專利名稱：用于處理石油精煉廠廢物的系統(tǒng)的制作方法
本申請是本人于1997年2月27日提交的順序號為08／807，643的懸而未決的申請的延續(xù)部分。
本發(fā)明涉及用于處理淤泥和被污染固體的方法和裝置，從淤泥和被污染固體中回收碳氫化合物，本發(fā)明尤其涉及一種用于處理來自石油污染場所的K類廢物處理的系統(tǒng)(方法和裝置)，這些場所比如煉油廠存儲罐、分裂蒸餾塔和土壤，從這些場所中回收碳氫化合物，從而使得殘留物適于進行環(huán)境可接受的處理。
在石油的煉制和存儲過程中一定會有殘留淤泥。原油的來源不同，送到精煉廠的石油給料中可能含有各種各樣的不可煉制的污染物，這些污染物通常包括淤泥、食鹽、硫磺、金屬和灰燼。原油本身均含有少量細小的固體，這些固體可以沉積在存儲罐的底部并且與碳氫化合物結(jié)合的非常緊密以致于無法用傳統(tǒng)的分離過程分開，比如過濾和離心。當(dāng)石油給料在分餾塔中煉制的時候，各種各樣的高分子量有機化合物和各種各樣的惰性成分被濃縮或捕獲在安靜的底部。
美國環(huán)境保護局將在環(huán)境方面不適于處理的存儲和蒸餾殘留物稱為“K類”，在煉油領(lǐng)域被稱為“K-廢物”。正如在這里所采用的，“精煉廠廢物”這一說法并不局限于淤泥、底部沉積物、蠟狀物、油狀物、油脂和被污染的土壤，從廣義上該短語是指石油開采、運輸、存儲和煉制操作中的所有殘留物。美國環(huán)境保護局已經(jīng)對這些廢物的處理進行了限制，要求這些被污染的物質(zhì)在處理之前(典型的是通過垃圾掩埋)必須對這些污染物進行處理使其滿足特定的“已經(jīng)證實的最佳可以使用的處理”(BDAT)標(biāo)準(zhǔn)。
過去幾年以來，處理規(guī)定更為嚴(yán)格，處理石油污染土壤和淤泥的費用也不斷提高。這兩個方面的趨勢預(yù)計在將來還會繼續(xù)。處理煉油廠廢物的現(xiàn)有技術(shù)實施起來非常昂貴而且經(jīng)常不能充分滿足目前和將來的規(guī)定。
在用壩所圍起的水中通過生物降解完成石油廢物的自然降解，這一“土地耕作”過程速度慢，價格高，占地面積大，需要精細的控制機制，而且最終不能夠滿足降解高分子量碳氫化合物的需要。
減小將被土地掩埋的物質(zhì)的體積的過程能夠?qū)⒃瓘U物的體積移去高達80-85％。可以采用各種各樣的離心分離器和／或過濾系統(tǒng)將污垢部分從液體成分中分離出來，將水和油狀物質(zhì)送回精煉廠。然而，要獲得好的過濾分離效果通常需要使用含硅藻土的泥土來產(chǎn)生具有高石油含量的蓬松餅；而且該過濾餅的污垢部分仍含有高含量的結(jié)合石油。
在使用離心細頸瓶離心機分離和減小體積時，通常在細頸瓶的前面加入聚合物使固體絮結(jié)以便于沉淀。在一些情況下，加入溶劑或“瀝青稀釋油“來減小更重成分的黏度，從而提高分離效果。然而，通常這一過程的突出目的是將石油在所給定底部沉積和水規(guī)范(BS＆w)的范圍內(nèi)將石油送回到精練廠中，而很少考慮到最終將進行處理的固體或餅部分的凈化。這樣，對固體殘留物的土地掩埋處理就是對可以精練石油成分的浪費。
為了進一步將水和石油從細頸瓶的餅中除去，還包括將細頸瓶餅進行熱解吸附和直接煅燒的一些處理過程。然而，這兩個處理過程為了滿足目前聯(lián)邦資源保護和回收法案(RCRA)所制定的BDAT標(biāo)準(zhǔn)，對維護、勞力和能源的高要求使得這兩個過程尤其費用高，而且煅燒過程是有害的并預(yù)先排除了進一步從餅中回收石油的可能性。而且，將這些過程中的任何一個添加到機械分離過程中都是一個附加方法而并無意于解決當(dāng)前所面臨的石油與淤泥和土壤的精細顆粒緊密結(jié)合的問題，也無意于回收那些成分的潛在商業(yè)利益。
這樣就需要一個重新設(shè)計的完整的處理過程，該過程與將石油從泥沙和土壤中分離出來的基本需要一致并能夠提供一種高效和相對便宜的處理精煉廠廢物的方法，包括K類廢物在內(nèi)，該方法將所有可以精煉的石油成分實質(zhì)上從固體中分離出來，該方法處理后的殘留固體按照RCRA的指導(dǎo)方針從禁止處理的名單中除去。
本發(fā)明的一個主要目的是提供一種處理精煉廠廢物的改進過程，用該過程處理后的殘留固體按照RCRA的指導(dǎo)方針從禁止處理的名單中除去。
本發(fā)明的另一目的是提供一種處理精煉廠廢物的改進過程，該過程能夠容易地將石油從泥沙和土壤中分離出來并因此能夠從其中將高百分比的可精煉石油返回到精煉廠。
本發(fā)明的另一目的是提供一種處理精煉廠廢物的改進過程，該過程每單位廢物的處理成本要比已知的處理過程便宜。
本發(fā)明的另一目的是提供一種處理精煉廠廢物的改進過程，該過程能夠很容易地將現(xiàn)有設(shè)備更新改進來使用。
簡而言之，在本發(fā)明的具體的整體設(shè)計的精煉廠廢物處理系統(tǒng)中，將要進行處理的廢物給料過篩以除去大的顆粒，然后將廢物給料稀釋到固體物質(zhì)重量百分比小于5％，形成廢物淤泥。在一個給料／混合罐中，攪拌廢物淤泥并且加熱到180°F或更高溫度，保持足夠的時間使石蠟狀固體熔化，減小批料的黏度，降低批料中石油部分的密度，和打破石油和惰性表面之間的表面粘連。按照上述條件處理的廢物淤泥用第一盤／碗離心分離器。廢物體積的80％以上被該離心分離器分離出去，含有來自最初廢物的絕大多數(shù)石油的液體可以被送回到精煉廠進行處理。在反應(yīng)罐中，可能含有大約5％或更少石油和油脂的殘留餅用熱水稀釋形成第二廢物淤泥，用一定量的過氧化氫處理足夠的時間，使廢物中連接到精細顆粒上的石油溶解和釋放，并且將有毒的多環(huán)芳烴氧化成無毒的衍生物。第二廢物淤泥用第二盤／碗離心分離器處理。液體部分與來自第一離心分離器的液體合并，含有大約0．5％或更少石油和大約70％固體的殘留餅可以直接土地掩埋或按照需要進一步地脫水以滿足處理要求。
本發(fā)明以及目前本發(fā)明最佳實施例的上述及其他目的、特點和優(yōu)點參照附圖閱讀下面的描述將會更為清楚，附圖的

圖1是按照本發(fā)明處理精煉廠廢物的系統(tǒng)的簡圖。
該目標(biāo)處理過程的目的是a)提供含有K類廢物的精煉廠廢物流，這些廢物來自于比如存儲罐的洗液、暴風(fēng)雪吹走的積累物、污水罐的沖洗物、靜止的底部殘留物、精煉廠土壤等等，成分范圍寬，含有不同百分含量的輕組分、重組分、瀝青、碳、泥、沙、鹽類、硫和硫化物，以及多環(huán)芳烴(PAH’s)；b)釋放和回收廢物流中實質(zhì)上所有的石油含量并且將其送回到精煉廠加工成可以銷售的產(chǎn)品；c)進行這樣的釋放和回收而無需使用凝聚劑或過濾措施，比如硅藻土或聚合物；d)將廢物流中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無毒的衍生物；e)得到基本上不含碳氫化合物(0．5％或更少)的殘留固體，按照政府的規(guī)定該固體是可以被清除的也適合進行處置；和f)高效和經(jīng)濟地滿足所有上述目的。
參照圖1，圖1表示出了本發(fā)明具體的精煉廠廢物處理系統(tǒng)10。既然要處理的廢物的體積相對較大，每次有數(shù)萬桶或者更多，通常最好將系統(tǒng)10設(shè)計成連續(xù)生產(chǎn)的形式，雖然在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可以采用半連續(xù)或批量處理的形式。
被處理的廢物給料12用水稀釋到固體物質(zhì)重量百分比小于5％，形成廢物淤泥，然后通過篩子14過濾掉大的顆粒，最好用10號篩將直徑大于2毫米的顆粒除去。被除去的顆粒就被丟掉，這就是廢物16。
在一個受控的給料容器18中，攪拌廢物淤泥并且加熱到180°F或更高溫度，保持足夠的時間使石蠟狀固體熔化，減小批料的黏度，降低批料中石油部分的密度，和打破石油和廢物中精細顆粒之間的表面粘連。按照進行該過程處理的廢物的類型、體積和調(diào)配的不同，采用合適的調(diào)控時間。
最好在容器18上安裝一個細頸使淤泥的表面積最小，這樣使其中產(chǎn)生的烴化物氣體的量最小。容器18或者采用受控的惰性氣氛或者在容器的頭部采用受控的空氣氣流，以防止烴化物氣體的濃度超過爆炸極限的最低值。所形成的可燃氣體可以排放到大氣中或者按照下面所描述的加以利用。
容器18中的廢物淤泥可以由蒸汽套加熱或者最好直接將蒸汽注入到廢物中，蒸汽由傳統(tǒng)的蒸汽生成器(鍋爐)20產(chǎn)生。
在控制條件下的處理基本完成之后，將處理后的廢物淤泥用第一離心分離器22處理，最好采用制藥加工領(lǐng)域所使用的高效盤／碗離心分離器。在精煉廠廢物處理領(lǐng)域經(jīng)常使用水平細頸瓶離心分離器來減小體積，可以獲得相當(dāng)好質(zhì)量的液體分離部分。然而，這些設(shè)備的分離效率相對較低，通常需要在廢物淤泥中加入凝聚劑或有利于凝聚的裝置以獲得固體的充分分離。所得到的聚合物絮狀物具有海綿狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)減小了餅的密度而且該結(jié)構(gòu)的餅中含有不可接受的高含量水和油。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在本階段使用盤／碗離心分離器可以無需使用凝聚劑并且產(chǎn)生一個密度更大，液體含量相對低的餅，這是本發(fā)明的所述目的之一。離心分離器22可以是批量、半連續(xù)，或連續(xù)的輸出設(shè)計。
通過離心分離器22將廢物體積的80％以上分離出去，含有來自最初廢物的絕大多數(shù)石油的液體可以被送回到精煉廠進行處理24。
殘留餅通常還不適合土地掩埋處理，還需要進一步的處理或轉(zhuǎn)換。在反應(yīng)罐26中，可能含有大約5％或更少石油和油脂的殘留餅用熱水28稀釋并攪拌，最好加熱到180°F或更高溫度，形成第二廢物淤泥，用一定量的過氧化氫30處理足夠的時間，使廢物餅中連接到精細顆粒上的石油溶解和釋放。長鏈烴被轉(zhuǎn)化成較短鏈的分子，從而形成一個更適合重新送回精煉廠的更輕的石油成分。這個處理步驟還將有毒的多環(huán)芳烴氧化成無毒的衍生物，比如，萘和蒽可以被分別氧化成萘醌和蒽醌。在這個傳統(tǒng)階段會產(chǎn)生一些揮發(fā)性烴化物，這就要求控制罐26的出口。比較有利的是可以將這些氣態(tài)烴化物和給料攪拌容器18中的相似揮發(fā)性物質(zhì)一起收集起來用來加熱蒸汽生成器20，或者可以將這些氣體排放到大氣中。加入水和過氧化氫可以是批量、半連續(xù)，或連續(xù)的給料方式?？梢院头磻?yīng)罐26平行使用多個反應(yīng)罐26a用來增加整個廢物處理系統(tǒng)的輸出量。
反應(yīng)罐26的反應(yīng)階段完成之后，第二廢物淤泥加入到第二離心分離器32中，最好還使用盤／碗離心分離器來除去反應(yīng)階段產(chǎn)生的輕石油成分。液體部分可以與來自第一離心分離器22的液體合并，含有大約0．5％或更少石油和大約70％固體的殘留餅可以直接處理34或按照需要進一步地脫水36或干燥以滿足處理要求。
實例
原油存儲罐的底部淤泥積累由50％的惰性固體和50％的石油化合物組成，數(shù)量為20，000桶。選擇使用壓力水流和真空吸塵車去除來監(jiān)視和清除廢物從而清潔罐子。清潔罐子需要80，000桶的水，總共產(chǎn)生100，000桶的液體石油廢物。按重量計算廢物由1890噸(10．66％)的惰性固體，1890噸(10．66％)的石油化合物和13，944噸(78．67％)的洗滌水。
如果有所需要的容積，可以將廢物放置其中進行分層，可以將50％體積的水從中轉(zhuǎn)移和拋棄。剩余的50％廢物按照上述系統(tǒng)在一個連續(xù)的系統(tǒng)中進行處理。
如果每桶4．20美元，處理100，000桶的費用是420，000美元。如果每噸210美元，1890噸惰性固體的處理費用是400，000美元?？偟奶幚碣M用是820，000美元。
將按照本發(fā)明的處理費用與用現(xiàn)有技術(shù)處理相同廢物的費用做比較，在一個商業(yè)液相焚燒爐中直接焚燒過程估計至少要花費3百萬美元，按照液體注入焚燒爐中控制某一廢物淤泥難度的不同，費用也可能高達5百萬美元；隨后在固相商業(yè)焚燒爐進行的體積減小和干燥估計至少要花費2．5百萬美元；通過對殘留餅的熱解析使體積減小估計至少花費2．0百萬美元；通過(另外加入石油成分)改善燃燒情況的BTU加強法減小體積估計至少要花費2．3百萬美元。
從上述描述可以清楚地看到，本發(fā)明已提供了一種用于處理精煉廠廢物改進系統(tǒng)(方法和裝置)，從中回收殘留石油并且使得殘留物適于進行環(huán)境可接受的處理，在該系統(tǒng)中精煉廠廢物在熱水中處理；在第一盤／碗離心分離器中進行第一次離心分離將可以精煉的液體從第一餅中分離出去；用過氧化氫處理使石油化合物從惰性固體中溶解和／或釋放，并且將有毒的化合物氧化成無毒的衍生物；在第二盤／碗離心分離器中進行第二次離心分離將釋放出來的石油化合物分離用于精煉，并且得到半干的殘留餅可以直接土地掩埋或進一步地脫水。按照本發(fā)明在這里所描述的系統(tǒng)對該領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員而言毫無疑問可以進行多種變化和修改。因此，上述描寫應(yīng)該看作是舉例說明而不是僅限于此。
權(quán)利要求
1.一種處理精煉廠廢物含水廢物淤泥得到流體和殘留餅的方法，從該方法所得到的流體中可以回收石油產(chǎn)品，該方法所得到的殘留餅基本上不含有碳氫化合物，該方法包括下面幾步a)將上述廢物淤泥加熱到180°F或更高溫度，在所述溫度下保持足夠的時間以調(diào)節(jié)所述淤泥，包括使任何含有石油的固體熔化、減小廢物淤泥的表觀黏度和降低所述廢物淤泥中石油部分的密度；b)將所述熱化解的廢物淤泥通過第一離心分離器，將含有結(jié)合石油的第一殘留餅與含有液體石油部分的第一液體流分開；c)將所述第一殘留餅分散到水中形成第二廢物淤泥；d)在所述第二廢物淤泥中加入一定量的過氧化氫，使所述第一廢物餅中連接到惰性固體上的結(jié)合石油溶解和釋放；和e)將所述第二廢物淤泥通過第二離心分離器，將第二殘留餅與含有石油部分的第二液體流分開，所述第二殘留餅含有惰性固體，基本上不含有碳氫化合物。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述加熱步驟之前還包括將所述廢物中固體重量調(diào)整到大約百分之五或更小的步驟。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述加熱步驟之前還包括將所述含水廢物淤泥通過篩子從其中除去大顆粒的步驟。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將所述第一和第二液體流送到精煉廠的步驟。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括至少部分稀釋所述第二餅的步驟。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述處理步驟包括氧化所述第二廢物淤泥中的多環(huán)芳烴。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述加熱步驟包括將蒸汽注入所述廢物淤泥中。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少所述第一和第二離心分離器之一是盤／碗離心分離器。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述廢物淤泥中含有K類廢物。
10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散步驟中水被加熱。
11.一種處理精煉廠廢物得到流體和殘留餅的系統(tǒng)，從該系統(tǒng)所得到的流體中可以回收石油產(chǎn)品，該系統(tǒng)所得到的殘留餅基本上不含有碳氫化合物，該系統(tǒng)包括a)一個調(diào)節(jié)容器，該容器用來接收、軟化和其它熱調(diào)節(jié)所述廢物的廢物淤泥；b)與所述調(diào)節(jié)容器相聯(lián)系的第一離心分離器，用來從所述調(diào)節(jié)容器接收所述被調(diào)節(jié)的廢物淤泥并將所述第一廢物淤泥分離成第一流體和第一殘留餅，所述第一流體可以精煉成石油產(chǎn)品；c)用來接收所述第一殘留餅的反應(yīng)容器；d)用來將過氧化氫和水分散到所述反應(yīng)容器中的裝置，使過氧化氫和水與所述第一殘留餅一起形成第二廢物淤泥并且從所述第一殘留餅的惰性固體中溶解和釋放所結(jié)合的石油；e)與所述反應(yīng)容器相連通的第二離心分離器，用來從所述反應(yīng)容器接收所述第二廢物淤泥并將所述第二廢物淤泥分離成第二流體和第二殘留餅，所述第二流體可以精煉成石油產(chǎn)品，所述第二殘留餅基本上不含有石油殘留物。
12.按照權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，至少所述第一和第二離心分離器之一是盤／碗離心分離器。
13.按照權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，為了軟化所述廢物淤泥在所述調(diào)節(jié)容器中通有蒸汽。
14.按照權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括至少一個外加的與所述第一反應(yīng)容器并列的反應(yīng)容器。
15.按照權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用來維持所述調(diào)節(jié)和反應(yīng)容器內(nèi)非爆炸性氣氛的裝置。
16.按照權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括在將所述廢物引入所述調(diào)節(jié)容器之前從所述廢物中過濾出大顆粒的篩子。
17.按照權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用來將所述廢物用水稀釋到重量百分比為大約百分之五或更小的裝置。
18.按照權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用來捕獲從所述廢物淤泥中釋放出來的揮發(fā)性碳氫化合物并且燃燒所述碳氫化合物來加熱所述水的裝置。
19.按照權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用來稀釋所述第二殘留餅的裝置。
全文摘要
精煉廠廢物批料通過篩子(14)過濾掉大的顆粒,然后稀釋到固體重量百分比小于5%,形成第一廢物淤泥,在調(diào)節(jié)容器(18)中攪拌上述廢物淤泥并加熱到180°F。將上述調(diào)節(jié)后的第一廢物淤泥通過第一離心分離器(22),將此第一廢物淤泥分開成第一殘留餅與第一液體流。在反應(yīng)容器(26)中用熱水稀釋第一殘留餅并用過氧化氫處理形成第二廢物淤泥,溶解和/或釋放石油化合物,將有毒的多環(huán)芳烴氧化成無毒的衍生物。將第二廢物淤泥通過第二離心分離器(32),得到第二液體流和第二殘留餅,上述第二殘留餅含有少于0.5%的石油和70%的固體,可以直接進行土地掩埋或者按照需要進一步脫水。
文檔編號B09C1/08GK1280525SQ98811863
公開日2001年1月17日 申請日期1998年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月17日
發(fā)明者勞倫斯·M·科納韋 申請人:統(tǒng)一環(huán)境公司