技术领域
[0001] 本
发明涉及石油、化工、
能源等应用领域，具体涉及一种固体废弃物中所含油的
热解蒸馏提炼、
液化收集以实现资源化利用的装置及其制备方法。
背景技术
[0002] 当前，化石能源资源赋存不均衡，开发难度较大，已探明石油、
天然气等优质能源储量严重不足。再加上能源利用技术落后，能源结构
不平衡，利用低下，在经济高速增长的条件下，我国能源的消耗速度比其他国家更快，能源枯竭的威胁可能来得更早、更严重。
[0003] 含油固体废弃物主要来源于人类对石油的生产和消费活动。人们在开发利用石油以及制造石油产品的过程中，都会不可避免的产生含油固体废弃物。石油开采炼制中产生的含油固体废物已经被列入《国家危险废物名录》，其来源和物理化学性质复杂，油、
水、泥比例差异显著。若不及时加以无害化处理，而选择直接挖坑填埋，发生渗漏，会造成
土壤、
地下水源及其周边河流的污染，严重影响生态环境。
[0004] 含油固体废弃物对人类的危害表现是多方面的，具体表现在：
[0005] 1、占用大量土地。目前很多城市根据环保要求将含油固体废弃物按
指定地点堆放，无论最后如何处理，在堆放过程中势必造成堆积量越来越大，占地也就越来越多，据估算，每堆积10000t废物，约需占地一亩。这些垃圾不仅占用了大量的土地，直接影响农业生产、妨碍了城市环境卫生，而且
覆盖了大批绿色
植物，大面积的破坏了地球表面的植被，破坏了自然环境的优美景观，更重要的是破坏了大自然的生态平衡。
[0006] 2、污染土壤。含油固体废弃物在堆置过程中，其有害轻质组分容易渗入地面，造成
土壤污染。这些具有渗透性的油品大多属于轻质非水相液体(LNAPL)，它具有易挥发、
粘度小、运移速度快等特点。在泄露的情况下首先污染附近土壤，进而渗入到地下水系统，对人类的健康造成极大的危害。在欧美等发达国家广泛用于轻油污染治理的工程技术有土壤
蒸汽抽取、空气喷射、
生物通
风等，都具有良好的可操作性，并已取得显著的治理效果。但尽管如此，固态的有害废弃物有长期的滞留性和不可稀释性，一旦造成环境污染，往往很难补救恢复。其中，污染成分的迁移转化，如
浸出液在土壤中的迁移是一个缓慢的过程，其危害可能在数年至数十年后才能发现。
[0007] 3、污染
水体。含油固体废弃物可随天然降水流进河流、湖泊，或以较小颗粒随风飘迁、落入水域，造成地面水的污染；可随渗沥水渗到土中，进入地下水，使地下水受污染；废渣若直接排入河流、湖泊或海洋，其危害是不言而喻的。
[0008] 4、污染大气。含油固体废弃物在适宜的
温度和湿度下，其含有的某些有机物被
微生物分解，释放出部分有害气体，从而造成对大气的污染。同时细粒、粉末受到风吹日晒，也会加重大气的粉尘污染。
[0009] 对于含油固体废弃物的处理与处置，目前常见的主要有填埋、焚烧、
固化和化学稳定处理等方法。
[0010] 1、填埋法又可分为海洋处置和陆地处置两大类：海洋处置主要分为海洋倾倒与远洋焚烧两种方法，陆地处置的方法有多种，包括土地填埋、土地耕作、深井灌注等。
[0011] 2、焚烧法：在高温条件下，使有机物
氧化分解成小分子。为了达到完全氧化，必须防止可能发生的氧化不完全或合成等反应，以避免和控制不完全燃烧产物和有害气体(如CO、HC、HCl、SOx等)造成二次污染。焚烧产生的
热能，可用来生产蒸汽或
电能，也可用于供暖或生产的需要。常见的焚烧炉有开敞式和多室式。前者适用于处理高热量的易分解、易
蒸发的废弃物，防止在燃烧过程中发生爆炸。后者(在高温和无氧或极少氧气存在下进行)可较经济的利用热量。
[0012] 对于含油固体废弃物的处理，采用热解法比焚烧法更为有利。因为热解法在密闭条件下进行，很少产生污染问题，处理能
力大，
燃料可以由本身解决，还可回收油类等产品，其
费用约为焚烧费用的27％。
[0013] 3、固化和化学稳定处理：通过物理化学方法将有害固体废弃物固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程。固化处理的目的是使废弃物中所有污染成分呈现化学惰性或被包容起来，以便运输、利用或处置。理想的固化产物应具有良好的抗渗透性，良好的机械特性，以及抗浸出性、抗干湿、抗冻融特性。这样的固化产物可直接在安全土地填埋场处置。也可用作建筑的
基础材料或道路的路基材料。在我国，固化方法主要用于处理
放射性废弃物。用于处理含油固体废弃物尚在研究之中。
[0014] 现在，人类面临经济增长和环境保护的双重压力。在积极寻找更加环保的新型能源，发展新能源城市、实施新型能源战略的同时，我们也更加需要在现有的化石能源基础上减少浪费，降低环境污染。对含油固体废弃物实现资源化利用，为缓解资源紧缺、降低环境污染起到一定的积极作用。
[0015] 在循环
流化床使用技术上方面，我国拥有完整的知识产权，拥有强大的知识储备和应用能力。在固体废弃物上运用流化床热解蒸馏技术可以达到提炼油的效果。
[0016] 本次发明，不仅可以处理因钻井时固体废弃物含油污染问题，而且可实现含油固体废弃物的回收再利用，为促进可持续发展，实现资源再生利用和
循环经济创收起到推动作用。
发明内容
[0017] 技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种含油固体废弃物资源化利用方法和装置，利用该装置对油进行热解蒸馏，降低环境污染，实现含油固体废弃物的资源化利用，既起到缓解能源紧张的积极作用，又促进生态环境的保护。
[0018] 技术方案：本发明的含油固体废弃物资源化利用装置包括料仓、给料装置、埋管换热器、风室、流化床热解反应蒸馏器、除尘装置、
空气预热器、
冷凝器、
燃烧器、流化风预热器以及
增压风机一与增压风机二；
[0019] 所述的料仓下部在给料装置进口处的上部相连，给料装置的给料出口与流化床热解反应蒸馏器的进料口相连，流化床热解反应蒸馏器下部设置埋管换热器，底部布置风室，风室中间设有
排渣出口；在流化床热解反应蒸馏器上部出口与除尘装置的上部相连，除尘装置的顶部通过管道与空气预热器相连，除尘装置下部设有排灰口；在空气预热器一侧通过空气管道与增加风机一相连，经过空气预热器后的空气管道与燃烧器相连，在空气预热器的底部布置排油出口；同时在空气预热器的底部通过管道与另一个增压风机二进口相连，在增压风机二的出口的管道分两路，一路管道与冷凝器相连，一路与流化风预热器相连；在冷凝器管道出口，通过管道与燃烧器一侧相连，在冷凝器布置排出口；燃烧器底部布置补充燃料进口，燃烧器出口通过管道与埋管换热器的下部进口相连；埋管换热器上部出口通过管道与流化风预热器的顶部相连，流化风预热器出口通过管道与流化床的底部风室下部相连。
[0020] 本发明的含油固体废弃物资源化利用方法包括如下步骤：
[0021] 在料仓里面存放含油固体废弃物，经给料装置将含油固体废弃物送入流化床热解反应蒸馏器中，经埋管换热器交换热量后，油被热解蒸馏，固废残渣经排渣出口排除炉外；
[0022] 热解蒸馏出的油气连同灰分从流化床出口引出，在流化床出口，灰分因重力作用经旋风分离器在除灰装置中气固分离后，从排灰口排出；
[0023] 油气随管道进入空气预热器，在空气入口接新鲜空气，热解气将热量传递给冷空气后温度降低，沸点较高的热解气先液化，在排油出口装置进行收集；
[0024] 剩余的热解气体随管道分为两路，一部分分流进入冷凝器继续液化，在排出口进行收集，另外一部分热解气进入流化风预热器作为惰性循环介质送至流化床风室；
[0025] 从冷凝器出来的不
凝结气体随管道送至燃烧器与从空气预热器出来的高温空气及从补充燃料进口送来的燃料混合，进行燃烧，产生的高温燃气随管道进入埋管换热器，进行热量交换，为流化床热解蒸馏反应器提供热源；
[0026] 热量交换后的低温燃气随出口管道送至流化风预热器，进行余热利用，与进入流化风预热器的热解气进行热量交换后，无污染无害化处理随燃气排空出口排空。
[0027] 含油固体废弃物经给料装置送入流化床热解反应器蒸馏器中，在流化床内受
热分解蒸馏出热解气体，在流化床下部布置埋管换热器从而能进行热量交换，床内所需要控制温度根据油种所含物质决定，以利于油中不同有机物质热解为气体，脱离固体废弃物蒸馏出。
[0028] 从流化床出口出来的的热解混合物气体，实现热解气体与灰分的分离，在流化床出口布置一个排灰装置，所含有的旋风分离器，去除热解气中的固体灰分。
[0029] 经过排灰装置后的热解气体能得到液
化成液态油，热解气由管道流入空气预热器，通过换
热管将热量传递给来自外界的新鲜空气，其自身温度降低，并确保空气预热器出口处的热解气温度能降低至250℃温度以下，使得热解气中高沸点的气体液化，便于收集；同时，空气预热器加热进口空气，改善燃烧器的着火条件，提高燃烧
质量和效率。
[0030] 经空气预热器后的热解气能够实现一部分气体作为惰性循环介质，以维持系统循环运行，一部分热解气分流进入冷凝器继续降温凝结以收集更多液态油，不凝结气体作为燃烧器的燃料，空气预热器后的热解气管道处设置的增加风机和将管道分为两路，一路热解气进入流化风预热器进行预热作惰性循环介质，预热升温以维持系统循环运行；一路热解气进入冷凝器液化，不凝结气体作为燃料送入燃烧器。
[0031] 在燃烧器中实现空气与燃料稳定燃烧，为埋管换热器提供高温燃气，燃料构成一部分来自于经
过冷凝器后的不凝结气体，一部分由外界补给；而空气预热器通过管道将预热空气提供给燃烧器，维持燃烧。
[0032] 热解蒸馏气体作为惰性蒸馏循环介质，维持系统循环运行，同时实现埋管换热器中低温燃气的余热利用，燃烧器提供高温燃气给埋管换热器，交换热量后低温燃气经过管道通入流化风预热器，为来自空气预热器后的低温热解气做热源，以提高惰性循环风的温度，环境无害化处理排空。
[0033] 流化床热解反应蒸馏器底部设有排渣管连接床体，穿过流化床下部风室，脱油后的固体物料可从排渣管排出，惰性蒸馏循环介质进入流化床下部风室，经布风板进入流化床热解反应蒸馏器内，维持流化床内固体物料与循环热解气的混合流动状态。
[0034] 有益效果：与
现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0035] 1、目前我国
对流化床技术理论研究与实际应用都比较成熟，将流化床技术运用于含油固体废弃物的热解蒸馏，技术成熟，同时，流化床热解反应热解蒸馏器有效提
高炉内热量交换效率，加快油热解蒸馏，提高含油固体废弃物资源化产率。
[0036] 2、通
过热解蒸馏实现含油固体废弃物资源化，产生环境污染问题极少，燃烧器燃料由本身解决，还可回收油类等产品，其费用比现有的焚烧费用大大降低。
[0037] 3、经埋管换热器换热后的燃气进入流化风预热器进行余热利用，不仅降低排烟损失，提高燃烧效率，同时也提高了流化风温度，以益于含油固体废弃物的热解蒸馏，从而提高油的回收率。
附图说明
[0038] 图1为本发明的结构示意图。
[0039] 图中有：料仓1、给料装置2、埋管换热器3、风室4、流化床热解反应蒸馏器5、除尘装置6、空气预热器7、冷凝器10、燃烧器11、流化风预热器10、增压风机一8、增压风机二9。
[0040] 排渣出口401、排灰口601、新鲜空气进口801、排油出口701、排出口1001、补充燃料进口1101、燃气排空出口1201。
具体实施方式
[0041] 参见图1，本发明提供的含油固体废弃物资源化利用装置，该装置包括料仓1、给料装置2、埋管换热器3、风室4、流化床热解反应蒸馏器5、除尘装置6、空气预热器7、冷凝器10、燃烧器11、流化风预热器12以及增压风机一8与增压风机二9。
[0042] 所述的料仓1下部在给料装置2进口处的上部相连，给料装置2的给料出口与流化床热解反应蒸馏器5的进料口相连，流化床热解反应蒸馏器5下部设置埋管换热器3，底部布置风室4，风室中间设有排渣出口401；在流化床热解反应蒸馏器5上部出口与除尘装置6的上部相连，除尘装置6的顶部通过管道与空气预热器的顶部7相连，除尘装置6下部设有排灰口601；在空气预热器7一侧通过空气管道与增加风机一8相连，经过空气预热器7后的空气管道与燃烧器11相连，在空气预热器7的底部布置排油出口装置701；同时在空气预热器7的底部通过管道与另一个增压风机二9进口相连，在增压风机二9的出口的管道分两路，一路管道与冷凝器10相连，一路与流化风预热器12相连；在冷凝器10管道出口，通过管道与燃烧器11一侧相连，在冷凝器10布置排出口1001；燃烧器11底部布置补充燃料进口1101，燃烧器11出口通过管道与埋管换热器3的下部进口相连；埋管换热器3上部出口通过管道与流化风预热器12的顶部相连，流化风预热器12出口通过管道与流化床的底部风室4下部相连。
[0043] 本发明还提供了一种含油固体废弃物资源化利用方法，该方法包括如下步骤：
[0044] 在料仓里面存放含油固体废弃物，经给料装置将含油固体废弃物送入流化床热解反应蒸馏器中，经埋管换热器交换热量后，油被热解蒸馏，固废残渣经排渣出口401排除炉外。热解蒸馏出的油气连同灰分从流化床出口引出，在流化床出口，灰分因重力作用经旋风分离器在除灰装置中气固分离后，从排灰口601排出。油气随管道进入空气预热器，在空气入口801接新鲜空气，热解气将热量传递给冷空气后温度降低，沸点较高的热解气先液化，在排出口701进行收集。剩余的热解气体随管道分为两路，一部分分流进入冷凝器继续液化，在排出口1001进行收集，另外一部分热解气进入流化风预热器作为惰性循环介质送至流化床风室；从冷凝器出来的不凝结气体随管道送至燃烧器与从空气预热器出来的高温空气及从补充燃料进口1101送来的燃料混合，进行燃烧，产生的高温燃气随管道进入埋管换热器，进行热量交换，为流化床热解蒸馏反应器提供热源；热量交换后的低温燃气随出口管道送至流化风预热器，进行余热利用，与进入流化风预热器的热解气进行热量交换后，无污染无害化处理随排出口1201排空。
[0045] 含油固体废弃物经给料装置送入流化床热解反应器蒸馏器中，在流化床内受热分解蒸馏出热解气体，在流化床下部布置埋管换热器从而能进行热量交换，床内所需要控制温度根据油种所含物质决定，以利于油中不同有机物质热解为气体，脱离固体废弃物蒸馏出。
[0046] 从流化床出口出来的的热解混合物气体，实现热解气体与灰分的分离，在流化床出口布置一个排灰装置，所含有的旋风分离器，去除热解气中的固体灰分。
[0047] 经过排灰装置后的热解气体能得到液化成液态油，热解气由管道流入空气预热器，通过换热管将热量传递给来自外界的新鲜空气，其自身温度降低，并确保空气预热器出口处的热解气温度能降低至250℃温度以下，使得热解气中高沸点的气体液化，便于收集；同时，空气预热器加热进口空气，改善燃烧器的着火条件，提高燃烧质量和效率。
[0048] 经空气预热器后的热解气能够实现一部分气体作为惰性循环介质，以维持系统循环运行，一部分热解气分流进入冷凝器继续降温凝结以收集更多液态油，不凝结气体作为燃烧器的燃料，空气预热器后的热解气管道处设置的增加风机二9和将管道分为两路，一路热解气进入流化风预热器进行预热作惰性循环介质，预热升温以维持系统循环运行；一路热解气进入冷凝器液化，不凝结气体作为燃料送入燃烧器。
[0049] 在燃烧器11中实现空气与燃料稳定燃烧，为埋管换热器提供高温燃气，燃料构成一部分来自于经过冷凝器后的不凝结气体，一部分由外界补给；而空气预热器通过管道将预热空气提供给燃烧器，维持燃烧。
[0050] 热解蒸馏气体作为惰性蒸馏循环介质，维持系统循环运行，同时实现埋管换热器中低温燃气的余热利用，燃烧器提供高温燃气给埋管换热器，交换热量后低温燃气经过管道通入流化风预热器，为来自空气预热器后的低热解气做热源，以提高惰性循环风的温度，环境无害化处理排空。
[0051] 流化床热解反应蒸馏器底部设有排渣管连接床体，穿过流化床下部风室，脱油后的固体物料可从排渣管排出，惰性蒸馏循环介质进入流化床下部风室，经布风板进入流化床热解反应蒸馏器内，维持流化床内固体物料与循环热解气的混合流动状态。
[0052] 该方法将固体废弃物中油分，在一定的温度下热解蒸馏，以热解蒸馏气体作惰性循环介质，热解气在空气预热器、冷凝器降温液化并分离得到液态油，实现资源化，不凝结气体作为热解燃料；新鲜空气在空气预热器中升温后，与不凝结气体以及补充燃料燃烧后成为高温燃气，为流化床热解蒸馏反应器提供热量；为了充分利用过程余热，设流化风预热器，利用燃气余热加热流化风；流化床热解反应蒸馏器下部布风板、内部设有埋管换热器，循环流化风从风室经布风板进入流化床热解蒸馏反应器，埋管内通高温燃气。该装置从含油固体废弃物中分离出油分，实现固体废弃物资源化利用，达到降低环境污染和提高固体废弃物资源化共同效果。
[0053] 1、在料仓里面存放含油固体废弃物，经给料装置将含油固体废弃物送入流化床热解反应蒸馏器，根据油种选择合适的热解蒸馏温度(200℃-800℃)，以利于油中不同有机物质(油醚、轻油、
煤油、柴油、重油等)都能够脱离固体废弃物热解蒸馏出。在流化床热解反应热解蒸馏器下部设置埋管换热器，底部设置风室，
[0054] 2、埋管换热器中燃气走向设置为
自下而上，有效提高换热器的换热效果，能更好得维持床内热解蒸馏反应条件，提高系统运行性，热解蒸馏后的固体残渣排出炉外。
[0055] 3、在流化床出口处设置排灰装置，从热解蒸馏反应器中热解蒸馏出的热解气体和灰分随流化风从热解蒸馏器出口流出，在除灰装置中，经过旋风分离器，在重力和
离心力的作用下落入集灰装置，从而达到除灰效果，有效去除热解气体中的颗粒杂质。
[0056] 4、除尘后的热解气通过连接管道接入空气预热器，空气换热器中设有换热管，经热量交换
传热给新鲜空气从而使热解气的温度降低。因此沸点较高的热解气(像重油和
煤油)先液化成液态油便于收集，需要注意的是油成分不同，液化的液态油量也不同，但同样达到含油固体废弃物资源化的效果，同时，空气温度的提高以利于改善其后的燃烧器的着火条件，提高燃烧质量和效率。
[0057] 5、经空气预热器冷却的热解气经过风机增压，分为两路，一路分流进入冷凝器，使热解气再次降温(不高于50℃)，液化以便于收集，剩余的不凝结气体随管道接送入燃烧器，与来自空气预热器的高温空气和由燃烧器外的补充燃料混合有效燃烧，以提高燃料利用率和燃烧效率；另外一路热解气通过管道送入流化风预热器，提高温度后作为惰性循环介质，送入风室维持系统循环运行。
[0058] 6、流化床热解反应蒸馏器内，来自燃烧器的高温燃气在埋管换热器内放热，出口的低温燃气通过管道接入流化风预热器，燃气余热得到利用，流化风预热器内设有换热管，燃气余热预热来自空气预热器的循环热解气，给流化风预热目的在于提高流化风的温度，不仅增加燃烧器产生的热量利用，而且也改善了整个流化床热解反应热解蒸馏器的热解蒸馏条件。
[0059] 7、通过流化风预热器后的低温燃气，进行尾气处理，确保对环境无污染无害化后进行排空。
[0060] 8、流化床热解反应蒸馏器底部设有排渣管连接床体，穿过流化床下部风室，脱油后的固体物可料从排渣管排出，惰性蒸馏循环介质进入流化床下部风室，经经布风板进入流化床热解反应蒸馏器内，维持流化床内固体物料与循环热解气的混合流动状态。
