项目名称
一、总体思路
项目从含油废弃物导致的环境污染问题入手，以无害化、减量化、资源化为指导原则，针对高含液含油废弃物，采用针对性药剂以及相匹配的加热方式，优化了热化学调质工艺，同步实现了高效、低成本物料三相分离。针对热相分离设备，创新开发了中心注入式分段传热技术、逆向耦合振击结构部件、柔性动静面密封技术、烟气循环余热利用技术，高效解决了同类技术传热效率低、易结焦、泄漏严重等缺陷问题。开发研制了5~20 m3/h系列化调质分离成套设备，以及处理规模达8 t/h的单螺旋和双螺旋窑炉、15 t/次间歇回转窑、10 t/h连续回转窑等热相分离系列设备，解决了不同属性含油废弃物无害化、减量化和资源化的处理需求，实现了调质分离、热相分离技术装备的集约化、模块化和智能化的重大突破。项目通过集成化大规模工程应用，有效解决石油石化行业面临的危废处置难题，真正实现了经济、社会、环境效益的有机统一，为能源绿色开发提供了强有力的技术支撑。总体技术思路如图1所示：
二、技术方案
（一）开发形成减量化、预处理二合一高效调质分离设备
针对不同来源的高含液含油废弃物，采用具有破乳、降低界面张力的配伍药剂以及相匹配的加热方式，同步实现物料的流化与筛分，优化了热化学调质工艺，同步实现了高效、低成本的物料三相分离，油中含水率＜2%，废弃物体积减少50~80%；设备采用全防爆设计、全自动多级监控和密封运行，安全环保。设备处理能力5 m³/h、10 m³/h、20 m³/h，工艺流程包括预处理、调质处理、初级分离、沉降分离和深度分离阶段，其工艺流程和设备组成如图2，3所示。
图1总体技术思路
图2调质分离工艺流程
图3调质分离成套设备
（二）针对热相分离装备，创新开发了中心注入式分段传热技术、逆向耦合振击结构部件、柔性动静面密封技术、烟气循环余热利用技术，实现热相分离设备连续稳定运行新突破
1. 创新开发了中心注入式分段传热技术
采用高温烟气内加热的模式，将天然气清洁燃烧产生的高温烟气由中空的推送中心轴注入，调节烟气流速等参数，与物料逆向间接接触换热，避免热烟气对一个位置的冲刷，减少热量的损失。
2. 研发了烟气循环余热利用技术技术。
开发余热耦合回用设备，采用烟气回用+烟气余热回收（空气预热）的双重方式，使排烟温度从300℃左右降至150-200℃，大幅度提升热量利用率，降低设备的能耗15%~20%，设备的运行成本显著降低。
3. 自主开发柔性动静面密封技术。
基于现有热相分离装备普遍具有盘根或鳞片密封存在的缺陷问题，研究适应高温轴向、径向同时形变的动静面密封技术，优化密封组件结构材质，自主开发了高效可靠的长寿命、易拆装的自调心柔性密封结构组件柔性动静面密封结构，在传统的密封机械机构基础上增加了氮气的气膜柔性密封结构，可阻止油气的外泄及空气进入热相分离设备中，实现热相分离过程中的绝氧环境，设备内压力保持-50 Pa ~ -200 Pa，保证了设备的安全稳定操作。
4. 研发了逆向耦合振击结构部件。
通过内加热的双螺旋的啮合作用，实现双螺旋叶片以相位差进行相互碰撞摩擦，实现热相分离过程的强制自清焦，防止在设备内发生板结现象，延长设备维保周期。
（三）研发制造出系列化、满足不同工况需求的热相分离技术工艺设备，实现热相分离设备集约化、模块化和智能化的重大突破。
通过研究各类含油废弃物在热相分离过程中的变化特性，研发出了相适应的系列化热相分离设备（单螺旋热相分离设备、双螺旋热相分离设备、间歇热相分离设备和连续回转窑热相分离设备）。系列化设备物料适应性广，可满足不同含油废弃物处理需求。含油废弃物经热相分离设备处理后固相的总石油烃含量完全符合排放标准（＜0.3%~2%），实现回收油中含水率＜2%，处理过程中无二噁英排放，处理后废水废气达到排放标准；全套设备采用模块化设计，高度集成、智能化控制，占地面积小，操作维护简单，单班操作人数3~4人/套，可在5-7天内快速组装，实质性减低运输、安装时间和成本。其工艺历程包括进料系统、热相分离系统、冷凝系统、油水分离系统、冷却水系统和不凝汽处理系统等组成，如图4所示：
1. 自主研发了国内首套适应大粒径油泥的连续回转窑热相分离设备。
在借鉴国内的间歇回转窑及国外的技术基础上，自主研发了国内首套连续回转窑热相分离成套设备，该设备的加热腔体较大，适合处理大粒径油泥（粒径≤50 mm），最大处理规模达到10 t/h，热效率50~55%，成套装备运行功率220-250 kW，能源（天然气）消耗25-50 Nm3/t，其设备组成和处理量变化如图5，6所示。
图4 热相分离技术工艺流程图
图5连续回转窑热相分离设备
图6连续回转窑处理量曲线图
2. 开发了适应低粘度含油废弃物的单螺旋热相分离装备。
在引进国外技术的基础上对设备进行升级开发了单螺旋热相分离成套设备，设备采用固定腔螺旋推进式设备形式，实现部分清洁功能；炉体采用独特密封结构，可适应较大热变形工况；利用烟气余热加热助燃空气，实现10%热量回收；针对不同物料种类及属性，配套开发预处理方案，包括筛分、破碎、干化、计量输送等设备.
成套装备如图7所示，主要包括筛分破碎机、进出料输送系统、热相分离系统、油水回收利用系统、冷却循环系统、气体处理系统、中央控制系统以及附件总成。设备最大处理规模达到8 t/h，热效率45~50%，成套装备运行功率140-180 kW，能源（天然气）消耗30-80 Nm3/t，物料腔内压力维持在-50～-200 Pa范围内，单台设备处理量曲线图（每套设备包含两台设备）如图8所示。
3. 自主开发了适应高粘度含油废弃物的双螺旋热相分离成套设备。
双螺旋热相分离成套设备采用双螺旋、双层炉、内加热的设计，解决设备处理高粘度含油废弃物（稠油污泥、含聚污泥、罐底油泥等）时结焦板结、热效率不高问题以及双层炉局部温度集中的问题。双螺旋热相分离设备处理能力提升25%，最大处理规模达到4 t/h；注入式传热，燃料利用率提升10%，热效率55~60%，成套装备运行功率
160-200 kW，能源（天然气）消耗50-80 Nm3/t；物料停留时间为1～5 h，出料温度在300～600℃之间，残留TPH<1%，尾气排放满足GB31571-2015《石油化学工业污染物排放标准》。设备组成和原理如图9，10所示。
图7单螺旋热相分离成套设备
图8单螺旋处理量曲线图
图9双螺旋热相分离设备
图10双螺旋设备原理图
4. 开发了适应复杂含油废弃物的间歇热相分离装备。
间歇热相分离技术采用续批式的间歇作业模式，可灵活应对各类复杂的含油废弃物处置，同时实现矿物油的收集。其最大处理规模达到15 t/批次；热效率50~55%，成套装备运行功率30-80 kW，技术原理和设备如图11，12所示。
图11间歇热相分离技术原理图
12间歇热相分离设备
三、实施效果
通过厂内调试和工业试验，证实本项目成套装备完全满足设计要求，技术成熟度高；物料适应范围广，可处理常规和非常规油气勘探开发过程中产生的含油钻屑、废弃泥浆、含油污泥及炼化过程产生的浮渣、底泥和剩余活性污泥等。本项目研究成果推广应用程度高，自2015年起，在中国石化胜利油田公司、中国石油新疆油田公司等4家油气田产废企业共建成了50万吨/年的处理装置，累计处理量已达44万吨，应用现场如图13-16所示。
图13西北油田单螺旋设备现场图
图14大庆油田双螺旋设备现场图
图15胜利油田调质分离设备现场图
图16新疆油田连续回转窑设备现场图
如果您有相关技术需求或技术推广，请联系我们。
联 系 人：孙继成
联系电话：15665775825（微信同号）
