微乳化调质含油污泥定向催化裂解机理研究

The clean utilization of 5 million tones of oily sludge discharged from petroleum exploration, storage and process industry has become a serious environmental issue in China. In this project, the target oriented pyrolysis of oily sludge pretreated by micro-emulsion system is proposed based on the viscosity and properties of oily sludge components. The micro-emulsion liquid will be delicately prepared to decrease the surface tension of oily sludge and reduced its viscosity for breaking water-oil-particle emulsion in the sludge. After micro-emulsion treatment, the water and particle contained in sludge are expected to be readily separated and the oil layer on the particle surface will also be removed. The alkali catalysts can be mixed with oily sludge uniformly through the water-phase of the micro-emulsion system. The pyrolysis products of the oily sludge can be manipulated by selecting effective catalyst. The research of this project can help us to understand the interface action between water droplet , oil and particle in the sludge. The target oriented catalytic pyrolysis of oily sludge using catalysts from micro-emulsion system can provide a new utilization method for other similar heavy oily wastes.

每年500万吨左右含油污泥的高效清洁资源化处置是目前制约我国原油开采、加工、储运的重要环境问题。项目结合含油污泥的组分特性及高粘性的特点，创新性的提出微乳化调质含油污泥定向催化裂解研究，通过调配适宜的微乳化体系来降低油泥界面张力和粘性，破坏油泥中水、油、渣乳化膜的稳定性，实现油泥中水和油相的分离以及颗粒表面油剥离后增溶在微乳液中，最终形成新的微乳化体系。并利用微乳化体系中水相作为载体，实现催化剂与油泥在微观尺度下的均匀混合，通过催化剂种类选择和浓度调控实现含油污泥定向催化裂解。项目的科学性在于通过含油污泥组分表征和微乳化体系的研究，有助于认识水、油、渣之间的界面交互作用机理，建立高粘性含油污泥资源化利用新方法。同时通过含油污泥催化热解产物定向调控机制的研究可以为能源领域内常见的生物质焦油，煤焦油、渣油等劣质燃料的高效利用提供一种新的途径。

含油污泥的高效清洁资源化处置是目前制约我国原油开采、运输、储存、精炼的重要能源环境问题。本项目针对含油污泥组分复杂及高黏度的特点，创新性地提出微乳化调质含油污泥定向催化裂解研究，通过调配微乳化体系实现含油污泥的降黏和相分离，并通过催化剂种类选择和浓度调控实现油泥定向催化裂解，主要研究内容和结果如下：.（1）开展了含油污泥中水油渣界面特性研究。发现油渣界面相互作用影响脱渣效率，渣颗粒吸附重质组分充当油水界面活性成分影响水滴聚并。油泥中所含各种杂质对黏度的影响是相互独立的叠加关系，颗粒沉积时与油相中的天然烷化剂发生的表面烷基化反应会显著地增加固体颗粒疏水性，并影响油泥黏度的关键因素。.（2）项目提出了基于蒙特卡洛随机统计的油泥乳化水分离模型以及油-渣两相机械离心脱除模型。发现对于油包水型乳液，水滴粒径越小，越难被脱除；而颗粒较大的渣在沉降过程中脱除效率最高。延长离心时间或为油泥降黏都可以提高乳化水和渣的脱除效率。.（3）项目获得了含油污泥降黏脱水的最佳微乳液体系。在微乳液添加量为25%时，用SDBS作为表面活性剂，微乳液降黏率达95%以上。对于脱水效果，煤油为油相，正丁醇为助表面活性剂时，脱水率可达94.6%。复配的表面活性剂微乳液体系更容易降低油-水界面张力，可以得到更好的破乳脱水效果。.（4）在两段式固定床反应器上研究了含油污泥在分子筛酸性催化剂和白云石碱性催化剂上的定向催化裂解。含油污泥在负载3%锌的分子筛上获得的热解油中总芳烃含量达到81.0%，萘类物质产率达到67.5%。而白云石能够促进芳烃的裂解，使得热解油中饱和烃含量达到56.1%，同时，气体产物中H2的产量也明显提升。碱性催化剂还能抑制硫的释放，将硫以无机硫的形式固定在热解残渣中。.（5）利用含油污泥中重质组分制备的活性炭具有丰富的微孔，比表面积达到3300m2/g，且重金属浸出量达到标准。含油污泥复合生物质制备的活性炭具有多级孔结构，比表面积达到2575m2/g，对水中污染物吸附率达到97%。.项目执行期间，在Proceeding of Combustion Institute等期刊发表论文24篇（其中SCI论文16篇，EI论文5篇，中文核心论文2篇）；申请发明专利3项，其中已授权2项，全面完成了各项研究内容和考核指标。项目的研究成果为我国高黏性含油污泥资源化处理提供了解决思路和技术路径。