用于处理石油精炼厂废物的系统

本发明涉及用于处理淤泥和被污染固体的方法和装置，从淤泥和被 污染固体中回收碳氢化合物，本发明尤其涉及一种用于处理来自石油污 染场所的K类废物处理的系统(方法和装置)，这些场所比如炼油厂存 储罐、分裂蒸馏塔和土壤，从这些场所中回收碳氢化合物，从而使得残 留物适于进行环境可接受的处理。

在石油的炼制和存储过程中一定会有残留淤泥。原油的来源不同， 送到精炼厂的石油给料中可能含有各种各样的不可炼制的污染物，这些 污染物通常包括淤泥、食盐、硫磺、金属和灰烬。原油本身均含有少量 细小的固体，这些固体可以沉积在存储罐的底部并且与碳氢化合物结合 的非常紧密以致于无法用传统的分离过程分开，比如过滤和离心。当石 油给料在分馏塔中炼制的时候，各种各样的高分子量有机化合物和各种 各样的惰性成分被浓缩或捕获在安静的底部。

美国环境保护局将在环境方面不适于处理的存储和蒸馏残留物称为 “K类”，在炼油领域被称为“K-废物”。正如在这里所采用的，“精 炼厂废物”这一说法并不局限于淤泥、底部沉积物、蜡状物、油状物、 油脂和被污染的土壤，从广义上该短语是指石油开采、运输、存储和炼 制操作中的所有残留物。美国环境保护局已经对这些废物的处理进行了 限制，要求这些被污染的物质在处理之前(典型的是通过垃圾掩埋)必须对 这些污染物进行处理使其满足特定的“已经证实的最佳可以使用的处 理”(BDAT)标准。

过去几年以来，处理规定更为严格，处理石油污染土壤和淤泥的费 用也不断提高。这两个方面的趋势预计在将来还会继续。处理炼油厂废 物的现有技术实施起来非常昂贵而且经常不能充分满足目前和将来的规 定。

在用坝所围起的水中通过生物降解完成石油废物的自然降解，这一 “土地耕作”过程速度慢，价格高，占地面积大，需要精细的控制机制， 而且最终不能够满足降解高分子量碳氢化合物的需要。

减小将被土地掩埋的物质的体积的过程能够将原废物的体积移去高 达80-85％。可以采用各种各样的离心分离器和／或过滤系统将污垢部分从 液体成分中分离出来，将水和油状物质送回精炼厂。然而，要获得好的 过滤分离效果通常需要使用含硅藻土的泥土来产生具有高石油含量的蓬 松饼；而且该过滤饼的污垢部分仍含有高含量的结合石油。

在使用离心细颈瓶离心机分离和减小体积时，通常在细颈瓶的前面 加入聚合物使固体絮结以便于沉淀。在一些情况下，加入溶剂或“沥青 稀释油“来减小更重成分的黏度，从而提高分离效果。然而，通常这一 过程的突出目的是将石油在所给定底部沉积和水规范(BS＆w)的范围内 将石油送回到精练厂中，而很少考虑到最终将进行处理的固体或饼部分 的净化。这样，对固体残留物的土地掩埋处理就是对可以精练石油成分 的浪费。

为了进一步将水和石油从细颈瓶的饼中除去，还包括将细颈瓶饼进 行热解吸附和直接煅烧的一些处理过程。然而，这两个处理过程为了满 足目前联邦资源保护和回收法案(RCRA)所制定的BDAT标准，对维 护、劳力和能源的高要求使得这两个过程尤其费用高，而且煅烧过程是 有害的并预先排除了进一步从饼中回收石油的可能性。而且，将这些过 程中的任何一个添加到机械分离过程中都是一个附加方法而并无意于解 决当前所面临的石油与淤泥和土壤的精细颗粒紧密结合的问题，也无意 于回收那些成分的潜在商业利益。

这样就需要一个重新设计的完整的处理过程，该过程与将石油从泥 沙和土壤中分离出来的基本需要一致并能够提供一种高效和相对便宜的 处理精炼厂废物的方法，包括K类废物在内，该方法将所有可以精炼的 石油成分实质上从固体中分离出来，该方法处理后的残留固体按照 RCRA的指导方针从禁止处理的名单中除去。

本发明的一个主要目的是提供一种处理精炼厂废物的改进过程，用 该过程处理后的残留固体按照RCRA的指导方针从禁止处理的名单中除 去。

本发明的另一目的是提供一种处理精炼厂废物的改进过程，该过程 能够容易地将石油从泥沙和土壤中分离出来并因此能够从其中将高百分 比的可精炼石油返回到精炼厂。

本发明的另一目的是提供一种处理精炼厂废物的改进过程，该过程 每单位废物的处理成本要比已知的处理过程便宜。

本发明的另一目的是提供一种处理精炼厂废物的改进过程，该过程 能够很容易地将现有设备更新改进来使用。

简而言之，在本发明的具体的整体设计的精炼厂废物处理系统中， 将要进行处理的废物给料过筛以除去大的颗粒，然后将废物给料稀释到 固体物质重量百分比小于5％，形成废物淤泥。在一个给料／混合罐中， 搅拌废物淤泥并且加热到180°F或更高温度，保持足够的时间使石蜡状 固体熔化，减小批料的黏度，降低批料中石油部分的密度，和打破石油 和惰性表面之间的表面粘连。按照上述条件处理的废物淤泥用第一盘／碗 离心分离器。废物体积的80％以上被该离心分离器分离出去，含有来自 最初废物的绝大多数石油的液体可以被送回到精炼厂进行处理。在反应 罐中，可能含有大约5％或更少石油和油脂的残留饼用热水稀释形成第二 废物淤泥，用一定量的过氧化氢处理足够的时间，使废物中连接到精细 颗粒上的石油溶解和释放，并且将有毒的多环芳烃氧化成无毒的衍生 物。第二废物淤泥用第二盘／碗离心分离器处理。液体部分与来自第一离 心分离器的液体合并，含有大约0．5％或更少石油和大约70％固体的残留 饼可以直接土地掩埋或按照需要进一步地脱水以满足处理要求。

本发明以及目前本发明最佳实施例的上述及其他目的、特点和优点 参照附图阅读下面的描述将会更为清楚，附图的图1是按照本发明处理 精炼厂废物的系统的简图。

该目标处理过程的目的是：

a)提供含有K类废物的精炼厂废物流，这些废物来自于比如存储 罐的洗液、暴风雪吹走的积累物、污水罐的冲洗物、静止的底部残留物、 精炼厂土壤等等，成分范围宽，含有不同百分含量的轻组分、重组分、 沥青、碳、泥、沙、盐类、硫和硫化物，以及多环芳烃(PAH’s)；

b)释放和回收废物流中实质上所有的石油含量并且将其送回到精 炼厂加工成可以销售的产品；

c)进行这样的释放和回收而无需使用凝聚剂或过滤措施，比如硅 藻土或聚合物；

d)将废物流中的有毒物质转化成无毒的衍生物；

e)得到基本上不含碳氢化合物(0．5％或更少)的残留固体，按照 政府的规定该固体是可以被清除的也适合进行处置；和

f)高效和经济地满足所有上述目的。

参照图1，图1表示出了本发明具体的精炼厂废物处理系统10。既 然要处理的废物的体积相对较大，每次有数万桶或者更多，通常最好将 系统10设计成连续生产的形式，虽然在本发明的范围内也可以采用半连 续或批量处理的形式。

被处理的废物给料12用水稀释到固体物质重量百分比小于5％，形 成废物淤泥，然后通过筛子14过滤掉大的颗粒，最好用10号筛将直径 大于2毫米的颗粒除去。被除去的颗粒就被丢掉，这就是废物16。

在一个受控的给料容器18中，搅拌废物淤泥并且加热到180°F或 更高温度，保持足够的时间使石蜡状固体熔化，减小批料的黏度，降低 批料中石油部分的密度，和打破石油和废物中精细颗粒之间的表面粘 连。按照进行该过程处理的废物的类型、体积和调配的不同，采用合适 的调控时间。

最好在容器18上安装一个细颈使淤泥的表面积最小，这样使其中产 生的烃化物气体的量最小。容器18或者采用受控的惰性气氛或者在容器 的头部采用受控的空气气流，以防止烃化物气体的浓度超过爆炸极限的 最低值。所形成的可燃气体可以排放到大气中或者按照下面所描述的加 以利用。

容器18中的废物淤泥可以由蒸汽套加热或者最好直接将蒸汽注入到 废物中，蒸汽由传统的蒸汽生成器(锅炉)20产生。

在控制条件下的处理基本完成之后，将处理后的废物淤泥用第一离 心分离器22处理，最好采用制药加工领域所使用的高效盘／碗离心分离 器。在精炼厂废物处理领域经常使用水平细颈瓶离心分离器来减小体 积，可以获得相当好质量的液体分离部分。然而，这些设备的分离效率 相对较低，通常需要在废物淤泥中加入凝聚剂或有利于凝聚的装置以获 得固体的充分分离。所得到的聚合物絮状物具有海绵状结构，该结构减 小了饼的密度而且该结构的饼中含有不可接受的高含量水和油。已经发 现在本阶段使用盘／碗离心分离器可以无需使用凝聚剂并且产生一个密度 更大，液体含量相对低的饼，这是本发明的所述目的之一。离心分离器 22可以是批量、半连续，或连续的输出设计。

通过离心分离器22将废物体积的80％以上分离出去，含有来自最初 废物的绝大多数石油的液体可以被送回到精炼厂进行处理24。

残留饼通常还不适合土地掩埋处理，还需要进一步的处理或转换。 在反应罐26中，可能含有大约5％或更少石油和油脂的残留饼用热水28 稀释并搅拌，最好加热到180°F或更高温度，形成第二废物淤泥，用一 定量的过氧化氢30处理足够的时间，使废物饼中连接到精细颗粒上的石 油溶解和释放。长链烃被转化成较短链的分子，从而形成一个更适合重 新送回精炼厂的更轻的石油成分。这个处理步骤还将有毒的多环芳烃氧 化成无毒的衍生物，比如，萘和蒽可以被分别氧化成萘醌和蒽醌。在这 个传统阶段会产生一些挥发性烃化物，这就要求控制罐26的出口。比较 有利的是可以将这些气态烃化物和给料搅拌容器18中的相似挥发性物质 一起收集起来用来加热蒸汽生成器20，或者可以将这些气体排放到大气 中。加入水和过氧化氢可以是批量、半连续，或连续的给料方式。可以 和反应罐26平行使用多个反应罐26a用来增加整个废物处理系统的输出 量。

反应罐26的反应阶段完成之后，第二废物淤泥加入到第二离心分离 器32中，最好还使用盘／碗离心分离器来除去反应阶段产生的轻石油成 分。液体部分可以与来自第一离心分离器22的液体合并，含有大约0．5％ 或更少石油和大约70％固体的残留饼可以直接处理34或按照需要进一步 地脱水36或干燥以满足处理要求。

实例：

原油存储罐的底部淤泥积累由50％的惰性固体和50％的石油化合物 组成，数量为20，000桶。选择使用压力水流和真空吸尘车去除来监视 和清除废物从而清洁罐子。清洁罐子需要80，000桶的水，总共产生 100，000桶的液体石油废物。按重量计算废物由1890吨(10．66％)的惰性 固体，1890吨(10．66％)的石油化合物和13，944吨(78．67％)的洗涤水。

如果有所需要的容积，可以将废物放置其中进行分层，可以将50％ 体积的水从中转移和抛弃。剩余的50％废物按照上述系统在一个连续的 系统中进行处理。

如果每桶4．20美元，处理100，000桶的费用是420，000美元。如果 每吨210美元，1890吨惰性固体的处理费用是400，000美元。总的处理 费用是820，000美元。

将按照本发明的处理费用与用现有技术处理相同废物的费用做比 较，在一个商业液相焚烧炉中直接焚烧过程估计至少要花费3百万美元， 按照液体注入焚烧炉中控制某一废物淤泥难度的不同，费用也可能高达5 百万美元；随后在固相商业焚烧炉进行的体积减小和干燥估计至少要花 费2．5百万美元；通过对残留饼的热解析使体积减小估计至少花费2．0百 万美元；通过(另外加入石油成分)改善燃烧情况的BTU加强法减小体 积估计至少要花费2．3百万美元。

从上述描述可以清楚地看到，本发明已提供了一种用于处理精炼厂 废物改进系统(方法和装置)，从中回收残留石油并且使得残留物适于 进行环境可接受的处理，在该系统中精炼厂废物在热水中处理；在第一 盘／碗离心分离器中进行第一次离心分离将可以精炼的液体从第一饼中分 离出去；用过氧化氢处理使石油化合物从惰性固体中溶解和／或释放，并 且将有毒的化合物氧化成无毒的衍生物；在第二盘／碗离心分离器中进行 第二次离心分离将释放出来的石油化合物分离用于精炼，并且得到半干 的残留饼可以直接土地掩埋或进一步地脱水。按照本发明在这里所描述 的系统对该领域的熟练技术人员而言毫无疑问可以进行多种变化和修 改。因此，上述描写应该看作是举例说明而不是仅限于此。

本申请是本人于1997年2月27日提交的顺序号为08／807，643的悬 而未决的申请的延续部分。

权利要求书 按照条约第19条的修改

1、一种处理精炼厂废物含水废物淤泥得到流体和残留饼的方法， 从该方法所得到的流体中可以回收石油产品，该方法所得到的残留饼基 本上不含有碳氢化合物，该方法包括下面几步：

a)将所述废物淤泥加热到至少180°F以形成热的废物淤泥；

b)在所述温度下保持足够的时间使所述热的废物淤泥化解，所述废 物淤泥的化解包括熔化任何含有石油的固体、减小废物淤泥的表观黏度 和降低所述废物淤泥中石油部分的密度；

c)将所述热化解的废物淤泥通过第一离心分离器，将含有结合石 油的第一残留饼与含有液体石油部分的第一液体流分开；

d)将所述第一残留饼分散到水中形成第二废物淤泥；

e)在所述第二废物淤泥中加入一定量的过氧化氢，使所述第一废 物饼中连接到惰性固体上的所述结合石油溶解和释放；和

f)将所述第二废物淤泥通过第二离心分离器，将第二残留饼与含 有石油部分的第二液体流分开，所述第二残留饼含有所述惰性固体，基 本上不含有碳氢化合物。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述加热步骤之 前还包括将所述废物中固体重量调整到大约百分之五或更小的步骤。

3、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述加热步骤之 前还包括将所述含水废物淤泥通过筛子从其中除去大颗粒的步骤。

4、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将所述第一 和第二液体流送到精炼厂的步骤。

5、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二残留饼在 所述第二离心分离步骤中形成之后含有残留水，该方法还包括在所述第 二离心步骤之后进一步脱水所述第二残留饼的步骤。

6、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理步骤包括 氧化所述第二废物淤泥中的多环芳烃。

7、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热步骤包括 将蒸汽注入所述废物淤泥中。

8、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，至少所述第一和第 二离心分离器之一是盘／碗离心分离器。

9、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废物淤泥包括 下列活动所产生的残余物，这些活动包括石油开采、运输、存储和炼制 操作和这些操作的复合操作，所述残余物包括淤泥、底部沉积物、蜡状 物、油状物、油脂和被污染的土壤以及它们的混合物。

10、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散步骤中水 被加热。

11、一种处理精炼厂废物得到流体和残留饼的系统，从该系统所得 到的流体中可以回收石油产品，该系统所得到的残留饼基本上不含有碳 氢化合物，该系统包括：

a)一个调节容器，该容器用来接收、软化和其它热调节所述废物 的废物淤泥；

b)与所述调节容器相联系的第一离心分离器，用来从所述调节容 器接收所述被调节的废物淤泥并将所述第一废物淤泥分离成第一流体和 第一残留饼，所述第一流体可以精炼成石油产品；

c)用来接收所述第一残留饼的反应容器；

d)用来将过氧化氢和水分散到所述反应容器中的装置，使过氧化 氢和水与所述第一残留饼一起形成第二废物淤泥并且从所述第一残留饼 的惰性固体中溶解和释放所结合的石油；

e)与所述反应容器相连通的第二离心分离器，用来从所述反应容 器接收所述第二废物淤泥并将所述第二废物淤泥分离成第二流体和第二 残留饼，所述第二流体可以精炼成石油产品，所述第二残留饼基本上不 含有石油残留物。

12、按照权利要求11所述的系统，其特征在于，至少所述第一和 第二离心分离器之一是盘／碗离心分离器。

13、按照权利要求11所述的系统，其特征在于，为了软化所述废 物淤泥在所述调节容器中通有蒸汽。

14、按照权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括至少一个 外加的与所述第一反应容器并列的反应容器。

15、按照权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括用来维持 所述调节和反应容器内非爆炸性气氛的装置。

16、按照权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括在将所述 废物引入所述调节容器之前从所述废物中过滤出大颗粒的筛子。

17、按照权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括用来将所 述废物用水稀释到重量百分比为大约百分之五或更小的装置。

18、按照权利要求17所述的系统，其特征在于，还包括用来捕获 从所述废物淤泥中释放出来的挥发性碳氢化合物并且燃烧所述碳氢化合 物来加热所述水的装置。

19、按照权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括用来稀释 所述第二残留饼的装置。