油田采出液沉淀池含油污泥脱水与热解实验研究

摘要

含油污泥是石油化工生产中产生的一种有机危险固体废弃物，必须进行无害化处理。油田采出液沉淀池含油污泥，含水量大、有机物种类多，处理难度更大。针对其难以无害化处理的问题，论文对含油污泥脱水减量处理技术和热解处理技术进行了研究。 论文首先对含油污泥脱水减量效果和脱水节能效益进行了分析，采用比阻测试方法定量评价了含油污泥的脱水特性，研究了不同絮凝剂对含油污泥脱水效果的影响，发现有机絮凝剂能够显著改善含油污泥的脱水效果，可将比阻值降低两个数量级，根据调质结果提出了药剂与机械相结合的脱水处理流程，实现了含油污泥减量化处理。 采用热重分析的方法研究了含油污泥的热解过程，发现含油污泥的热解过程可以分为高温区热解和低温区热解，高温区热解主要是无机盐类物质的热分解反应，低温区热解主要是有机物的热解。由热解DTG曲线可知，低温区热解过程可以分为三个阶段，即轻质油挥发与结合水失去阶段、轻质油和聚合物裂解阶段以及重质组分裂解阶段。采用Flynn-Wall-Ozawa法求解了有机物热解过程中的活化能，发现随着反应的不断加深，活化能数值有所增加，表观活化能的数值从70.85kJ/mol到125.41kJ/mol。采用Coats-Redfern法求解了含油污泥热解反应动力学方程，利用简单热解机理函数和22种常用固态反应动力学方程对热解过程进行拟合，求解了三个反应阶段的热解动力学方程，一、二、三阶段的活化能分别为77.34kJ/mol、101.89kJ/mol、122.93kJ/mol，表观指前因子分别为1.53×108、7.75×108、5.34×108，反应级数分别为1.5级、1.5级、1.0级。 采用滑轨式管式电阻炉对含油污泥热解规律进行了研究，发现含油污泥无害化的最低热解温度为460℃，温度升高，热解残渣的质量不断降低；堆积厚度变大，固体残渣量增多；温度为600℃时，含油污泥热解速率较大，可实现快速热解；ZnCl2对含油污泥的热解具有一定的催化作用，减量化增加率为10%以上。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 含油污泥的来源及危害

1.2.1 含油污泥的来源

1.2.2 含油污泥的危害

1.3 含油污泥物理形态

1.3.1 含油污泥中水的形态

1.3.2 含油污泥中油的形态

1.4 含油污泥处理技术研究进展

1.4.1 含油污泥预处理技术

1.4.2 含油污泥无害化与资源化处理技术

1.5 含油污泥热解处理研究现状

1.6 当前研究的局限性

1.7 本文研究内容

第二章 含油污泥物性分析

2.1 实验样品及设备

2.1.1 实验样品

2.1.2 实验设备

2.2 含油污泥组成分析

2.2.1 含油污泥含水率测定

2.2.2 含油污泥含油率测定

2.2.3 含油污泥中水溶性无机盐类总含量

2.2.4 含油污泥工业分析

2.3 含油污泥结构分析

2.3.1 含油污泥状态特性

2.3.2 含油污泥的结构

2.4 本章小结

第三章 含油污泥脱水处理研究

3.1 脱水减量研究

3.2 脱水节能效益分析

3.3 含油污泥调质处理

3.3.1 脱水特性测定原理

3.3.2 实验结果分析

3.4 脱水工艺研究

3.4.1 脱水药剂的选择

3.4.2 脱水工艺流程

3.4 本章小结

第四章 含油污泥热解过程及动力学研究

4.1 实验原理和方法

4.2 实验设备

4.3 实验结果分析

4.3.1 含油污泥热重实验结果及分析

4.3.2 原油热重实验结果及分析

4.3.3 泥沙热重实验结果及分析

4.3.4 不同升温速率下热重结果

4.4 动力学研究理论基础

4.4.1 动力学方程

4.4.2 动力学方程求解方法

4.4.3 热解动力学机理函数

4.5热解动力学方程求解过程

4.5.1 反应机理函数确定

4.5.2 热解反应活化能求解

4.5.3 动力学方程参数求解

4.6 本章小结

第五章 含油污泥热解处理规律研究

5.1 实验设备

5.1.1 实验设备组成

5.1.2 实验装置使用

5.2 最低热解温度的确定

5.2.1 实验方法

5.2.2 实验结果及分析

5.3 含油污泥热解残渣生成规律

5.3.1 热解温度对残渣的影响

5.3.2 堆积厚度对残渣的影响

5.3.3 聚合物热解规律

5.4 含油污泥快速热解实验研究

5.4.1 实验方法

5.4.2 实验结果及分析

5.5 含油污泥催化热解实验探究

5.5.1 实验方法

5.5.2 实验结果及分析

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢