30wt％，经过所述粉碎机203处理的所述含油污泥的颗粒粒径不大于5mm。含油污泥采用压滤机201进行初步除水，以减少进入热解反应器的含油污泥水分，节约能耗，并进一步通过粉碎机203进行破碎处理获得小颗粒的含油污泥，提高热解效率和热解油的回收率。

[0113] 在一个如图2所示的进一步具体的实施例中，所述预处理单元还包括储渣槽202，所述储渣槽202位于所述压滤机201的工艺下游。储渣槽202用于存放经过压滤机201除水处理后的物料，并将物料输送到粉碎机203上进一步粉碎。

[0114] 在一个如图2所示的进一步具体的实施例中，所述压滤机201的进料端连通有含油污泥储罐208和进料泵209和进料流量计210。进料流量计210用于检测进入热处理装置的含油污泥的质量流量。

[0115] 在一个如图2所示的更具体的实施例中，所述传送单元沿着工艺进行方向依次包括传送带204、斗提机205、料仓206和螺旋进料器207，所述螺旋进料器207与所述含油污泥管路103连通。

[0116] 在一个如图3所示的具体实施例中，所述含油污泥热解装置还包括热解气回收组件30，所述热解气回收组件30与所述热解组件10的热解气排气端通过管路连通，用于对所述热解组件10的热解气排出气进行后处理，以分别得到轻质油和重质油；沿着工艺进行方向，所述热解气回收组件30包括依次物料连通的热解气冷凝器300、离心分离机301和油相分馏塔304。对从所述一级热解反应器100逸出的热解气进行回收利用。所述热解气通过冷却、油水分离、分馏得到轻质油和重质油。

[0117] 在一个如图3所示的更具体的实施例中，所述离心分离机301通过油相管路与所述油相分馏塔304的进料口连通。

[0118] 在一个如图3所示的进一步具体的实施例中，所述油相管路上还设有储油罐302和/或油泵303和/或流量计311。流量计311用于检测油相管路上热解油的质量流量。

[0119] 在一个如图3所示的更具体的实施例中，所述油相分馏塔304的轻质油出料端还依次通过管路连接有分馏冷凝器305和气液分离器306。分馏后轻质组分经冷却和气液分离后获得轻质油。

[0120] 在一个如图3所示的进一步具体的实施例中，所述气液分离器306通过气体管路与所述尾气吸收塔307连接。气液分离器306分离出的气体组分中包含氯化氢、硫化氢和氨气等有害气体，经尾气吸收塔307吸收和净化处理后再进行排放。

[0121] 在一个如图3所示的更具体的实施例中，所述油相分馏塔304的塔底还设有分馏再沸器309，用于将油相分馏塔304的塔底油相进一步分馏获得重质油和用于回流至油相分馏塔304的二次轻质油。分馏及进一步分馏后剩下的塔底油相为重质油。

[0122] 在一个如图3所示的更具体的实施例中，所述离心分离机301还连接有水相管路和水相储蓄件310。

[0123] 在一个如图3所示的更具体的实施例中，所述离心分离机301还通过气相管路连接有尾气吸收塔307。离心分离机301分离出的气体组分中包含氯化氢、硫化氢和氨气等有害气体，经尾气吸收塔307吸收和净化处理后再进行排放。所述尾气吸收塔307可以选用现有技术中常用的该类尾气的吸收塔，例如具体可以采用碱液类吸收液或吸附质吸收尾气。

[0124] 在一个如图3所示的进一步具体的实施例中，所述气相管路上设有气泵308。

[0125] 本实施例还提供一种具体的如图4所示的高效连续式含油污泥热解装置，其进行热解反应的工艺流程如下：

[0126] 首先，含油污泥储罐208内的含油污泥泵入压滤机201中压滤，获得的料渣存放在储渣槽202中，然后转移到粉碎机203上进行破碎处理，获得粒径为不大于5mm、含水量为20～30wt％的颗粒状含油污泥，然后通过传送带204和斗提机205运输到料仓206中，由料仓206的底部出口流入螺旋进料器207的进料口，在螺旋进料器207的旋转作用下，颗粒状含油污泥移动到螺旋进料器207的出料口，再经由含油污泥管路204进入第一热解反应器100内进行一级热解反应，一级热解反应结束后，第一螺旋推进器将颗粒状含油污泥输送至第一含油污泥出料口，经由含油污泥管路103进入第二热解反应器101内进行二级热解反应，二级热解反应结束后，第二螺旋推进器将颗粒状含油污泥输送至第二含油污泥出料口，经由含油污泥输送管路104进入第三热解反应器103内进行三级热解反应，三级热解反应结束后，第三螺旋推进器将颗粒状含油污泥输送至第三含油污泥出料口，通过含油污泥管路103输出炭渣。第三热解反应器内产生的热解气经由热解气管路106进入第二热解反应器和第一热解反应器，与未完全热解的含油污泥混合，进一步促进含油污泥的分解和转化，热解气经由热解气冷凝器300冷却处理后，由离心分离机301分离处理，分离获得的气体组分沿着气相管路进入尾气吸收塔307处理后排放，分离获得的水沿着水相管路进入水相储蓄件
310，分离获得的油组分经由油相分馏塔304分馏。分馏获得的液体组分进入分馏再沸器309进一步分馏，进一步分馏获得的气体组分进入油相分馏塔304，油相分馏塔304内残留的液体组分回收；分馏获得的气体组分经冷凝处理后进入气液分离器306分离，分离获得的气体组分经由气体管路进入尾气吸收塔307处理后排放，分离获得的液体组分回收。

[0127] 在热解反应之前，从燃烧气管路104通过燃烧气，点燃后，燃烧气经由燃烧气管路104依次进入第二燃气腔室1011和第一燃气腔室1001，后经由管路进入燃烧气尾气处理单元105处理后排出。在热解反应过程中，根据温度传感器和压力传感器实时监测热解反应器的温度和压力，反馈调节燃烧气的流量和防护预警。

[0128] 实施例2

[0129] 实施例2采用如实施例1中图4所示的高效连续式含油污泥热解装置处理一种含油污泥。

[0130] 含油污泥为炼油厂油泥(含水率为60wt％，含油率为25wt％)，经板框压滤机201处理后含水率为20wt％，再粉碎为粒度不大于5mm的颗粒状含油污泥。

[0131] 燃烧气包括天然气和空气，体积比为1：10。

[0132] 螺旋推进器为一巨大辊轴，辊轴腔体内部填充有惰性气体。

[0133] 第一热解反应器的反应温度为350℃，压力为0.1MPa，热解0.5h；第一热解反应器的反应温度为500℃，压力为0.1MPa，热解0.5h；第三热解反应器的反应温度为600℃，压力为0.1MPa，热解1h。

[0134] 热解油的回收率为70wt％，其中，以热解油的质量为基准计，轻质油的含量80wt％，重质油的含量10wt％，余量为尾气。含油污泥的重量减少77.5wt％，炭渣含油率为
2.5‰，达到了行标中炭渣含油率低于3‰的排放或回用的要求。

[0135] 炭渣含油率采用红外测油仪测试。

[0136] 热解油的回收率＝热解油的质量流量/(含油污泥中含油率*含油污泥的质量流量)*100％。

[0137] 热解油的质量流量通过流量计311获得，含油污泥的质量流量通过进料流量计210获得。

[0138] 含油污泥的含水率测试方法为：将含油污泥在800℃煅烧后获得炭渣，计算含渣率，根据下列公式计算含水率：含水率＝1‑含油率‑含渣率。其中，含油污泥的含油率采用红外测油仪方法测试。

[0139] 以图1为参考，含油污泥的重量减少百分数是：以处理的含油污泥的质量为基准计，处理的含油污泥的质量与剩余的炭渣的质量之差所占的重量百分含量。该百分比越高，说明其减量化的效果越好，说明有更少的含油污泥形成为炭渣，较多的进入图3所示的装置及工艺，形成有价值的油类。

[0140] 实施例3

[0141] 实施例3采用如实施例1中图4所示的高效连续式含油污泥热解装置处理一种含油污泥。

[0142] 含油污泥为炼油厂油泥(含水率为60wt％，含油率为30wt％)，经板框压滤机201处理后含水率为20wt％，再粉碎为粒度不大于5mm的颗粒状含油污泥。

[0143] 燃烧气包括天然气和空气，体积比为1：10。

[0144] 螺旋推进器为一巨大辊轴，辊轴腔体内部填充有惰性气体。

[0145] 第一热解反应器的反应温度为450℃，压力为0.1MPa，热解1h；第一热解反应器的反应温度为550℃，压力为0.1MPa，热解1h；第三热解反应器的反应温度为700℃，压力为0.1MPa，热解2h。

[0146] 热解油的回收率为90wt％，其中，以热解油的质量为基准计，轻质油的含量85wt％，重质油的含量13wt％，余量为尾气。含油污泥的重量减少87wt％，炭渣含油率为
1‰，达到了行标中炭渣含油率低于3‰的排放或回用的要求。

[0147] 对比例

[0148] 本对比例为实施例3的对比例，与实施例3的不同之处在于，不采用第二热解反应器，第一热解反应器和第三热解反应器直接物料连通。

[0149] 含油污泥为炼油厂油泥(含水率为60wt％，含油率为30wt％)，经板框压滤机201处理后含水率为20wt％，再粉碎为粒度不大于5mm的颗粒状含油污泥。

[0150] 第一热解反应器的反应温度为450℃，压力为0.1MPa，热解2h；第三热解反应器的反应温度为700℃，压力为0.1MPa，热解2h。

[0151] 热解油的回收率为60wt％，其中，以热解油的质量为基准计，轻质油的含量60wt％，重质油的含量10wt％，余量为尾气。含油污泥的重量减少79.5wt％，炭渣含油率为
7‰。

[0152] 相比于实施例3，本对比例的热解有回收率相对较低，下降了30％；而且炭渣含油率较高，超过了行标中炭渣含油率低于3‰的排放或回用的要求。

[0153] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。