河南油田油泥無害化處理實驗研究

張群安 史政海

（河南南陽理工學院生物與化學工程學院）

河南油田油泥無害化處理實驗研究

張群安 史政海

（河南南陽理工學院生物與化學工程學院）

針對河南油田生產過程中產生的油泥，采用熱水洗滌－破乳劑－氣浮三相分離處理技術回收油泥中的原油?？疾炝擞绊懨摮实闹T因素，得出的最佳處理條件為：處理溫度70℃，油泥：水（質量）為1∶3；攪拌分散時間10min；氣浮分離時間30min；氣浮強度600L／（m2·h）；破乳劑加入量300mg／L；脫油率可達95%。脫除的原油回煉油廠利用，洗脫液可循環使用，脫油后的殘渣中石油類殘留物質量分數小于5%。

油泥；原油回收；脫油；熱水洗滌；破乳；氣??；河南油田

0 引 言

河南油田油泥主要來源于聯合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池底泥、煉廠含油水處理設施清除出來的油泥，鉆井、作業、管線穿孔而產生的落地原油及含砂油泥。河南油田每年產生油泥大約為3×104m3。油泥的處理一直是困擾石油石化行業的主要問題之一。因此，實現油泥的再利用直至資源化是各企業的努力目標。

油泥中一般含油率在10%～50%，含水率在40%～90%。油泥本身成分復雜，含有大量的老化原油、蠟質、瀝青質、膠體和固體懸浮物、細菌、鹽類、酸性氣體、腐蝕產物等，污水處理過程中還加入了大量的凝聚劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等水處理藥劑。油泥處理以減量化、資源化、無害化為原則，常用的處理方法有：溶劑萃取法［1-2］、焚燒法［3-4］、生物法［5］、焦化法［6］、含砂油泥調剖［7-8］、含砂油泥綜合利用［9-15］等。以河南油田聯合站罐底油泥為研究對象，其特點為黑色黏稠，乳化嚴重，具有原油特征氣味，pH為8.1，其中含油率20.2%，含水率為48.6%，固含率31.2%，選用熱水洗滌－破乳劑－氣浮分離的物理化學法處理工藝。

1 實 驗

1.1 實驗原料和儀器

實驗原料 破乳劑HD1103（樹脂型），破乳劑HD2001（脂肪醇型），破乳劑HD3010（胺類），破乳劑HD4004，破乳劑HD308（脂肪醇型），聚磷殺菌劑60%，南京化工二廠；破乳劑XF-31，破乳劑XF-21，常州化工廠；破乳劑FS-21，河南油田騰遠助劑公司；鹽酸，硫酸，開封東大化工有限公司試劑廠；NG-010處理劑，自制。

實驗儀器 強力電動攪拌器，JJ-1，江蘇金壇；恒溫水浴鍋，HH-6，上海躍進；旋片式真空泵，2XZ-2，浙江黃巖；水環式真空泵，SH2-C，鄭州華豫；元素分析儀，NXQ，南京諾新；旋轉黏度計，NDJ-7，上海天平儀器廠；電熱恒溫鼓風干燥箱，DHG-9146A，上海精宏實驗設備有限公司；層析柱，Ф52mm，天津玻璃儀器廠；氣浮裝置，自制。

1.2 實驗步驟

用托盤天平稱取200g油泥、用量筒量取600mL的自來水加入到1000mL的燒杯中，把燒杯放入恒溫水浴上加熱，溫度控制在60～70℃左右，啟動攪拌并加入處理劑，中速攪拌15min后使塊狀油泥被充分破碎，而后將上述油泥混合物倒入自制帶有加熱的氣浮試驗裝置內，在規定的溫度下進行氣浮，原油經氣體浮動剝離浮于溶液上部，由刮油板不斷將浮出的原油取出，待上部無原油浮出時，停止氣浮，而后抽濾，濾液循環進行下一次的油泥稀釋，分別稱取分離出的原油和濾渣量。

將濕濾渣于室溫下自然干燥稱取其質量，得油泥的干渣含量；碾碎后加入到盛有一定量石油醚的三角瓶內，充分搖動萃取其中的原油，重復上述的萃取三次，三次的溶劑回收在一起自然蒸發，稱取剩余物的質量，得到殘渣中油的含量。

2 結果與討論

2.1 處理劑的選擇

該實驗不做氣浮分離，分別稱取70g油泥，加入210mL水，加熱到70℃左右，攪拌15min后靜置，去除上層的浮油，向剩余的體系中加入不同的破乳劑（1%）3.5mL，測得其pH值約為7，再攪拌10min后靜置，觀察上層浮油及溶液分層澄清情況，具體實驗見表1。

表1 幾種處理劑的實驗效果

通過實驗比對可以看到，NG-010效果最好，并確定為本項目工藝用處理劑。

2.2 溫度的選擇

原油來源不同其含油成分不同，對溫度的要求也不同。溫度低于原油的熔點時，原油處于固態，緊密附著于油泥上，殘渣含油量高；隨著溫度的提升，原油開始熔化，黏度變低，被氣體剝離上浮于頂部，便于收集處理；當溫度過高時，原油黏度太低，不便于收集，同時高溫有利于油水乳化，高溫還使原油中的輕質組分揮發度增加，降低了回收原油的質量，增加了生產的安全隱患。

通過改變不同的實驗溫度，得到清洗后泥砂含油率隨溫度的變化曲線見圖1。

圖1 溫度對脫油率的影響

從圖1可以看出，隨著溫度的升高，洗出泥砂中的殘油率逐漸減小，清洗效率隨著溫度的升高逐漸提高，到70℃以后，泥砂中的脫油率隨著溫度的升高而上升的趨勢趨于平緩。這是由于隨著溫度的升高，原油黏度降低，油膜的黏附能力減弱，同時，溫度的升高有利于油水乳化，使油與泥砂更易于分離。但溫度在70℃以后，泥砂中脫油率隨溫度升高變化趨勢趨于平緩，同時溫度越高，相應的能耗也越大。所以從各方面綜合考慮，清洗溫度應在70℃較為適宜。

2.3 加水量的選擇

加水量過少，不利于油、泥的分離，同時也無法實現預處理階段的油泥流態化。加水量過多，則增加水的消耗、化學藥劑的用量以及最終循環水的處理量。用水量的影響見圖2。

圖2 用水量的影響

從圖2可以看出，泥砂殘油率隨著清洗時水、泥比例的增加而降低，但隨著水、泥比例的增大，將增加水及藥劑的消耗量。因此，考慮到當水、泥比為3時，含砂油泥脫油率已上升至95%以下。綜合考慮，水與油泥之比為3∶1左右較為合適。

2.4 攪拌分散時間的選擇

為使污泥中的油分最大限度的被熱水從油泥中洗脫出來，提高脫油率，固定其它條件，考察熱水洗滌含油泥砂這一穩定乳化體系的攪拌時間對脫油效果的影響，結果見圖3。

攪拌清洗10min后，脫油率基本穩定在95%以上，攪拌分散時間選用10min更經濟。

圖3 攪拌分散時間的影響

2.5 氣浮時間的選擇

氣浮即通入氣體使油泥／水分散系統處于沸騰狀態，因氣泡的運動會使吸附有原油的固體粒子發生碰撞，改變其與油膜的界面張力，改變表面電荷的分布，消除其雙電層的穩定性，達到不斷剝離黏附在泥砂中的原油的目的。氣浮分離可以提高三相分層程度，縮短操作時間。保持其它工藝條件不變，考察氣浮分離時間對脫油效果的影響，其結果見圖4。

圖4 氣浮時間的影響

從圖4和實驗現象表明，氣浮30min后，泥砂顏色變淺發黃或為地下巖土原色，已無油珠隨氣泡上浮，說明原油已基本脫除，因此氣浮分離時間確定為30min。

2.6 氣體通入量的選擇

控制其它工藝條件不變，考察氣浮用氣量的影響，其結果見圖5。

經實驗發現，通入的氣量較少時，起不到浮動剝離作用，當氣浮氣體量適宜時，對油泥中的泥砂吸附的原油油膜的剝離作用較好，但過大的氣量又會使分離后浮于上部的原油重新被卷入液層中，即返混現象嚴重，不利于原油的分離。由圖5可以看出，最適宜氣量為600L／（m2·h）。

圖5 氣浮氣量的影響

2.7 破乳劑加入量的選擇

清洗后泥砂含油率隨破乳劑濃度的變化如圖6所示。

圖6 破乳劑濃度的影響

隨著破乳劑濃度的加大，油泥脫油率呈逐漸上升趨勢，當破乳劑濃度達到300mg／L以上時，破乳劑濃度對最終結果影響較小，因此破乳劑的適宜添加濃度為300～400mg／L。

2.8 處理水相循環次數的選擇

為降低油泥處理成本，減少環境污染，考察濾液重復使用效果。保證液／固質量比不變，將前一次洗脫分離出的水相補加一定的處理劑并調節至油泥處理所需的液／固質量比，按所選條件重復操作，所得回收水相的除油效果見圖7。

圖7 水相循環次數的影響

從圖7看出，在所選實驗條件下，經脫油處理后的水相重復使用7次，脫油率稍有下降，下降幅度小于2%，脫油率仍保持在95%以上。

3 結 論

使用自制新型NG010水溶性處理劑，利用物理、化學復合方法，去除油泥中的殘油，殘渣含油量低。

最佳處理條件為：處理溫度70℃，水∶油泥（質量）＝1∶3；攪拌分散時間10min；氣浮分離時間30 min；氣浮強度600L／（m2·h）；破乳劑最佳加入量300mg／L。

經水相重復循環使用后發現：只要保持回收水相中處理劑的工藝濃度，液／固質量比不變時，其處理效果基本不變，可無限循環使用，這對降低處理成本以及避免二次污染意義重大。

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（編輯 李娟）

j.issn.1005-3158.2015.02.004

1005-3158（2015）02-0010-04

2014-04-23）

張群安，1999年畢業于華東理工大學材料學專業，碩士，副教授，現在河南省南陽理工學院生物與化學工程學院從事精細化工和高分子材料方面的教學和科研工作。通信地址：河南省南陽市長江路80號南陽理工學院生物與化學工程學院，473004