油泥處理技術(shù)漫談及含油污泥熱解反應(yīng)過(guò)程

含油污泥高含油率和高熱值使其具有巨大的能源潛力，鑒于能源需求和環(huán)境壓力，含油污泥處理處置的最終目的其一是提高采油效率、降低殘?jiān)吐剩浞掷煤臀勰嘧陨碣Y源，其二是將有害元素和重金屬穩(wěn)定在固體殘?jiān)校档推鋵?duì)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。在各種含油污泥處置技術(shù)中，調(diào)質(zhì)—機(jī)械分離技術(shù)處理后的含油污泥含油量高，萃取技術(shù)雖然能夠高效回收含油污泥油相組分，但處理過(guò)程中使用大量的有機(jī)溶劑存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，相比于以上兩種技術(shù)，熱解技術(shù)既能夠?qū)崿F(xiàn)以上兩個(gè)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)含油污泥中油組分高效回收，同時(shí)無(wú)需有機(jī)溶劑，減少其對(duì)環(huán)境的二次污染。因此，熱解法被認(rèn)為是最有潛力的含油污泥資源化處理技術(shù)。

含油污泥熱解技術(shù)的本質(zhì)是在缺氧/無(wú)氧狀態(tài)下對(duì)油組分的深度熱處理，將其轉(zhuǎn)化為可凝油、不可凝氣和殘?jiān)Ｆ渲黧w反應(yīng)為烴類(lèi)物質(zhì)的熱轉(zhuǎn)化，即重質(zhì)礦物油的高溫?zé)崃呀庖约盁峥s合反應(yīng)，其反應(yīng)過(guò)程大致如下：石蠟烴→烯烴→二烯烴→環(huán)烯烴→芳烴→稠環(huán)烯烴→瀝青質(zhì)→焦炭。重質(zhì)礦物油中各組成的熱裂解和熱縮合能力如下：正構(gòu)烷烴>異構(gòu)烷烴>環(huán)烷烴>芳香烴>環(huán)芳烴>多環(huán)芳烴。

上表展示了含油污泥熱解過(guò)程中不同溫度下發(fā)生的主要反應(yīng)。一般認(rèn)為，含油污泥熱解過(guò)程主要經(jīng)過(guò)以下五階段：在50~180°C時(shí)發(fā)生干燥脫氣反應(yīng)，主要是水分和易揮發(fā)組分的蒸發(fā)；180~370°C下發(fā)生輕質(zhì)油揮發(fā)析出反應(yīng)，此階段意味著油泥熱解反應(yīng)的開(kāi)始；370~500°C下發(fā)生重質(zhì)油熱解析出反應(yīng)，此階段下主要為重質(zhì)油的裂解反應(yīng)，同時(shí)縮合反應(yīng)也隨溫度的升高而加快；500~600°C下為半焦炭化階段；600°C以上發(fā)生礦物質(zhì)分解反應(yīng)。在最后三個(gè)階段，還會(huì)因發(fā)生揮發(fā)分二次裂解反應(yīng)，主要包括芳構(gòu)化反應(yīng)、羰基化反應(yīng)、環(huán)化反應(yīng)和聚合反應(yīng)。

含油污泥熱處理過(guò)程中烴類(lèi)熱反應(yīng)大體可以分為縮合和裂解兩個(gè)方向。其中，縮合反應(yīng)生成分子量較大的分子（如膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、焦炭等）而裂解反應(yīng)生成分子量較小的分子（如小分子氣體烴）。在熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中，當(dāng)溫度升高至370℃左右時(shí)重質(zhì)礦物油即開(kāi)始裂解，與此同時(shí)縮合反應(yīng)的強(qiáng)度會(huì)隨裂化程度的增大而加強(qiáng)。在較低裂解程度下，原料和焦油中的芳烴主要結(jié)焦母體；在較高裂解程度下，二次反應(yīng)生成的縮聚物是主要的結(jié)焦母體。裂解產(chǎn)生的輕質(zhì)烴類(lèi)可以在合適的溫度下被分離提純，縮聚物保留在反應(yīng)器內(nèi)部，通過(guò)控制調(diào)節(jié)反應(yīng)條件能夠有選擇性使反應(yīng)進(jìn)行，在系列反應(yīng)參數(shù)中，熱解溫度、熱解壓力、停留時(shí)間、原料性質(zhì)對(duì)產(chǎn)物性質(zhì)有較大影響。