子北采油厂含油污泥资源化技术研究

2014-12-23李俊华张建国李辰王佳

应用化工 2014年3期

李俊华，张建国，李辰，王佳

(1.陕西省石油化工研究设计院，陕西西安 710054;2.延长油田股份有限公司子北采油厂，陕西延安 717300)

随着石油开发从传统的一次采油向二次、三次采油和“2 +3”技术的发展，原油中含有的化学物质越来越多，相互之间的干扰造成原油破乳剂需要不断更新换代，油田和炼油厂的污水处理系统以及原油生产大量含油污泥，并呈现逐年上升的态势［1］。对含油污泥进行无害化处理，一直是国内外环境保护界和石油企业界的工作难点之一，是目前固体废物处理中一个较大的难题［2］。国内外对含油污泥的处理方法一般有:固化法、焚烧法、自然干化法、生物处理法、热洗涤法、溶剂萃取法、化学破乳法、焦化法、固液分离法等，但至今没有一种成熟有效的处理方法，对油田的正常生产和油田周边的环境保护都具有极大的危害［3-5］。

延长油田子北采油厂每年有3 000 t 的含油污泥，采取传统的化学脱水技术难以达到脱水要求，如不及时处理，就会使得污油罐出现冲罐，给日常的原油处理带来麻烦，通常采取将含油污油售给污油回收公司，并支付大量的运输费用，造成大量的原油无法回收。

本文从化学破乳、污泥调剖方面对其进行了研究，能够有效解决污油处理中的二次污染问题，实现资源化的合理利用，回收大量的原油，具有很好的实践应用价值。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

破乳剂TA1031、SP169、凝胶颗粒BZ-02、小分子聚丙烯酰胺BZ-08、交联剂BZ05、延缓交联剂BZ06 均为工业品;破乳剂HK601、HK606、分散剂HK715、悬浮剂HK723 均为自制;子北采油厂含油污泥，成分见表1。

表1 子北采油厂含油污泥离心实验结果Table 1 The centrifugal test results of oil sludge from Zibei oil production plant

GJ-3S 数显高速搅拌机;TDD-5Y 立式原油水分测定离心机;SUPRA55 场发射扫描电镜;ZNN-D6 六速旋转粘度计;LDJ-500 型堵水调剖试验仪。

1.2 化学破乳

取含油污泥2 500 mL 于广口瓶内，40 ℃恒温30 min，摇动100 次，使污油混合均匀。取100 mL污油于具塞量筒中，放入40 ℃水浴锅内，分别加入破乳剂TA1031、SP169、HK601、HK606，考察10 h 脱水效果。

1.3 污泥调剖

取均质化处理后的子北污油500 mL，倒入数显高速搅拌机中，依次加入小分子聚丙烯酰胺BZ-08、交联剂BZ-05、延缓交联剂BZ-06，在1 000 r/min 下搅拌15 min。依次取100 mL 于烧杯内，加入不同质量凝胶颗粒BZ-02，使其不断分散均匀，用堵水调剖试验仪测试凝胶强度。

2 结果与讨论

2.1 污泥化学破乳

不同浓度破乳剂TA1031、SP169、HK601、HK606 10 h 脱水效果，结果见表2。

表2 破乳剂脱水效果Table 2 The dehydration effect of demulsifier

由表2 可知，TA1031、SP169 对污油的敏感性很低，脱水与加量无关;HK601、HK606 随着破乳剂加量的提高，脱水量不断增加。HK606 脱水量最多，1%浓度的相对脱水率为85.71%。由于泥质在原油中均匀分散，形成悬浊体，吸附大量的水，使传统破乳剂难以压缩静电层，使泥质中的水无法析出，造成污油含水居高不下。

2.2 污泥调剖

2.2.1 含油污泥均质实验量取子北采油厂污油，加入不同浓度pH 调节剂、分散剂HK715、悬浮剂HK723，搅拌，8 000 r/min 下进行均质处理5 ～15 min。分别量取100 mL 处理好的均质油泥，在模拟地层温度30 ℃条件下，用原油水分测定离心机离心15 min，结果见表3。

表3 均质化污油稳定性实验Table 3 Stability experiment of homogenizing oil sludge

由表3 可知，子北油泥加入调节剂、分散剂HK715、悬浮剂HK723 后，乳化分散的均质性强，离心几乎很稳定。比较好的浓度为:0. 2% 调节剂+0.7%分散剂HK715 +0.5%悬浮剂HK723。

2.2.2 凝胶实验用地层水配制0.1% ～0.4%小分子聚丙烯酰胺BZ-08、0.05% ～0.2%交联剂BZ-05、0.1% ～0.3%延缓交联剂BZ-06 混合溶液，在30 ℃的模拟条件下，测试粘度变化和形成凝胶的稳定性时间，从延缓交联时间在10 h、交联形成凝胶固化及寿命半年以上三个方面研究，满足以上条件的最好浓度为:0. 3% 小分子聚丙烯酰胺BZ-08 +0.1%交联剂BZ-05 +0.2%延缓交联剂BZ-06 混合溶液。

2.2.3 污泥调剖体系研究取均质化的子北污油，采用4 因素3 水平正交实验法L9(34)，考察小分子聚丙烯酰胺BZ-08、交联剂BZ-05、延缓交联剂BZ-06 和凝胶颗粒BZ-02 对成胶时间的影响，因素水平见表4，结果见表5。

表4 因素和水平Table 4 Factors and levels

表5 L9(34)正交实验结果Table 5 The results of the orthogonal experiment

由表5 可知，4 个因素对成胶时间的影响顺序为D ＞A ＞B ＞C，其中凝胶颗粒BZ-02 用量最为明显。最佳组合为A2B3C1D3，即最优的体系配方为0.2%小分子聚丙烯酰胺BZ-08 +0.07%交联剂BZ-05 +0.1%延缓交联剂BZ-06 +5%凝胶颗粒BZ-02，能够满足子北采油厂含油污泥调剖的要求。