含聚油泥微波热处理过程及强化技术研究

论文摘要

含聚油泥是油田二次采油过程中产生的含有大量有机物和重金属等有毒有害物质的危险固体废弃物。开展油泥资源化、无害化和减量化处理研究,回收油泥中的油资源,对解决我国能源短缺和环境污染问题具有重要意义。本文以回收油资源作为预期目标,采用微波技术研究了含聚油泥热处理过程及产物特征。采用油泥微波热处理后得到的固体残渣作为微波吸收剂,对微波热处理过程的强化技术进行了研究,研究微波吸收剂的加入对含聚油泥微波热处理过程特征及产物产出规律特征的影响,得出了吸收剂的最佳添加量。分析了油泥热处理过程中不凝气体、回收油品、固体残渣产物的特性,并研究了固体残渣作为一般吸附材料的处理工艺。实验结果表明：含聚油泥微波热处理过程可以分为五个阶段,即：快速升温阶段、微波干化阶段、烃类物质微波蒸发阶段、微波热解阶段和微波焚烧阶段。在整个过程中,热解阶段所耗时间太长,耗能较高。采用油泥微波热解残渣作为微波吸收剂的方法,能够明显地加速含聚油泥微波热处理过程,缩短整个处理时间,尤其是微波热解时间。然而,对微波热处理过程特征没有影响。当添加量为原料的3%左右时,能够有效缩短微波热解过程时间近80%,缩短整个微波热处理过程时间近60%。从而能够达到微波热处理高效节能的目的。不凝气体的产率会随吸收剂的增加而增大,当吸收剂添加量为原料的5%时,不凝气的产率为油泥中油含量的20%。主要有氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯、丙烯,等有机小分子气体,可燃性很高。油品回收率随吸收剂的增加呈先增大后减小趋势,当吸收剂添加量达到3.0%左右时,油品的回收率最高,可达80%左右。油品中柴油和汽油含量接近80%,并且主要都是由烷烃和烯烃组成,品质良好。固体残渣的产率则随吸收剂的增加变化不大,一般都在原油泥的10%以内,说明油泥经微波技术处理后,有很好的减量效果。残渣中残油含量、重金属离子溶出量均满足国家排放标准要求。经过硝酸进一步酸洗处理后,其比表面积均大于150m2/g,可以作为吸附材料使用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 含油污泥的简介
• 1.2 含油污泥处理技术的国内外研究现状
• 1.2.1 无害化处理技术
• 1.2.1.1 固化法处理技术
• 1.2.1.2 制砖处理技术
• 1.2.1.3 干燥焚烧处理技术
• 1.2.1.4 生物处理技术
• 1.2.2 资源化回收技术
• 1.2.2.1 溶剂萃取处理技术
• 1.2.2.2 焦化处理技术
• 1.2.2.3 调剖剂处理技术
• 1.2.2.4 电动力学处理技术
• 1.2.2.5 化学热洗处理技术
• 1.2.2.6 高温热处理技术
• 1.3 微波技术及应用
• 1.3.1 微波的简介
• 1.3.2 微波加热的原理
• 1.3.3 微波加热的特点
• 1.3.4 微波吸收材料的研究
• 1.3.5 微波技术的应用
• 1.4 微波技术在污泥处理中的应用
• 1.5 本论文研究的目的、意义和研究内容
• 1.5.1 本论文研究的目的及意义
• 1.5.2 本论文研究的内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验装置
• 2.3 实验步骤
• 2.4 分析方法
• 2.4.1 含聚油泥组分的测定
• 2.4.2 含聚油泥中金属元素的测定
• 2.4.3 气体产物的分析
• 2.4.4 热解液体产物的分析
• 2.4.5 固体产物的分析及改性研究
• 2.4.6 数据处理
• 第三章 实验结果与讨论
• 3.1 含聚油泥的特性分析
• 3.1.1 外观特征
• 3.1.2 成分组成
• 3.1.3 金属元素分析
• 3.2 含聚油泥微波热处理影响因素的优化研究
• 3.2.1 基本工艺参数的选择
• 3.2.1.1 样品质量对微波热处理的影响
• 3.2.1.2 加热功率对微波热处理的影响
• 3.2.2 微波热处理的过程特征
• 3.2.3 微波热处理产物分析
• 3.3 微波吸收剂对含聚油泥微波热处理的影响
• 3.3.1 对过程特性的影响
• 3.3.2 对过程产物的影响
• 3.3.3 对总产物的影响
• 3.3.4 恒温延时对油品产量的影响
• 3.4 含聚油泥微波热处理产物的分析及再利用
• 3.4.1 含聚油泥气体产物的性能分析
• 3.4.1.1 可燃性分析
• 3.4.1.2 气体产物组分分析
• 3.4.1.3 氮、硫元素分析
• 3.4.2 含聚油泥液体产物的分析
• 3.4.2.1 外观特征
• 3.4.2.2 模拟蒸馏分析
• 3.4.2.3 馏分组成分析
• 3.4.3 含聚油泥固体产物的分析
• 3.4.3.1 形貌分析
• 3.4.3.2 重金属含量分析
• 3.4.3.3 含油量分析
• 3.4.3.4 比表面积分析
• 3.4.4 固体产物的改性及再利用性能分析
• 3.4.4.1 改性残渣形貌特征
• 3.4.4.2 改性残渣除灰率分析
• 3.4.4.3 改性残渣比表面积分析
• 3.4.4.4 改性残渣孔分析
• 第四章 结论
• 参考文献
• 研究成果及发表的学术论文
• 致谢
• 作者和导师简介