混油泥浆化学热洗法无害化处置研究

杨发疆，谭 林，谭 鸿

（中国石化西北油田分公司特种工程管理中心，新疆 轮台 841600）

液体中含有8%～10%的石油类，而石油类中含有的多环芳烃具有毒性、致畸性和致癌性，不仅污染环境，降低环境质量，还会经生物富集后危害人体；钻井泥浆体系中，液体的用量逐年增加，废弃的液体量也随之增加，而对液体处理技术的研究较少；2019 年环保管理部液体接收量为1559.1t，油基泥浆为684.24t，处理方面主要依托五项分离设备，但在实际运行过程中，采用现有的工艺方法处理效果不佳，因此亟待通过调整工艺参数以改善处理效果。

本研究借鉴油基泥浆处理技术，开展液体处理技术的研究，填补分公司在液体无害化处置方面的空白，进一步为实现油田绿色可持续发展筑牢基础。

1 研究现状

1.1 化学破乳法

向油包水或水包油的泥浆中投加破乳试剂，再添加一些絮凝剂和助剂，通过化学作用使乳化液脱稳，破乳，絮凝，实现油、水分离[1]。

1.2 溶剂萃取法

利用油在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将油进行回收。

1.3 微波处理法

利用微波加热均匀、加热迅速、热惯性小、穿透能力强、能够通过介电特性选择性加热等特点，同时，被加热的物体通常被放置在封闭金属腔内，电磁波泄漏很小，电磁波能量绝大部分（80%）以上可以作用在物料上，能量利用率很高。经过处理后油、水除净[2]。

1.4 热解吸法

通过直接或间接热交换，将污染介质及其所含的有机污染物加热到特定的温度，同时停留足够的时间，可选择性地使特定污染物得以挥发或分离，后经喷淋、燃烧、静置等处理，实现油、水、固的分离。

2 实验药品与仪器

药品与仪器详见表1、表2。

表1 实验仪器Table 1 The apparatus used in the experiments

实验中除用到的表中所列仪器外，还用到温度计、锥形瓶、容量瓶、烧杯、量筒、分液漏斗、玻璃砂芯漏斗、布氏漏斗、玻璃棒等常用实验仪器。实验所用容器均用超声波清洗器清洗，经烘干后使用。

表2 实验药品Table 2 The reagents used in the experiments

3 试验方法

取原样，分析原样中含油率、含水率、含固率。控制变量法，对加入破乳剂后，影响破乳效果的因素进行分析。对比，得出破乳效果的最佳参数。混油泥浆组成成份如表3 所示。

表1 液体组成分析Table 1 Composition of oil-mixed

含水率：采用真空抽滤法。布氏漏斗和锥形瓶连结，打开真空循环泵，将样品加入布氏漏斗，开始抽滤，结束后，移液至量筒，记录体积。

含固率：采用称重法。将抽滤后的固液混合物移至烧杯中，加入四氯化碳溶液，混合振荡，移除液体，将固体物质烘干，称重记录。

含油率：采用红外分光光度法。将样品转移至分液漏斗中，加入四氯化碳。振荡器上振荡3min，并经常开启旋塞排气，静置分层后，将下层有机相转移至已加入 无水硫酸钠的具塞磨口锥形瓶中，振荡10min，静置沉淀，上清液经玻璃砂芯漏斗过滤至具塞磨口锥形瓶，取比色皿2/3 的上清液，用红外测油仪测定含油率。

4 结果与分析

4.1 反应温度对破乳效果的影响

温度对混油泥浆破乳的效果影响如图1 所示。

图1 温度对破乳效果的影响Fig.1 The effect of temperature on demulsification

如图1 可知， 随着温度不断的升高，液体中的含油率呈明显下降趋势，当温度达到90℃时，添加破乳剂A 的液体中含油率为2.61%，添加破乳剂B 的液体含油率为2.73%，油的去除率分别达到79.7%、78.8%，主要是因为混油泥浆受热后，分子运动加剧，黏度和界面膜强度降低（叶珺，2013）。因此，破乳效果最佳的温度是90℃。

4.2 反应时间对破乳效果的影响

反应时间对混油泥浆破乳的效果影响如图2所示。

图2 反应时间对破乳效果的影响Fig.2 The effect of reaction time on demulsification

如图2 所示，随着反应时间的增加，液体中的含油率先呈下降趋势后达到稳定，当反应时间为45min 时，添加破乳剂A 的液体含油率为2.61%，添加破乳剂B 的液体含油率为2.73%；当反应时间为60min 时，添加破乳剂A 的液体含油率为2.59%，添加破乳剂B 的液体含油率为2.66%。可知，当反应时间为45min 和60min 时，60min 的含油率仅比45min 的高出0.02%和0.07%，主要是由于破乳反应已趋于饱和，油、水基本上析出完毕[1]。因此，考虑成本与时间效益，最佳的反应时间为45min。

4.3 破乳剂加量对破乳效果的影响

破乳剂A 和B 的加量对混油泥浆破乳的效果影响如图3 所示。

图3 反应时间对破乳效果的影响Fig.3 The effect of amount ofdemulsifier on demulsification

如图3 所示，液体中的含油率随着破乳剂A和B 加量的增加呈现下降的趋势，当破乳剂加量为2%的时候，添加破乳剂A 的液体含油率为2.08%，添加破乳剂B 的液体含油率为2.27%，油的去除率分别达到83.9%、82.4%，主要原因是随着破乳剂量的增加，其表面的吸附量达到临界胶束浓度[3]。因此，可以确定最佳破乳剂加量为2%时。

5 结论与展望

本研究将化学破乳处理法中反应温度、反应时间、破乳剂的加量等参数进行调整，研究了不同条件下液体的处理效果，结论如下：

1）不同反应温度的条件下，破乳效果最佳的温度是90℃。

2）不同反应时间的条件下，最佳的反应时间为45min。

3）不同破乳剂加量的条件下，破乳剂量为2%时，破乳效果最佳。

本研究利用化学破乳法对液体进行处理，方法单一。后续研究中，可探索其他处理方法或选取多种处理方法联合进行处理。破乳剂的用量过多，考虑经济效益，并不能大规模投入使用，可继续调整、细化实验参数，减少破乳剂的用量。根据实验结果可知，含油率去除效果不理想，为达到良好的去除效果，后续可对破乳剂的类型进行选型研究。