含油污泥是石油化工行业的典型废弃物,含有大量高毒性、致畸、致癌物质,对于人体健康及生态环境有巨大危害。油泥中含有的油相组分具有资源回收潜力,但高含水率限制了其采用热解等热化学转化的方式进行资源化利用。水热处理方法是利用水在高温高压下的反应直接处理湿物料,通过类煤化的热化学反应,有效实现分子的脱水、缩合和裂解,使体系内的绝大部分结合水转化成自由水,进而通过低能耗的机械分离实现水分的去除。与热解方法相比,水热方法可以大幅降低物料后续处理所需干燥能耗。本研究考察了油泥水热反应特性,验证油泥水热破乳三相分离的可行性。通过开展不同温度下的油泥水热实验,以产物理化性质分析为切入点,采用各类分析表征方法揭示油泥水热反应特性,并添加外源催化剂改善油泥水热脱水效果。主要结论如下:(1)原料油泥具有高含水率、含油率的特点,资源化利用潜力大,但重质组分含量高及固体粒径偏大导致原料油泥乳化稳定。原料油泥含水率、含油率达50.49±1.23%、37.29±0.82%,提取油热值为38.55±0.57 MJ/kg,重质组分平均含量为58.3%,低温馏程平均含量为29.3%,Zeta电位值为-27.2±1.13 mV。(2)水热处理可以使油泥乳化体系有效脱稳并改善油相产物的品质。水热温度提高导致油泥脱水率及气、液、固相产率提高,油相产物产率下降但品质提高。350℃是最优反应温度,脱水率为54.53%,油、气、液、固相产率分别为55.58%、2.58%、17.35%、34.49%,油相产物热值40.73 MJ/kg,重质组分含量21.46%,低沸点化合物含量62.6%。(3)油泥水热脱稳的主要原因是具有乳化作用的胶质、沥青质有机物发生了转化,导致油、水、固三相发生分离。油相中胶质、沥青质类大分子有机物主要反应机理是自由基反应,随着温度升高发生了缩合和裂解两类主要反应,高温导致油相产物生成焦炭及小分子气相产物。反应温度升高导致体系中氧中心自由基的减少,提高了油的稳定性。(4)外源催化剂的添加提高了油泥脱水率,但油相产物的品质降低。CaO的添加导致了最佳的脱水效果和最差的油相产物品质,其脱水率为64.7%,且离心上层产物中仅含水,未产生可离心分离的油相产物,固、油、液相产率分别为38.34%、58.54%、0.59%;油相产物高位热值为37.44 MJ/kg,重质组分含量为33.23%,低沸点化合物含量34.9%。综上,水热处理能够有效实现油泥乳化体系脱稳及三相分离,是一种可行的新兴油泥处理方法,可同步实现油泥有效脱水及油品提质,具有重要的应用价值,可作为一种有效的含油污泥资源化利用前处理方法。