新版开题报告

开题报告题目受污油泥现场解决及净化系统设计学生姓名李思进学号教学院系机电工程学院专业年级过程装备与控制工程级指导教师马廷霞职称副专家单位机电工程学院目录1.课题背景 31.1输油管道油品泄漏因素分析 31.1.1油气管道的腐蚀 31.1.2自然灾害 1.1.3静电荷危害 31.1.4人为事故 41.2成品油管道泄漏后油污面积最小化控制方法 41.2.1水域油品泄漏控制扩散方法 41.2.2陆地油品泄漏控制扩散方法 41.3含油污泥的危害 52.研究目的及意义 62.1研究的目的 62.2研究的意义 62.3含油污泥国内外解决现状 72.3.1含油污泥国外解决现状 72.3.2含油污泥国内解决现状 83.含油污泥的解决技术研究 93.1多个油泥解决办法的优缺点 93.1多个油泥解决办法及原理 103.2.1溶剂萃取法 103.2.2焚烧法 103.2.3热解析法 103.2.4焦化法.................................................. 103.2.5固化法 113.2.6固液分离法 113.2.7热水洗涤法 113.2.8化学破乳法 113.2.9超声波解决技术 123.2.10微波解决技术 123.2.11生物解决法 123.3研究内容 133.4研究思路 134.进程安排与期待目的 134.1进程安排 134.2期待成果 13参考文献 14

1课题背景近几年来，随着我们国家国民经济的迅猛发展，国内的管道建设也迎来高速发展，随着着规模的日益扩大，对应的输油管道泄露的事故机率发生不停增多。在有些地方，由于客观与人为的囚素影响，造成输油管道泄漏事故屡有发生，既造成了大量的油品泄漏形成直接经济损失与比较严重的环境污染，还由于缺少合用高效的抢险机具，仅仅凭人工和部分机械的方式，使抢险效率偏低，环境恢复质量也差，更甚至引发次生事故，从而造成非常恶劣的政治影响。1.1输油管道油品泄漏因素分析即使石油产品的管道输送是最安全和经济的运输方式，但多个因素也会引发油品泄露事故。普通，引发输油管道破坏的因素有下列几个：1.1.1油气管道的腐蚀管道的腐蚀是造成油气泄露的重要因素，是石油储运管道发生事故的最重要因素之一管道腐蚀中由于土壤之间的透气性差别引发的腐蚀的例子比较多见由于管道腐蚀，造成管道诸多地力壁厚变薄，造成管道的变形和破裂，甚至可能穿孔，从而发生油气泄露事故到日前，我国的石油己经开采半个多世纪了，诸多石油运输管道的运行时间较长，防腐层脱落及老化的现象小容乐观，出现了诸多漏铁点。长距离输送管道埋在地下，受到土壤及其它因素影响，可能会产生化学腐蚀、氧浓差腐蚀等在受到不同离子的作用下，管道也会受到多个腐蚀的影响，例如，在Cl¯作用下易发生孔蚀，在H2S介质中易发生硫化物应力腐蚀开裂，在有缝隙存在的状况卜还可能发生缝隙腐蚀等。1.1.2自然油气输送管道由于距离长，管道通过的区段小同，在地震危险带区域，受地震的影响，产生的破坏程度很大某一段管段发生了损坏，将可能造成整个输送管道的瘫痪，对应的设施破坏，造成油气溢泄，污染环境，并形成重大经济损失并且，管道由于输送的石油天然气属于易燃物品，地震时遭到的破坏可能会引发次生灭害的发生，危机附近厂区及生活居民的安全。另外，泥石流，洪水等自然灾害都可能破坏输油管道。1.1.油汽在运输的过程中，油品和天然气的多个成分之间、油气与管道及设备的摩擦将会产生静电负荷。如果储运管道未接地，管道容易聚集静电荷而产生静电电位，造成火花放电，引发火灭，从而发生油气溢泄。1.1.据统计，我国石油天然气运输管道的事故发生了多起，有将近两成的事故是由于人为违规操作引发的，人为造成的事故排在整个管道运输事故的第三位。人为引发的事故涉及：一是误操作；二是违章指挥；三是打孔盗油盗气。1.2成品油管道泄漏后油污面积最小化控制方法1.2.1水域油品泄漏控制扩散方法对于己经污染的水域，采用拦油栅来控制漂浮在水面上的油品，将泄漏油品集中在相对较小的区域内，控制泄漏油品进一步扩散，减少对其它水域污染的可能性，并使水面的浮油层加厚，使漏油的回收更加容易。另外，对于环境敏感区域，可运用拦油栅为泄漏油品的流向改道，引导泄漏油品沿预期的方向流动，避免污染环境敏感区域。拦油栅普通应含有以下功效:(1)便于展开、收复、清洁和寄存;(2)自充气、自膨胀，不需要充气机、压缩机及其它机械装置辅助;(3)无易受损部件和移动部件，无易折断或易缠绕的弹簧;(4)能快速展开;(5)含有超强的压缩存储功效，便于储存和运输;(6)易损部件(阀门、环等)可在现场进行维修和替代。拦油栅由浮体、水上部分、水下部分和压载等部分构成。水上部分起围油的作用;水下部分可避免浮油从下部漏出;压载可确保拦油栅直立在水中;浮体提供浮力，使拦油栅漂浮在水中。拦油栅在风大浪急的状况下使用起来比较困难，效率也不高，因此普通在港湾内使用。1.2.2陆地油品泄漏控制扩散方法陆地管道发生泄露后，除了主动堵漏外，最有效的紧急防止环境污染的方法是运用隔墙/护坡引流，挖沟引流，或者运用自然的沟渠和自然地势引流，讲油集中在自然形成的或人工挖掘的储油池中，将漏油控制在有限的区域内，避免油品继续扩散或流入附近的河流、湖泊等蜜柑区域。引流构筑物能够是土质、吸附剂、沙袋、植被或其它能够制止漏油流动的材料，人工挖掘的储油池普通要用塑料或其它材料铺垫，以避免油品渗入土壤，扩大污染。油品抽干后，在油池底部的铺垫材料用来吸附剩余油品。隔墙/护坡能够用原则的土方搬运设备，例如装载机、平地机、推土机或手工工具建造，然后运用抽油泵、软管、滚动式和固定式储罐回收设备进行油品回收。除此以外，对被污染的土壤还应作进一步解决。输油管道漏油产生的含油污泥若不加以解决并综合运用，不仅占用大量土地，并且对周边空气、水体都会造成污染，并且对其的含有的资源也是一种浪费。1.3含油污泥的危害输油管道漏油产生的含油污泥若不加以解决综合运用，不仅占用大量土地，并且对周边空气、水体都会造成污染，并且对其的含有的资源也是一种浪费。含油污泥成分复杂，含有大量胶体、蜡质、盐类、细菌、酸性气体、腐蚀产物，还含有多氯联苯以及放射性核素、二恶英等难降解有害物质。鉴于油泥所含有的特殊性质，决定了它将会产生严重的危害性。具体体现在下列几个方面：(l)侵占土地。油泥对油坑周边的农作物生长将产生克制作用，这样将严重减少我国耕地面积，影响我国的粮食产量。在长时间的堆放中，油泥会产生甲烷气体，同时石油类物质含有可燃性，这样长久堆放的油泥就可能发生燃烧爆炸。油泥直接堆放存在较大的安全隐患，同时浪费了贵重的耕地。(2)污染水体。长久堆放和散落的油泥污染对地表水，地下水都有着严重的威胁，当油泥随着降雨或降雪的冲刷直接进入周边的河流，就会污染地面水。在长时间的堆放中，油泥中的烃类和重金属就有可能发生渗入进入地下水，若污染物进入地下水，将产生严重的后果，并且治理难度非常大，就现在而言，地下水污染几乎没有可行性的治理方案。当油泥进入水体后，会使水体中的石油类物质含量超标，并在水体表面形成障碍膜减少空气中的氧进入水体，水中的氧气得不到及时补充，溶解氧下降。微生物对石油类物质的分解会使水中溶解氧近一步减少，水中的生物会由于缺氧而死亡。被油泥污染后的水体对植物也有较大的危害，并且影响人类的健康。当植物表面覆盖一层石油类物质或吸取了其中的重金属后，绿色植物的光合作用效率下降，进严重时会造成植物死亡，油泥中的烃类对水生动物的危害也非常大，水体受油泥污染后，其中的鱼虾类都不能食用，这些鱼虾因富集了石油类物质而带有油臭味，水体中石油类物质含量超出了河流或湖泊的环境容量时，会严重影响到鱼卵孵化，严重时可能造成鱼类的大量死亡而使某些物种灭绝。(3)污染土壤。露天堆放的油泥很容易随降雨降雪的冲刷将其中的石油类物质和有害重金属渗入到土壤中。油泥中的石油类物质能够堵塞土壤的空隙，土壤的通透性能下降，其中的水分和空气含量都减少，适合微生物生长繁殖的环境被破坏，微生物大量死亡。土壤将不能用作耕地使用。石油烃类几乎不溶于水，其高分子组分更是含有强烈的疏水性，而渗入在土壤中的石油烃类，绝大部分是含有强烈疏水性的高分子组分。土壤被污染后，其中微生物的生活环境被破坏，大大减少了土壤本身的修复能力，依靠自然挥发很难将土壤中的石油类物质去除干净，这样长时间下去造成土壤中的重金属含量超标，并且有机碳源增加，严重打破了土壤原有的碳氮比，微生物适宜的营养条件被破坏，影响了微生物的生活代谢。石油类物质中轻质烃类对植物的危害要不不大于高分子烃类。由于油泥构成大部分是重质烃，对植物的危害重要还是大分子烃类。小分子烃类能够直接进入植物体内，影响植物正常的生长代谢。大分子烃类则重要是通过堵塞植物表面的气孔，植物因水分和能量运输困难而造成生长缓慢，严重能够造成根系的腐烂而使植物死亡。油泥中石油类物质以及多个重金属还会影响土壤酶的活性，同样对植物的生长产生影响。(4)污染大气。油泥若露天堆放，就不能够有效的收集解决它释放的气体，而是让气体进入了大气循环，对大气产生一定污染，这些气体随着大气运动达成人类生活区后，将会对人类健康产生影响。当这些受污染的气体在大气运动中随降雨或降雪重新达成地面时，将会对新的区域产生污染，造成油泥的扩散污染，污染本地的地表水和地下水。这样，油泥产生的污染不仅局限在采油厂和炼油厂，在大气运动的过程中，污染会扩散到更远的区域。(5)影响人体健康。油泥对人体的影响不可无视，油泥中的多环芳香烃类物质和重金属是危害人体健康的两个重要因素。如今，世界各国共发现了四大类、约种可致癌化学物质。多环芳烃类就是其中一类，多环芳烃含有致突变、致畸和致癌性，在各国均被列为优先控制污染物。这些重金属和多环芳香烃类物质通过生物链逐级富集后，其浓度逐步上升，最后进入人体，能够引发人体多个癌症的发生，重要可能引发肺癌、皮肤癌和胃癌。油泥中的烃类和重金属进入人体后，能够变化人体细胞膜的通透性，人体代谢混乱，造成多个酶的失活，造成人体多个器官发生病变。当堆放的油泥中的污染物经雨水冲刷或大气运动进入耕地区域后，随着作物的生长，其中的有害物质也会慢进入植物的生长代谢，最后积累在植物的果实或种子中，最后被人体吸取，危害人体健康。长久在油田工作的人因皮肤接触油泥或吸入挥发性气体，影响皮肤、肺等多个器官的正常功效。2.研究目的及意义2.1研究的目的开发出一种操作简朴、成本低，实际可行的回收石油资源的工艺，将工艺应用于工程并在全国范畴内推广，以实现含油污泥的资源化和无害化。2.2研究的意义含油污泥进行无害化解决和污油回收运用，不仅可回收大量的能源，产生一定的经济效益，并且能减轻污染。因此，不管从环保角度出发，还是从资源保护角度出发，都必须对含油污泥进行合理化解决。现在以及将来的一段时间以来，油田含油污泥的解决都会是固体废物解决中一种较受关注的难题。从综合运用的技术现状来看，缺少高附加值的深度解决和运用技术;从久远观点来看，回收污油、综合运用污泥是实现无害化和资源化的有效途径。国内各地都应当因地制宜，谋求综合运用和解决油泥污染问题合理有效的解决办法，如果找出一种经济实用的办法对含油污泥进行无害化解决和漏油回收，那么不仅会产生一定的经济效益，并且会减少污染，带来巨大的环境效益和社会效益，为环保事业和人类的健康做出巨大的奉献。2.3含油污泥国内外解决现状2.3.1完善的环境法规和口益严格的环境原则，使含油污泥的治理备受石油生产者的高度重视。国外从70年代初就开始了含油污泥的解决研究，在上世纪80年代以来，发达国家的污泥解决技术得到了很快发展。国外在较为充足地研究了有关含油污泥构成、构造及其特性，并且运用先进的实验办法和实验设备进行专项实验研究，研制出了多个行之有效的含油污泥解决新工艺。从对含油污泥的解决状况上来看，国外对含油污泥治理技术的研究开展的较早，特别是美国、丹麦、荷兰、加拿大等欧美国家，工艺解决技术比较成熟。根据调查，国外解决含油污泥的工艺重要有三类。分别是高温裂解工艺、机械脱水工艺和生物解决工艺。高温裂解技术是指含油污泥在绝氧的条件下加热到一定温度(普通为450℃左右，甚至更高)，使烃类物质在复杂的水合和裂化反映中分离出来，并冷凝回收。该工艺对含油污泥解决的比较彻底，解决后的高温污泥含油可达100mg/kg(0.01%);机械脱水工艺是将通过多个预解决工艺(如调质、筛分、分选、倾析等)技术解决后的均质液态含油污泥送入高速离心机使得油、水、泥的三相得以分离，分离出的油回收进入脱水站或炼油厂，水则进入污水解决厂或循环使用，分离出的固体污泥还要做进一步的深度解决，满足不同地区或者公司的需要。生物解决工艺重要有地耕法、堆肥法和生物反映器法等，重要是运用微生物的新陈代谢作用，将石油烃类降解，最后转化为无害的无机物(二氧化碳和水)。根据文献检索和查新，对落地原油解决，美国、德国、口本、加拿大等国多采用清洗的办法，以非极性有机化合物为溶剂，以高含盐水为分离助剂，将汽油、煤油、乙醚等有机溶剂加热，与油泥混合后，运用矿物油在有机溶剂中的溶解性，通过萃取作用，分离混合物中的矿物油;或通过乳化作用，在盐水基质中将油泥制成泥浆，然后通过混凝技术，采用沉降、气浮等工艺，分离出原油。除上述主导工艺外，尚有溶剂和低频声波组合分离工艺、非药剂热分离工艺、水液逐级分离抽提工艺、无机混凝分离工艺、酸碱油泥分散与离心分散工艺等。2.3.2油田含油污泥己被列为危险固体废弃物，若解决不当会生严重的环境污染问题，其含有的有机污染物对人体及环境含有很高的危害，并己逐步引发人们的高度关注。国内对含油污泥解决的理论研究起步较晚，在含油污泥的综合解决技术和水平上与发达国家有一定差距，污泥解决都是以稳定化、减量化、无害化和资源化为目的。含油污泥直接外排会占用大量土地，其含有的有毒物质会污染水、土壤和空气，恶化生态环境;直接用于回注和在污水解决系统循环时，会造成注水水质下降和污水解决系统的运行条件恶化，对生产造成不可预计的损失;同时大量石油资源被浪费。含油污泥己被列入《国家危险废物目录》中的含油废物类，《固体废物环境污染防治法》和《国家清洁生产增进法》也规定必须对含油污泥进行无害化解决。因此，无论是从环保、维护正常生产还是从回收能源的角度出发，都必须对含油污泥进行无害化、资源化解决。油田含油污泥的多个解决技术己引发国内外的的高度关注。为实现含油污泥的彻底解决和资源运用，国内外进行了大量研究并获得一定进展。含油污泥重要解决技术有:调质一机械分离、固化解决、生物解决、焚烧、填埋与干化、调剖、回收油、生产建材、焦化法生产除油吸附剂或用于橡胶制品等。填埋与干化解决易产生二次污染和浪费了大量有用资源而逐步被裁减，现在较受重视的是调质一机械脱水、生物解决、固化解决和综合运用技术等。国内污泥处置技术所占的比例各方有不同的说法，大致为：农业运用占44.83%，土地填埋占31.03%，污泥处置占13.79%，焚烧占3.45%，绿化占3.45%，垃圾混合填埋占3.45%。研究者最初曾运用油泥中原油的热值，将油泥与其它物质掺混，制成工业型煤，但由于产品灰份高、热值低、燃烧后污染环境等缺点，实践应用较少。对于落地油泥和罐底泥，现在应用的工艺多为清洗工艺，基本上参考国外常规技术路线，即在油泥中加入水分离液后，通过加热对原油进行抽提。该技术曾用于以回收原油为目的的稀油污泥的原油分离。但由于多个因素的制约，工业应用范畴很小，且基本上未考虑环境指标。因此，对含油污泥的解决技术研究，应在国外有关研究成果的基础上，结合中国国情，开发含油污泥的解决工艺和技术。同时，由于我国的各方面条件都受到了极大的限制，使得国外的许多先进高效的技术不能在我国得到全方面的应用。我国只能借鉴其精髓，创新出合用于我国现状的污泥解决技术。通过近几年的探索、研究和引进消化使我国的含油污泥解决技术有了对应发展，在减少含油污泥对环境的影响方面发挥了一定作用。事实上，国外油田很早就进行了油泥解决技术的研究，我国也己在各油田推行含油污泥解决技术，主动保护油田环境。由于各油田污泥种类及油田环境的差别，现在各油田采用的解决污泥的方法也不尽相似。然而，国内其它几大油田都存在着起步较晚、缺少大量有效解决含油污泥的办法等多个问题。即使，近年来国内各油田在含油污泥解决技术上发展很快，然而，由于多个新技术的不成熟与局限性，含油污泥的解决仍然是国内各油田的难题。3.含油污泥的解决技术研究由于含油污泥的性质特殊，其脱水和解决技术难度大、成本高，始终是困扰石油行业的环保难点。随着环保法规的逐步完善和公司技术进步的规定，含油污泥的污染治理技术己口益引发人们的关注和重视，半个多世纪以来，含油污泥的解决技术发展很快，解决办法大致可分为下列几个：(1)简朴解决，油泥无害化后填埋或固化解决后填埋。(2)物理化学解决，涉及化学破乳法、微波、超声波解决法等。(3)生物解决法，涉及堆肥法、地耕法等。(4)综合运用，涉及作为制砖、就近用作燃料等。3.1多个油泥解决办法的优缺点解决办法优点缺点合用范畴简朴解决简朴易行，操作简朴没有回收石油资源，可能污染环境多个油泥物理化学解决回收资源，产生一定的经济效益需要投加化学药剂，解决费用高含油量高于6%的油泥生物解决成本低解决周期长，占地面积大合用于含油量不高的油泥综合运用解决比较彻底需要设备装置，没有回收资源多个油泥3.2多个油泥解决办法及原理3.2.1萃取法是国外首先开发，并且成功应用于油泥的污染治理，使用一种溶剂与油泥混合充足，使他们发生相间传质，油泥中的石油类物质进入萃取剂，然后对萃取后的混合液进行蒸馏就能得到原油，萃取液循环使用，分离出来的原油进入炼油厂进行炼制。3.2.2焚烧法是国内外解决油泥的一种主流工艺。我国大部分炼油厂都拥有焚烧设备。油泥进行机械脱水后才干进行焚烧，否则会加大焚烧解决难度和增加解决费用，脱水后油泥燃烧往往还能产生多出的热量，带来一定的经济价值。3.2.3热解析法是油泥高温解决的一种，首先来源于国外研究并且应用于实际生产的一种工艺。是国内外进行油泥资源回收、无害化治理的一种常见工艺。重要涉及低温热解析和高温热解析。低温热解析是在温度为100~200℃条件下对油泥中的低分子烃类进行回收解决，当温度达成低分子烃类的裂解温度时，就会从油泥中蒸发出来，对其进行冷凝回收。高温热解析是在温度为360~520℃条件下对油泥中的高分子烃类进行回收，当温度达成高分子烃类的裂解温度时，就会从油泥中蒸发出来，对其进行冷凝回收。高温热解析的蒸汽能够作为低温热解析的热源。热解析因其减量化明显和无害化彻底，在油泥无害化的解决技术中优势越来越明显。3.2.4油泥中含有相称数量的石油类物质，涉及烷烃、环烷烃、烯烃、芳香烃、沥青质及胶质等。该办法重要就是对油泥中含量较多的重质烃类进行高温深度解决。实现重质烃的缩合和裂解。重质油中各组份的裂解能力从小到大依次为:正构烷烃、多环芳烃、芳香烃、环烷烃、异构烷烃。当温度加热至370℃左右时，重质油即开始裂解，随裂解的进行，重质烃的缩合也会随之加紧。烃类裂解是一种复杂的反映，反映机理还不明确，现在普遍认为是自由基反映。回收矿物油和生产吸附剂是现在运用焦化法解决油泥的两个重要发展应用方向。焦化解决的优点是投资少，缺点是涉及焦化妆置的改造比较复杂，规定设备耐高温，能耗较大，注入量有限，解决总量少。3.2.5固化法是在油泥中加入某些固化剂，使油泥稳定形态、其中的无机物变得坚硬呈固体状态。并运用惰性材料包裹油泥中的有害物质，使其不外泄或渗入一种解决办法。3.2.6固液分离法是将一定的热水与油泥混合均匀后，投加一定量的混凝剂或高分子净水剂后，油泥混合液上层会有部分浮油，对其进行回收后，采用多个设备进行机械脱水。常见的脱水设备有真空带滤机和卧螺式离心机。3.2.7热水洗涤法是首先在美国推广使用。具体工艺为将油泥加入指定比例的热水稀释后升温到指定温度，充足搅拌中加入一定量化学药剂直到混合均匀，使油从固相表面脱附或聚集分离，回收大部分原油后的泥沙采用固液分离脱水。热水洗涤法比较合用于含油量高且轻质烃含量多的油泥砂。3.2.8化学破乳法普通与固液分离法联合使用。普通状况下，油泥砂呈茹稠状，普通状况下存在严重的乳化，原油吸附在泥沙表面，油的吸附能力强。通过投加化学破乳剂，破坏油泥的稳定状态，油滴结合能力差，就能较易从泥砂表面脱落下来混合液通过破乳后，分离出其中原油，原油能够送入炼油厂进行精炼，分离出的破乳液能够循环用于洗涤油泥，不需要外排，减少了成本的同时减少了对环境污染的污染。解决后的泥饼达标掩埋或进行后续的生物修复。3.2.9超声波能引发物质的空化和机械振动两种作用，运用超声波解决油泥重要就是依靠这两种作用。破坏油泥的物质构造，减少油的粘度，使油从泥砂中脱落下来而实现破乳。超声空化能够产生在短时间内产生较高的温度，和较强的冲击，高温能够使油的粘度下降，射流使油的三相发生摩擦位移，能够使油和无机固体快速分离。超声波产生的机械振动使油泥颗粒高速振动。使油泥中油、水、泥三相发生摩擦产生位移，泥水分离，油颗粒互相碰撞而发生聚集上浮。3.2.10运用微波技术解决油泥在国内外均己展开了研究。微波重要是能产生较好的热效应，其特点是反映敏捷快速、加热的速度和效率都非常高、含有较好选择性。运用微波解决油泥含有较好的应用前景，能较好的实现油泥破乳，回收有用的石油资源。但该办法解决量有限，且设备折旧率高，需要经常维护，保养费用高。3.2.11生物解决法解决油泥在国外运用的比较多，近年来，由于该法含有节省资源、需要的工人较少、解决效果明显等优点，是国内外研究的重点。向油泥中投加适宜的碳源、氮源以及对需氧微生物进行供气，或通过光照适宜变化温度等使微生物处在对数生长久，使油泥土壤中的微生物的大量增殖，或直接向油泥中投放能高效降解石油烃的微生物菌种，将油泥中烃类分解的一种办法。一、地耕法地耕法是指将油泥在露天场合铺放，油泥中的烃类被土壤中的微生物自然分解的办法。二、堆肥法堆肥法是将油泥与多个膨松材料混合均匀、成堆放置，运用其中的微生物将油泥降解的一种办法。三、生物反映器法生物反映器是将油泥制造成容器状，方便能够较好的控制容器内的温度，适度以及营养物的比例，使微生物处在最佳的生长状态，油泥的降解速度最快。生物反映器能够含有较高的灵活性，能够根据油泥产生的地方不同而移动装置就地解决。该办法可根据实际状况采用间歇或持续解决，采用生物反映器能较好的解决废气污染问题，能够通过设加气体净化设备类解决外排的废气。3.3研究内容（1）提出成品油管道泄漏后