
油泥是在石油开采、运输、炼制及含油污水处理过程中产生的含油固体废物。我国各大油田每年都有大量的油泥产生。河南油田每年产生约1.8万t油泥。油泥中含有原油、泥沙、水和少量的去油剂等,成分复杂,油、泥结合紧密难以分离处理, 环保部将其列为危险废物(废物类别HW08)。油泥若不加以处理,不仅污染环境,而且造成资源的浪费。各大油田也都一直在积极探索油泥的处理、处置技术。
1 河南油田油泥来源、成分及危害
1.1 来源
油泥按来源可分为3种类型。
1.1.1 落地油泥
在油田开发特别是油井采油生产和井下作业施工工程中,部分原油放喷或被油管抽油杆、泵及其他井下作业工具携带至井场,这些原油渗入地面土壤,形成油泥,称为落地油泥。
1.1.2 油田集输过程产生的油泥
河南油田污泥主要来源:转接站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池底泥;炼厂含油水处理设施;轻烃加工厂、天然气净化装置清除出来的油砂、油泥;钻井作业、管线穿孔而产生的落地原油及含油污泥。油品储罐在贮存油品时,油品中的少量机械杂质、沙粒、泥土、重金属盐类以及石蜡和沥青等重油性组分沉积在油罐底部,形成罐底油泥。
1.1.3 石油炼制过程中产生的隔油池底泥、溶气浮选浮渣等
石油炼制中产生的油泥主要包括隔油池底泥、溶气浮选浮渣和剩余活性污泥等,俗称“三泥”。其中浮选浮渣量较大,占油泥总量的80%。
1.2 油泥成分
油泥组成大致分为水、乳化油或吸附油、固体异物、无机盐等。油泥在水中一般呈稳定的悬浮乳化液体系,其水合和带电性形成了稳定的分散状态,很难实现多相分离,从而增加了处理技术的难度和成本,又由于承载油类的基质的多种可能性,统称的含油污泥成分极其复杂,性质也各不相同。
部分含油污泥主要成分的检验结果见下表:
取样 | 含水率/% | 含油量/% | 有机物/% | 含砂量/% | 酸不溶物/% | 胶质沥青质/% | 其它/% |
干样 | 25 | 10.2 | 37.3 | 10.2 | 1.4 | 15.1 | 0.8 |
湿样 | 71.9 | 2.3 | 16.6 | 4.1 | 0.3 | 4.7 | 0.1 |
沉降罐底部样 | 96 | 0.5 | 2.1 | 0.4 | 0.1 | 0.8 | 0.1 |
1.3 油泥的危害
油泥中含有苯系物、酚类、蒽、芘等物质,并伴有毒性,有的还易燃易爆。油泥(含水率高)体积庞大,若不加以处理直接排放,不但占用大量土地,还会对土壤、水体和植被造成较大污染。油泥中的石油类物质进入土壤后,会影响土壤的通透性;石油烃可以使水生植物体内的叶绿素及其脂溶性色素在植物体内或细胞外溶解析出,使之无法进行光合作用而死亡,破坏水体生态系统平衡;石油类物质对人体的影响也是不容忽视的,石油中芳香烃类物质对人体的毒性较大,尤其是双环和三环为代表的多环芳烃毒性较大。因此,无论是从环境保护还是从能源回收角度考虑,对含油污泥进行无害化处理都具有重要的意义。
2 油田油泥现有处理方式
2.1 目前国内常用的油泥处理方法
油泥处理的目的是实现污染物的减量化、资源化、无害化。含油污泥常用的处理方法有溶剂萃取法、焚烧法、生物法、焦化法、调剖法、含油污泥综合利用等。
2.2 河南油田目前采用的处理方式
河南油田油泥处置主要由企业自身主导进行油泥的无害化处置和利用。处理方式主要有两种:调剖和固化焚烧。其中,调剖法处理约5000t/a,固化焚烧法处理量约13000t/a。
2.2.1 调剖法
利用油泥来源于地层,与地层配伍性好的特点,将含油污泥经悬浮、乳化处理后用作深度调剖剂的成分之一,回注到地层中。通过优化施工工艺,可使含油污泥只封堵住高渗透地带,而不污染中、低渗透层。该方法不仅解决了含油污泥污染环境的问题,还大大降低了深度调剖剂的费用,故在各大油田均得到了应用。
截止2007年底,河南油田应用含油污泥调剖剂堵剂系列化堵剂复配技术进行了12个区块54井次含油污泥调剖施工,累计注入含油污泥调剖剂138000m³,年累计增油14700t,年累计降水341000m³。
2.2.2 固化焚烧法
该方法主要是利用污泥中石油类物质可燃性,对油泥采取脱水、固化并添加助燃剂的办法,在不改变目前燃煤锅炉的工况条件下对固化后油泥进行燃烧利用。在回收含油污泥中热量的同时,利用燃煤锅炉的烟气处理系统,确保排放废气达标;废渣按燃煤废渣的处理方式处理,用做建筑材料原料。
河南油田从2007年开始对油泥固化焚烧试验性研究,2008年后在试验成熟基础上在油田各社区锅炉房进行了大面积推广。
根据对比监测结果,掺加油泥与单纯燃煤燃烧产生的锅炉废气相比较,废气中二氧化硫、氮氧化物的浓度都有大幅下降,烟尘浓度有所上升,但均能满足GB13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》中二类区Ⅱ时段标准要求。燃烧后废渣的固体废物鉴别监测所测因子均未超过 相关标准,即废渣为一般固废。
2.2.3 现有处置方式的优缺点
调剖法和固化焚烧这2种处理方式的优点是实现了对油泥的综合利用,同时避免了对环境造成二次污染;但2种处理方式的共同缺点都是不能有效提取回收油泥中的原油,一定程度上造成了能源的浪费。
3 南阳市企业对油泥综合利用的研究进展
鉴于河南油田目前油泥处置的现状及油泥综合利用的广阔前,近年来,河南油田所在地南阳市部分高校和企业的科研人员对利用油泥回收原油进行了大量的探索与研究。他们在实验室试验的基础上,将物理化学分离和溶剂萃取两种处理方法应用到实际,分别建设了两个专门针对油田油泥的利用项目,目前两个项目均已建设完毕。
3.1 物理化学分离法
所用试验油泥成分见下表:
含水率/% | 含油量/% | 砂土量/% | 酸性不溶物/% | 其它/% |
30~40 | 10~40 | 28~35 | 1.8~2.5 | 0.5~1.0 |
工艺流程概述:首先将地下初储池中的油泥加水稀释,经污泥泵注入搅拌罐,边加热边搅拌,温度控制在80℃,拌匀0.5h后直接进入反应分离槽,接着添加水(原料油泥:水=6:4)、分离剂,加热至50℃,并进行气浮搅拌,停留40min,然后在反应分离槽中进行油泥分离。原油从分离槽上部溢出,经进一步除水后进入粗油储罐,下部的泥沙经渣浆泵送入板框压滤机过滤,然后加水冲洗滤饼,洗水及过滤水则用泵打回反应分离槽循环使用,滤饼排入泥渣池外售制砖。
该项目的关键在于找到了分离的较佳工艺方法及药剂的种类和添加量,达到了油、水、泥分离。该项目于2009年3~6月进行了试生产,8月进行了环保设施竣工验收监测。监测结果表明,正常生产过程中,系统的废水循环利用,无废水排放;锅炉外排废气、厂界噪声均符合 相关标准;废渣经监测鉴别为一般固废。
3.2 溶剂萃取法
工艺流程概述:将原料油泥自然晾晒风干,使其含水率达到10%以下。预处理后的油泥经绞龙输送至搅拌罐,同时泵入溶剂油进行萃取,两者体积比为1:3,搅拌约20min,然后沉淀静置约30min,分层后,油相上清液泵入粗油罐,下层油泥残渣中再加入溶剂油进行相同的操作,连续3次萃取洗涤。分离的上清液经过滤器后进行4级蒸馏,回收原油。4级蒸馏每级对应一个冷凝器对蒸馏出的油气进行冷凝回收溶剂油。经3次萃取洗涤后的油泥残渣和过滤器过滤的残渣进入烘干器烘干。蒸馏和烘干后的冷凝余气进入导热油炉燃烧。各级冷凝回收后的油水进入油水分离器进行分离,分离出的溶剂油循环使用,含油废水进入隔油池并进行下一步处理。
4 意见与建议
(1)河南油田目前采用的调剖和固化焚烧两种油泥处理方法均属于企业内部资源综合利用,实现油泥的减量化、无害化,但两种处理方式的共同缺点都是不能提取回收油泥中的原油,一定程度上造成了资源的浪费。
(2)物理化学分离法和溶剂萃取法从油泥中回收原油从技术上来讲,是可行的;上述技术若用于处理河南油田油泥,则属经营性行为,需要有危险废物经营资质。同时,鉴于化工行业的危险性,这两家企业均须加强安全和环保管理。