油田含油污泥處理工藝條件的研究
技術(shù)支持
油田含油污泥主要是指由于各種原因造成的落地原油與泥土形成的含油污泥，以及油田正常生產(chǎn)中系統(tǒng)排出的含油泥砂。污泥暴露在環(huán)境中，不僅造成了環(huán)境污染，而且占用了日益減少的可耕地資源。油泥的成分相當(dāng)復(fù)雜，堆放時(shí)間越長(zhǎng)，處理難度越大，由于處理設(shè)備一次性投資較高，經(jīng)濟(jì)效益較低，國(guó)內(nèi)外尚無較為成熟的工藝和設(shè)備。油泥既是生產(chǎn)中的廢物，又是可貴的二次資源，如果對(duì)這些油泥進(jìn)行有組織地收集，并開發(fā)和研究出適當(dāng)?shù)姆椒ɑ厥赵?/span>，那么，不僅可以收回大量的資源，還可以減輕環(huán)境污染。目前，國(guó)內(nèi)外處理油泥的主要方法有:填埋法、含油污泥固化制造固體燃料、化學(xué)破乳回收原油法、生物處理法、溶劑萃取法等等2。其中填埋封存、焚燒法，會(huì)造成二次污染，而生物處理法是今后發(fā)展的方向之一，但選擇合適的菌種及處理?xiàng)l件較難，代價(jià)高，而且僅對(duì)含油率較低的油泥有效。本實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象是老化時(shí)間較長(zhǎng)的落地原油與泥土形成的含油污泥，采用通過表面活性劑復(fù)配的熱化學(xué)方法進(jìn)行原油回收。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:表面活性劑用量少，原油回收率較高。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 試劑
十二烷基苯磺酸鈉（以下簡(jiǎn)稱LAS），上海第六試劑廠；聚氧乙烯月桂基醚（以下簡(jiǎn)稱POELE），美國(guó)Ubichem公司；無水Na2CO3（AR），上海虹光化工廠；三氯甲烷（AR），上?；瘜W(xué)試劑公司。
1.2 儀器
索氏萃取器，上海振興玻璃儀器廠；水分測(cè)定器，上海振興玻璃儀器廠；HT-431數(shù)字測(cè)速器，日本SOKKI公司；JJ-3六連電動(dòng)攪拌器，江蘇金壇市恒豐儀器廠。
1.3 樣品組成分析方法
含油污泥（遼河油田，堆放時(shí)間半年以上）水分測(cè)定按石油產(chǎn)品水分測(cè)定法GB260-77，測(cè)得平均含水率為12.60%；含油率的測(cè)定按文獻(xiàn)，即按四分法從樣品中各取3份泥樣，每份準(zhǔn)確稱量，放入烘箱中在一定溫度下加熱、烘干數(shù)小時(shí)至恒重，以除去其中的水分，然后將泥樣倒入濾紙筒中，將其放在索氏提取器的滲濾器中，在70℃水浴中用氯仿做溶劑回流4~5h，使每小時(shí)提取器的循環(huán)次數(shù)控制在24次。待滲濾器中的氯仿變?yōu)闊o色便停止加熱，冷卻10min。然后，蒸餾、回收氯仿，原油放置10h后稱量，利用差減法求出樣品中的含油率，測(cè)得平均含油率為25.10%。
2 結(jié)果與討論
2.1 攪拌溫度的確定
含油污泥的脫油率隨攪拌溫度的升高而升高，在90℃時(shí)脫油率最高。這是因?yàn)闇囟壬?，原油粘度降低，熱膨脹使得油膜粘附能力減弱，在水洗中易于與泥砂分離。但是，考慮到在90℃時(shí)水分蒸發(fā)較快，不利于攪拌，而且溫度越高能耗越大，所以綜合考慮認(rèn)為70℃的攪拌溫度較為適宜。
2.2 攪拌時(shí)間的確定
含油污泥的脫油率隨攪拌時(shí)間的增長(zhǎng)而提高，當(dāng)攪拌時(shí)間達(dá)到60min時(shí)，脫油率最高。但是攪拌時(shí)間越長(zhǎng)，能耗也越大，并且容易形成水包油（O/W）型乳狀液，妨礙了油水進(jìn)一步分離，故確定攪拌時(shí)間為40min。
2.3 攪拌時(shí)固液比的確定
脫油率與加入的水量成反比，當(dāng)樣品與水的質(zhì)量比為1:5時(shí)，脫油率最高，但是此時(shí)由于水量較小，不利于攪拌，故確定樣品與水的質(zhì)量比為1:10。
2.4 攪拌強(qiáng)度的確定
含油污泥的脫油率隨攪拌強(qiáng)度的增大而增大，但是，當(dāng)攪拌強(qiáng)度過大時(shí)，油水混合易形成水包油（OW）型乳狀液，妨礙了油水進(jìn)一步分離。當(dāng)攪拌強(qiáng)度達(dá)到400r/min時(shí)，脫油率最高，所以選擇400r/min的攪拌強(qiáng)度最為適宜。
2.5 表面活性劑及電解質(zhì)對(duì)脫油率的影響
考察了單一表面活性劑、單一表面活性劑加入電解質(zhì)以及表面活性劑復(fù)配對(duì)脫油率的影響。隨著表面活性劑濃度的增加，脫油率先增加后減小，這是因?yàn)闈舛却蟮揭欢〞r(shí)，對(duì)于陰離子表面活性劑而言，其陰離子基團(tuán)的負(fù)電荷產(chǎn)生相互排斥，導(dǎo)致其吸附量減少；對(duì)于非離子表面活性劑而言，吸附分子之間排斥力隨其距離靠近而增加，這也導(dǎo)致其吸附量減少，因而脫油率在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%時(shí)達(dá)到最大。單一加入非離子表面活性劑聚氧乙烯月桂基醚POELE的脫油率比單一加入陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉LAS的脫油率要高，而兩者加入0.12%Na2CO3后，脫油率都有所增加，而后者即Na2CO3與陰離子表面活性劑LAS復(fù)合使用的脫油率增幅大于前者。這是因?yàn)?/span>，一方面加入Na2CO3后會(huì)將原油中環(huán)烷酸類皂化成表面活性劑使活性增加，另一方面由于它的加入，壓縮了表面活性劑的雙電層厚度，導(dǎo)致表面活性劑在水中的溶解度和C.M.C降低，增加了吸附量和表面活性，而且它對(duì)陰離子表面活性劑影響更顯著，因而對(duì)脫油更為有利。
而將陰離子表面活性劑LAS和非離子表面活性劑POELE進(jìn)行復(fù)配，脫油率更高，這是因?yàn)榉请x子表面活性劑的加入，使原來離子表面活性劑離子基團(tuán)間斥力減弱，另外，聚氧乙烯鏈可吸附溶液中的鈉離子而呈假陽(yáng)離子性質(zhì)，與LAS離子基團(tuán)間異性相吸，在界面上會(huì)更加緊密地排列。
2.6 正交實(shí)驗(yàn)
以原油回收率為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)，采用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)攪拌溫度、攪拌時(shí)間、表面活性劑的用量等影響因素進(jìn)行進(jìn)一步研究，探討各種實(shí)驗(yàn)條件之間的相互影響，以便優(yōu)化含油污泥處理技術(shù)條件。
4個(gè)因素對(duì)原油回收率實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的影響大小順序?yàn)?非離子表面活性劑＞陰離子表面活性劑＞攪拌時(shí)間＞攪拌溫度。各個(gè)因素較好的實(shí)驗(yàn)水平為:攪拌溫度70℃、攪拌時(shí)間40min、陰離子表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%，非離子表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%。
用上述條件進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，脫油率為56.21%。
3 結(jié)論
對(duì)于老化時(shí)間較長(zhǎng)的含油污泥，采取以下工藝參數(shù)時(shí)，即攪拌強(qiáng)度為400r/min、攪拌時(shí)間為40min、攪拌溫度為70℃、水與污泥的質(zhì)量比為10:1、十二烷基苯磺酸鈉0.01%、聚氧乙烯月桂基醚0.01%，脫油效果較好，水溶液可再添加藥劑循環(huán)使用，不會(huì)產(chǎn)生新的污染，多次操作后泥土可達(dá)環(huán)保要求直接排放。
