泥中榨油：中國石油成功研發(fā)含油污泥熱解技術(shù)
（原題：“吃干榨盡”每一滴油 中國石油含油污泥熱解技術(shù)誕生記 來源：中國石油新聞中心）
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(yàn)成果展示會上記者了解到，有一種可以定制的“榨油機(jī)”，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(yàn)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(shí)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)油品再次回收、不凝氣作為補(bǔ)充燃料、殘?jiān)Y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(jià)、安全評價(jià)業(yè)務(wù)，抓住機(jī)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(jìn)技術(shù)，通過試驗(yàn)及研發(fā)提高創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級，提升企業(yè)市場競爭實(shí)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(xué)等十余種，但這些技術(shù)在實(shí)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(yùn)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(jìn)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(yùn)行，還未見相關(guān)報(bào)道，成為困擾環(huán)保人的一個(gè)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(tuán)隊(duì)，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(tuán)隊(duì)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(xué)分析和離心試驗(yàn)等工作，經(jīng)過上千次的技術(shù)組合和工藝設(shè)計(jì)，破解了一個(gè)又一個(gè)難題。
思路拓展 逐步推進(jìn)
國內(nèi)環(huán)保科技人員已解決了一個(gè)個(gè)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(tuán)隊(duì)花費(fèi)了大量時(shí)間在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)及現(xiàn)場優(yōu)化上。
在調(diào)研和試驗(yàn)時(shí)，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(shí)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(tuán)隊(duì)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(jìn)行先導(dǎo)性試驗(yàn)，開展新工藝、新裝備、新材料現(xiàn)場試驗(yàn)示范，推動科研成果向現(xiàn)場生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。
試驗(yàn)裝置在進(jìn)行HAZOP安全分析時(shí)，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(tuán)隊(duì)對試驗(yàn)方案進(jìn)行修改，使其上料系統(tǒng)完全密閉運(yùn)行，滿足煉廠安全要求。設(shè)備到后，研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過20多天努力，在預(yù)制工廠內(nèi)完成非標(biāo)設(shè)備制造和橇裝化。
試驗(yàn)裝置現(xiàn)場調(diào)試時(shí)，由于外方技術(shù)人員對含液率高達(dá)90%的中國煉化油泥不熟悉，經(jīng)過幾天摸索也無進(jìn)展，已經(jīng)打算放棄。研發(fā)團(tuán)隊(duì)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(yùn)行時(shí)，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(tuán)隊(duì)采用調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行溫度，采用梯級降溫的方式實(shí)現(xiàn)了順利出渣。在2017年12月下旬，天津大港低溫達(dá)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(yán)寒，采取蒸汽伴熱方式進(jìn)行人工攪拌，確保試驗(yàn)裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)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(dá)80%以上，處理成本遠(yuǎn)低于外委處置費(fèi)用。“目前含油污泥主流治理技術(shù)在國外，通過引進(jìn)熱解核心設(shè)備，并自主研發(fā)外圍配套設(shè)備，可以短時(shí)間實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工業(yè)化應(yīng)用，并可節(jié)省大量費(fèi)用。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹。
自主創(chuàng)新 破解瓶頸
研發(fā)團(tuán)隊(duì)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(bǔ)充燃料自用，可減少熱解設(shè)備的燃料使用量。熱解殘?jiān)捎抿瞎に噷ζ溥M(jìn)行穩(wěn)定化、固化處理，可進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)及可能造成的環(huán)境影響。現(xiàn)有的油泥外運(yùn)處理成本高，企業(yè)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)重。熱解處理技術(shù)不僅可節(jié)省外委處置費(fèi)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(jìn)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(jìn)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(fèi)1.2億元，開展科研項(xiàng)目100余項(xiàng)，其中國家級重大專項(xiàng)3項(xiàng)、集團(tuán)公司級4項(xiàng)；獲授權(quán)專利62項(xiàng)、發(fā)明專利26項(xiàng)，技術(shù)秘密認(rèn)定28項(xiàng)；申報(bào)認(rèn)定集團(tuán)公司自主創(chuàng)新產(chǎn)品7項(xiàng)，推廣應(yīng)用科技成果30余項(xiàng)。
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?zé)峤庠O(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(jìn)入水處理系統(tǒng)。
專家視點(diǎn)
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(jì)、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(biāo)達(dá)到國家新標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)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(yùn)輸、能量密度高且使用方便的油、可燃?xì)狻⒐虘B(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(diǎn)。
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(gè)新興技術(shù)，涉及材料學(xué)、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(jìn)行熱解試驗(yàn)，在引進(jìn)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(yàn)設(shè)備全部采用橇裝化設(shè)計(jì)。經(jīng)長周期的試驗(yàn)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?jiān)蠂覙?biāo)準(zhǔn)，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(diǎn)發(fā)展的重大裝備技術(shù)，已經(jīng)在各個(gè)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笥锌蔀椤Ｕl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(jìn)行相應(yīng)研究。在德國，實(shí)施了規(guī)模達(dá)100噸的垃圾熱解實(shí)驗(yàn)工程。
同時(shí)，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(rèn)可。我們要沿著正確的技術(shù)路線，推進(jìn)熱解技術(shù)不斷進(jìn)步。（中國循環(huán)經(jīng)濟(jì)協(xié)會副會長 胡新靈）
