本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化利用，具體涉及一種循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
1、油基巖屑是指在油/氣鉆井過(guò)程中，通過(guò)油基鉆井液與地層巖石接觸產(chǎn)生并隨鉆井液一起返回井外形成的固體廢棄物。目前，我國(guó)油基巖屑年產(chǎn)量已高達(dá)2440萬(wàn)立方米，且產(chǎn)量正以每年數(shù)百萬(wàn)立方米的速度快速增加。油基巖屑富含重金屬、苯系物、多環(huán)芳烴及堿金屬鹽等難降解和生物毒性的物質(zhì)，具有很大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，已被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》(廢物類別：hw08)。作為一類典型危險(xiǎn)廢棄物，油基巖屑運(yùn)輸和處置難度大、成本高，不當(dāng)處置會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重危害。此外，油基巖屑平均含油率為10-20％，具有顯著的資源回收利用價(jià)值。
2、熱解是利用高溫加熱將油基巖屑中的揮發(fā)性物質(zhì)和半揮發(fā)性物質(zhì)與殘?jiān)蛛x，實(shí)現(xiàn)油、氣產(chǎn)物高效回收，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)油基巖屑的無(wú)害化處置和資源化利用。但由于油基巖屑中的含油組分主要為礦物油類，常規(guī)熱解時(shí)易發(fā)生縮合反應(yīng)導(dǎo)致重油組分和焦炭產(chǎn)率升高、熱解油產(chǎn)率下降、回收油品質(zhì)較差等問(wèn)題。因此，有必要提供一種循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置方法，以解決上述問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置系統(tǒng)及方法，通過(guò)熱解段和催化段進(jìn)行分段循環(huán)熱解，促進(jìn)重質(zhì)烴的裂解，提高回收油中輕質(zhì)烴的產(chǎn)率，進(jìn)而提升回收油的品質(zhì)，同時(shí)能夠降低熱解后油基巖屑?xì)堅(jiān)暮吐?，還有利于催化劑和熱解渣的分離，實(shí)現(xiàn)催化劑的再生利用。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種一種循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置系統(tǒng)，包括依次連接的進(jìn)料單元、熱解單元、冷凝單元和回收單元；
3、所述熱解單元包括熱解段和催化段，所述熱解段設(shè)有與所述進(jìn)料單元連接的進(jìn)料口、與所述回收單元連接的出料口、以及與所述催化段連接的出氣口和進(jìn)氣口；所述催化段還設(shè)有與所述冷凝單元連接的進(jìn)氣口和出氣口；
4、所述催化段中放置有催化劑，用于催化熱解段中產(chǎn)生的熱解油氣的裂解，同時(shí)與所述熱解段中的熱解渣分隔開(kāi)；
5、所述冷凝單元包括與所述催化段依次連接的一級(jí)冷凝器和二級(jí)冷凝器，所述二級(jí)冷凝器的出料口與所述回收單元連接；所述一級(jí)冷凝器的冷凝溫度高于所述二級(jí)冷凝器；所述一級(jí)冷凝器用于將所述催化段的熱解氣中的重質(zhì)組分冷凝后返回至所述催化段繼續(xù)催化裂解，所述二級(jí)冷凝器冷凝后得到烴類物質(zhì)和不凝性氣體。
6、進(jìn)一步的，所述熱解段和催化段的溫度為400℃～600℃，所述一級(jí)冷凝器的冷凝溫度為160℃～180℃，二級(jí)冷凝器的冷凝溫度為20℃～40℃。
7、進(jìn)一步的，所述冷凝單元還包括設(shè)置于所述催化段和一級(jí)冷凝器之間的換熱器，用于將從催化段輸出的熱解氣與從一級(jí)冷凝器返回的重質(zhì)組分進(jìn)行熱交換。
8、進(jìn)一步的，所述催化熱解處置系統(tǒng)還包括與所述二級(jí)冷凝器連接的儲(chǔ)氣罐，用于儲(chǔ)存所述不凝性氣體；所述儲(chǔ)氣罐還分別與所述熱解段和催化段連接，用于將所述不凝性氣體作為所述熱解段和催化段的燃料輔助升溫；
9、和/或，所述回收單元包括與所述熱解段連接的熱解渣貯存區(qū)和與所述二級(jí)冷凝器連接的回收油儲(chǔ)存罐。
10、進(jìn)一步的，所述催化熱解處置系統(tǒng)還包括預(yù)處理單元，所述預(yù)處理單元包括依次連接的振動(dòng)篩、破碎機(jī)、攪拌機(jī)；所述振動(dòng)篩用于將油基巖屑進(jìn)行篩分，并將篩下物料直接輸送至所述攪拌機(jī)，篩上物料輸送至所述破碎機(jī)，破碎后輸送至所述攪拌機(jī)；所述攪拌機(jī)用于將物料混合均勻后輸送至所述進(jìn)料單元。
11、本發(fā)明還提供一種循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置方法，采用以上任一項(xiàng)所述的循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置系統(tǒng)，包括以下步驟：
12、s1、打開(kāi)熱解段和催化段之間的出氣口和進(jìn)氣口，在催化段中放入催化劑；將油基巖屑輸送至熱解段，在惰性氣氛中進(jìn)行熱解，熱解產(chǎn)生的熱解油氣通過(guò)出氣口進(jìn)入所述催化段進(jìn)行催化裂解；
13、s2、催化裂解產(chǎn)生的熱解氣再進(jìn)入熱解段熱解，如此在熱解段和催化段中循環(huán)處理預(yù)設(shè)時(shí)間后，將熱解氣從催化段輸送至冷凝單元，其中的重質(zhì)組分冷凝后返回至所述催化段繼續(xù)催化裂解，烴類物質(zhì)和不凝性氣體冷凝后分離回收。
14、進(jìn)一步的，所述熱解段和催化段的溫度為400℃～600℃，循環(huán)處理的預(yù)設(shè)時(shí)間為40min～60min；
15、和/或，所述一級(jí)冷凝器的冷凝溫度為160℃～180℃，二級(jí)冷凝器的冷凝溫度為20℃～40℃。
16、進(jìn)一步的，步驟s2還包括：將熱解氣從催化段先輸送至換熱器，再進(jìn)入冷凝單元的一級(jí)冷凝器，所述一級(jí)冷凝器返回的重質(zhì)組分在換熱器與所述熱解氣換熱后再進(jìn)入所述催化段。
17、進(jìn)一步的，步驟s1還包括將油基巖屑篩分、破碎后混合均勻，再輸送至所述熱解段；
18、和/或，將二級(jí)冷凝器冷凝后產(chǎn)生的不凝性氣體作為燃料輸送至所述熱解段和催化段進(jìn)行輔助升溫。
19、進(jìn)一步的，還包括：將熱解段產(chǎn)生的熱解渣排出至熱解渣貯存區(qū)，對(duì)催化段中的催化劑進(jìn)行加熱再生；
20、所述催化劑包括分子篩催化劑、貴金屬催化劑、硫化物催化劑和鎳基催化劑中的一種或多種。
21、總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
22、1、本發(fā)明提供的循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置系統(tǒng)，利用催化熱解的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)重質(zhì)組分的裂解，同時(shí)利用分級(jí)冷凝和循環(huán)熱解的方式，使重質(zhì)烴組分重復(fù)進(jìn)入催化段熱解，增加熱解油氣與催化劑的接觸時(shí)間，進(jìn)而大大增加熱解油中輕質(zhì)烴含量，提升回收油品質(zhì)；同時(shí)，循環(huán)熱解后油基巖屑?xì)堅(jiān)械暮吐曙@著降低(殘?jiān)吐?lt;1％)，滿足含油固廢的處置要求，降低了油基巖屑的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
23、2、本發(fā)明回收熱解產(chǎn)生的不凝性可燃?xì)怏w作為燃料輔助加熱熱解單元，同時(shí)利用熱解油氣與一級(jí)冷凝器中的重質(zhì)烴進(jìn)行換熱回收熱量，大大提高了整個(gè)熱解系統(tǒng)的能量利用效率。
24、3、本發(fā)明通過(guò)將熱解段和催化段進(jìn)行分段循環(huán)熱解，僅在催化段放置催化劑，熱解渣主要存在于熱解段，可以克服熱解渣和催化劑難以分離的問(wèn)題，以及熱解渣對(duì)催化劑活性的影響問(wèn)題，從而提高催化效率，同時(shí)便于催化劑的回收再利用。
1.一種循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的進(jìn)料單元、熱解單元、冷凝單元和回收單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置系統(tǒng)，其特征在于，所述熱解段和催化段的溫度為400℃～600℃，所述一級(jí)冷凝器的冷凝溫度為160℃～180℃，二級(jí)冷凝器的冷凝溫度為20℃～40℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝單元還包括設(shè)置于所述催化段和一級(jí)冷凝器之間的換熱器，用于將從催化段輸出的熱解氣與從一級(jí)冷凝器返回的重質(zhì)組分進(jìn)行熱交換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置系統(tǒng)，其特征在于，所述催化熱解處置系統(tǒng)還包括與所述二級(jí)冷凝器連接的儲(chǔ)氣罐，用于儲(chǔ)存所述不凝性氣體；所述儲(chǔ)氣罐還分別與所述熱解段和催化段連接，用于將所述不凝性氣體作為所述熱解段和催化段的燃料輔助升溫；
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置系統(tǒng)，其特征在于，所述催化熱解處置系統(tǒng)還包括預(yù)處理單元，所述預(yù)處理單元包括依次連接的振動(dòng)篩、破碎機(jī)、攪拌機(jī)；所述振動(dòng)篩用于將油基巖屑進(jìn)行篩分，并將篩下物料直接輸送至所述攪拌機(jī)，篩上物料輸送至所述破碎機(jī)，破碎后輸送至所述攪拌機(jī)；所述攪拌機(jī)用于將物料混合均勻后輸送至所述進(jìn)料單元。
6.一種循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置系統(tǒng)，包括以下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置方法，其特征在于，所述熱解段和催化段的溫度為400℃～600℃，循環(huán)處理的預(yù)設(shè)時(shí)間為40min～60min；
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置方法，其特征在于，步驟s2還包括：將熱解氣從催化段先輸送至換熱器，再進(jìn)入冷凝單元的一級(jí)冷凝器，所述一級(jí)冷凝器返回的重質(zhì)組分在換熱器與所述熱解氣換熱后再進(jìn)入所述催化段。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置方法，其特征在于，步驟s1還包括將油基巖屑篩分、破碎后混合均勻，再輸送至所述熱解段；
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9任一項(xiàng)所述的循環(huán)型油基巖屑催化熱解處置方法，其特征在于，還包括：將熱解段產(chǎn)生的熱解渣排出至熱解渣貯存區(qū)，對(duì)催化段中的催化劑進(jìn)行加熱再生；