
石油勘探、开采、生产、运输等过程中会产生大量含油污泥(简称油泥),油泥是高污染物。随着全球环境日益恶化,人类对自身的生存环境越来越重视,各国对环保的要求越来越高,如何回收油泥中的原油及其无害化处理是目前研究的热点。在全 范围内含油污泥的处理方法有:焚烧、溶剂萃取、调质-机械分离处理技术、化学破乳、地耕法、生物泥浆反应器法、固化制砖、回灌调剖技术等。本文采用调质-机械分离处理技术及化学破乳法对胜利油田、新疆油田、渤海油田等油田的油泥进行研究。针对渤海油田油泥的性质,已开发的渤海1#分离剂具有一定的效果,但回收原油中的含水率较高,回收率仍需提高。为此,需要探索开发出更高效的渤海2#分离剂。
1 实验部分
1.1 试剂与设备
DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器;电子天平;HN101电热鼓风干燥箱;水分测定器;DL-1电子万用炉;50mL两口烧杯。
1.2 油泥样品
原料:含油污泥,采自渤海油田,油泥的含油率为42.54%,含水质量分数为34.38%,含固质量分数为23.08%。
分离剂:脱水剂1#、脱水剂2#、脱泥剂1#和脱泥剂2#。
1.3 实验方法
取含油污泥质量若干,按一定的剂油比来配分离剂水溶液,搅拌均匀待用。
将油泥与配好的分离剂水溶液混合,搅拌均匀后倒入250mL两口烧瓶中,再将烧瓶放入集热式恒温加热磁力搅拌器内进行恒温加热,恒定的搅拌速度进行搅拌。
搅拌一定时间后,将油、泥、水混合液倒入烧杯中进行保温沉降,待沉降完成后,取出上层油,进行称量分析。
1.4 分析方法
含水率:回流法,参照GB/T 260-1977。
含油率:分光光度法,参照SY/T 0530-1993。
回收率:η=(m1/m)×100%
其中m1为刮出浮油质量,m为油泥本身所含的原油质量。
2 结果与讨论
2.1 分离剂复配实验
渤海1#分离剂对渤海油田含油污泥的分离具有一定的效果,原油回收质量分数达89.9%,但处理后油品中的水含质量分数为32.57%。其水含质量分数过高,回收率有待提高,所以亟需开发更高效的分离剂。通过大量的实验研究,发现脱泥剂1#、脱泥剂2#、脱水剂1#和脱水剂2#对油泥具有较好的分离效果且具有降泥降水作用,本研究对脱泥剂和脱水剂各自的用量进行复配优化,并 *终确定渤海2#分离剂。
2.1.1 脱水剂1#的用量
实验控制脱泥剂1#0.6g、脱泥剂2#6g、脱水剂2#0.608g不变,改变脱水剂1#的用量。取含油污泥30g左右,按2:1的剂油比配制成60g分离剂水溶液,在反应温度为60℃、搅拌时间30min、搅拌速度为1000r/min等工艺条件下开展分离实验。随着脱水剂1#用量的增加,油层中的含水质量分数先减少后增加,在脱水剂1#6g时取极小值,脱水剂1#的加入促进了分离剂对油泥的脱水作用,但用量过大对油水分离起抑制作用;油层中的含固质量分数数据波动较大,应该为实验分析误差所致;原油回收率在脱水剂1#6g时取得极大值。综合分离效果和经济两方面,确定脱水剂1#用量为6g。
2.1.2 脱泥剂1#的用量
实验控制脱水剂1#6g、脱泥剂2#6g、脱水剂2#0.608g不变,改变脱泥剂1#的用量。取含油污泥30g左右,按2:1的剂油比配制成60g分离剂水溶液,在反应温度为60℃、搅拌时间30min、搅拌速度为1000r/min等工艺条件下开展分离实验。随着脱泥剂1#用量的增加,回收油层中的含水质量分数先减少后增加,并在脱泥剂1#0.6g时取得极小值;回收油层中的含固质量分数均较低,这是由于脱泥剂1#能够聚集在污泥颗粒表面,形成饱和定向单层,使其能够完全润湿,降低其内部固相和液相的界面结合力,从而固相聚沉下来;原油回收率则先增大后减小,在脱泥剂1#用量为0.6g时取得极大值。综合考虑分离效果,脱泥剂1#的用量确定为0.6g。
2.1.3 脱泥剂2#的用量
实验控制脱水剂1#6g、脱泥剂1#0.6g、脱水剂2#0.608g不变,改变脱泥剂2#的用量。取含油污泥30g左右,按2:1的剂油比配制成60g分离剂水溶液,在反应温度为60℃、搅拌时间30min、搅拌速度为1000r/min等工艺条件下开展分离实验。随着脱泥剂2#的用量的增加,回收油层中的含水质量分数先减小后增大,并在脱泥剂2#6g时取得极小值;回收油层中的含固质量分数先减少后增大,在脱泥剂2#为6g时较低,这是由于脱泥剂2#分子含有长链,吸附在固体微粒表面,形成搭桥作用,把胶粒与胶粒之间连接起来,从而变成较大的基团而聚沉下来;原油回收率在6g时取得极大值。从分离效果的角度出发,脱泥剂2#确定为6g较合理。
2.1.4 脱水剂2#的用量
实验控制脱水剂1#6g、脱泥剂1#0.6g、脱泥剂2#6g不变,改变脱水剂2#的用量。取含油污泥30g左右,按2:1的剂油比配制成60g分离剂水溶液后,在反应温度为60℃、搅拌时间30min、搅拌速度为1000r/min等工艺条件下开展分离实验。随着脱水剂2#用量的增加,回收油层中的含水质量分数先减小后增大,并在脱水剂2#为0.5g时取得极小值。脱水剂2#加入后促进了分离剂对油泥的脱水作用,但用量过大对油水分离起抑制作用。脱水剂2#分子对水具有较强的亲和作用,其亲水基与水分子作用,从而使胶体粒子脱水,失去水化外层后聚沉下来,回收油层中的含固质量分数先增加后减少再增大,在脱水剂2#0.5g时取极小值;原油回收率在0.5g时较大,故脱水剂2#确定为0.5g。
从而,渤海2#复配分离剂确定为脱水剂1#6g、脱水剂2#0.5g、脱泥剂1#0.6g和脱泥剂2#6g,处理后回收油品的含水质量分数为15.74%、回收油含固质量分数为0.74%、原油回收率为95.05%。
2.2 分离效果对比
在搅拌时间30min、温度60℃、搅拌速度1000r/min等工艺条件下,分别采用渤海1#分离剂、渤海2#分离剂对渤海油田油泥进行分离实验。从实验结果可知,渤海2#复配分离剂较渤海1号分离剂能大大地降低含水质量分数,同时降低含固质量分数和提高原油回收率,具有更好的油泥分离作用。
3 结语
(1)结果表明:脱水剂1#的用量为6g、脱水剂2#的用量为0.5g、脱泥剂1#的用量为0.6g,脱泥剂2#的用量为6g。
(2)渤海2#分离剂确定为:脱水剂1#6g、脱水剂2#0.5g、脱泥剂1#0.6g和脱泥剂2#6g。渤海2#分离剂对比渤海1号分离剂具有更好的分离效果,含固质量分数由0.81%降到0.74%,含水质量分数由32.57%降到15.74%(变化较大),回收率由89.9%提高到95.05%。