油氣田烴類污油成分分析及預(yù)處理

【摘 要】油氣田產(chǎn)出的污油直接對(duì)外銷售，經(jīng)濟(jì)效益低且安全風(fēng)險(xiǎn)大。利用烴類污油生產(chǎn)高附加值的溶劑油，即能增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，又可降低安全風(fēng)險(xiǎn)。本文通過(guò)對(duì)油氣田烴類污油的各組分和性質(zhì)的分析，對(duì)其預(yù)處理工藝進(jìn)行了分析，為烴類污油的工業(yè)化綜合回收利用提供實(shí)踐依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】烴類污油；回收利用；溶劑油；環(huán)境影響分析

1 相關(guān)背景

國(guó)內(nèi)油氣田每年產(chǎn)出烴類污油在幾十萬(wàn)噸，這些低硫的污油被直接銷售給了其他煉油廠，售價(jià)僅為4000-6000元/噸，污油售價(jià)低廉。而溶劑油的市場(chǎng)售價(jià)為8000元/噸左右，與烴類污油的差價(jià)比達(dá)2000元/噸以上。以污油為原料生產(chǎn)出市場(chǎng)緊缺的、高附加值的溶劑油等產(chǎn)品，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。另外，烴類污油含有的丙烷、丁烷等易揮發(fā)性物質(zhì)，往往存在運(yùn)輸過(guò)程中的安全隱患。此外，烴類組分蒸發(fā)損失較大，加重了對(duì)環(huán)境的污染，而且在運(yùn)輸過(guò)程中損失的組分主要是液化氣組分，降低了下游處理廠家的液化氣和輕質(zhì)油產(chǎn)量，進(jìn)而降低了下游廠家的經(jīng)濟(jì)效益。

烴類污油由于輕質(zhì)油含量高，雖然經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高，但國(guó)內(nèi)專門(mén)針對(duì)污油的提煉裝置卻非常少。因此，研究利用污油生產(chǎn)出更高附加值的溶劑油產(chǎn)品，對(duì)于改善環(huán)境、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

2 烴類污油成分分析

與國(guó)外研究文獻(xiàn)相比[1-2]，國(guó)內(nèi)對(duì)烴類污油進(jìn)行處理一般按照原油的成分考慮，造成生產(chǎn)操作條件不適合烴類污油處理，導(dǎo)致原料油氣化、油水乳化、脫后含鹽超標(biāo)等一系列問(wèn)題[3-4]。

2.1 烴類污油實(shí)驗(yàn)

（1）閃點(diǎn)的測(cè)定。將試樣在連續(xù)攪拌下用很慢的恒定速率加熱。在規(guī)定的溫度間隔，同時(shí)中斷攪拌的情況下，將小火焰引入杯內(nèi)，試驗(yàn)火焰引起試樣上的蒸汽閃火時(shí)的最低溫度作為閃點(diǎn)。

（2）密度的測(cè)定采用密度計(jì)來(lái)測(cè)定樣品的密度。

（3）餾程的測(cè)定。測(cè)試步驟：①將裝有試樣的蒸餾燒瓶加熱，按要求調(diào)節(jié)加熱速度，掌握好開(kāi)始加熱到初餾點(diǎn)之間的時(shí)間間隔；②觀察和記錄初餾點(diǎn)，如果沒(méi)有使用接受器導(dǎo)向裝置，則立即移動(dòng)量簡(jiǎn)，使冷凝管的尖端與量簡(jiǎn)內(nèi)壁接觸；③調(diào)整加熱，使從初餾點(diǎn)到5%或10%回收體積的時(shí)間是符合規(guī)定；繼續(xù)調(diào)整加熱，使從5%或10%回收體積到蒸餾燒瓶中5mL殘留物的冷凝平均速率是4mL/min～5mL/min；④如果觀察到分解點(diǎn)，則停止加熱；⑤從初餾點(diǎn)到蒸餾結(jié)束這個(gè)間隔內(nèi)，觀察和記錄用于計(jì)算和報(bào)告試驗(yàn)結(jié)果所需的所有數(shù)據(jù)；⑥當(dāng)在蒸餾燒瓶中的殘留液體約為5mL時(shí)，進(jìn)行加熱調(diào)整，使從蒸餾燒瓶中5ml液體殘留物到終餾點(diǎn)的時(shí)間符合規(guī)定的范圍；⑦按要求觀察和記錄終餾點(diǎn)或干點(diǎn)，并停止加熱；⑧在冷凝管繼續(xù)有液體滴入量筒時(shí)，每隔2min觀察一次冷凝液的體積，直至兩次連續(xù)觀察的體積一致為止；⑨待蒸餾燒瓶已冷卻后，將其內(nèi)容物倒入5mL量筒，并將蒸餾燒瓶懸垂在5mL量筒上，讓蒸餾燒瓶排油，直至觀察到5mL量筒中液體體積沒(méi)有明顯的增加為止；⑩最大回收百分?jǐn)?shù)和殘留百分?jǐn)?shù)之和是總回收百分?jǐn)?shù)，以100%減去總回收百分?jǐn)?shù)得出損失百分?jǐn)?shù)。

（4）水分的測(cè)定。將一定量的試樣與無(wú)水溶劑混合，通過(guò)蒸餾來(lái)測(cè)定其水分含量，以百分比來(lái)表示。

（5）機(jī)械雜質(zhì)的測(cè)定。稱取一定量的試樣，溶于所用的溶劑中，用已恒重的濾器過(guò)濾，被留在濾器上的雜質(zhì)即為機(jī)械雜質(zhì)。

（6）運(yùn)動(dòng)粘度的測(cè)定。在某一恒定的溫度下，測(cè)定一定體積的液體在重力下流過(guò)一個(gè)標(biāo)定好的玻璃毛細(xì)管粘度計(jì)的時(shí)間，粘度計(jì)的毛細(xì)管常數(shù)與流動(dòng)時(shí)間的乘積，即為該溫度下測(cè)定液體的運(yùn)動(dòng)粘度。即：粘度=毛細(xì)管常數(shù)×流動(dòng)時(shí)間。

（7）凝點(diǎn)的測(cè)定。將試樣裝在規(guī)定的試管內(nèi)，并冷卻到預(yù)期的溫度時(shí)，將試管傾斜45°并保持1分鐘，觀察液面是否移動(dòng)。液面不移動(dòng)時(shí)的溫度即為試樣的凝點(diǎn)。

（8）預(yù)處理脫鹽破乳劑的評(píng)價(jià)。先將一定量的烴類污油預(yù)熱至50℃后，加入5%的蒸餾水?dāng)嚢?min，然后加入一定量的破乳劑，繼續(xù)攪拌1min，放到恒溫浴中，15min后再攪拌lmin，經(jīng)過(guò)20min后，放入雙電極，并通入高壓（1kV）進(jìn)行電破乳。分別取樣分析脫鹽脫水前后烴類污油的含鹽量，以考察脫鹽脫水效果的優(yōu)劣。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

（1）烴類污油性質(zhì)：烴類污油外觀為黃色，具有的較好流動(dòng)性。

（2）烴類的組成與含量：根據(jù)GB/T17930-2006， 測(cè)定烴類污油成分為碳原子數(shù)位C6-C23的烴類混合物，主要集中在C6-C11，不含有大于C24的烴類，說(shuō)明該烴類污油是介于汽油和柴油的高品質(zhì)烴類污油。

（3）烴類污油中不溶性懸浮物的成分：從現(xiàn)場(chǎng)采集的烴類污油開(kāi)始呈渾濁態(tài)，靜置一段時(shí)間后在容器底部會(huì)出現(xiàn)一層絮狀沉淀，該絮狀物既不溶于水，也不溶于油。稍微攪動(dòng)后便分散于烴類污油中，靜置后又分開(kāi)。絮狀物中碳氧元素含量總和為87.31%，說(shuō)明該絮狀物的主要成分為有機(jī)物，應(yīng)該是來(lái)自鉆井液；鐵含量為5.81%說(shuō)明其中含有少量鐵屑或鐵銹；硅和鈣含量分別為1.01%和2.64%說(shuō)明其中含有少量的泥沙和碳酸鈣。

（4）含水量：采用GB/T260—1977（1988）方法測(cè)試了烴類污油中的水分含量。該烴類污油中水分為2.9%，若不進(jìn)行精餾前除去，將對(duì)裝置的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響，并可能縮短設(shè)備的使用壽命。

（5）雜質(zhì)過(guò)濾：實(shí)驗(yàn)中，隨著過(guò)濾材料孔徑的減小，雜質(zhì)去除率和透光率都呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)，但當(dāng)過(guò)濾材料由慢速定量濾紙（孔徑1-3μm）變?yōu)?.45μm濾膜時(shí)，雜質(zhì)去除率減小的速度變慢。當(dāng)過(guò)濾材料為0.45μm濾膜時(shí)，過(guò)濾后烴類污油的透光率由原來(lái)的46.2%增長(zhǎng)為80.9%，而且比較幾種過(guò)濾方式得到的濾油，隨著過(guò)濾材料孔徑的減小，其透明度也逐漸增大。

（6）破乳劑的選擇及其用量：測(cè)試結(jié)果表明，隨著各種破乳劑用量的增加，其脫鹽效果呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，并在使用量為35ppm左右時(shí)達(dá)到最大值。而在這五種破乳劑中，HS-P01的效果最好，當(dāng)其用量為35ppm時(shí)，其脫鹽率達(dá)到91%。因此，在后續(xù)的試驗(yàn)中選用HS-P01破乳劑，并將其用量定為35ppm。

（7）溫度的影響：實(shí)驗(yàn)中采用不同溫度下電脫鹽脫水試驗(yàn)，結(jié)果表明，隨著操作溫度的升高，經(jīng)過(guò)處理后的烴類污油中含水量和含鹽量都逐漸減小，其中最適宜溫度應(yīng)該為80-100℃。為使操作條件下烴類污油不氣化，電脫鹽溫度選擇80℃左右。

（8）電場(chǎng)強(qiáng)度的影響：當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增大時(shí)，烴類污油中所含水分和含鹽量也隨之下降，特別是在當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度由600V/cm 降至800V/cm時(shí)其變化更加明顯。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度大于800V/cm時(shí)，污油中中水分和含鹽量隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加沒(méi)有明顯變化，結(jié)合能耗和其他綜合因素，電場(chǎng)強(qiáng)度選擇為800-900V/cm。

（9）注水量的影響：當(dāng)注水量在7%以下時(shí)，隨著注水量的增大，處理后的烴類污油幾乎不含水，電脫鹽脫水后烴類污油的含鹽量逐漸降低，脫鹽率增大；當(dāng)注水量超過(guò)7%后，含水量開(kāi)始逐漸增大，脫鹽后烴類污油的含鹽量降至2mgNaCl/L以下。因此，注水量應(yīng)選擇7%-9%為宜。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)油氣田污油組分和性質(zhì)進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果：烴類污油的餾程為59～302℃，成分為碳原子數(shù)位C6-C23的烴類混合物，主要集中在C6-C11，烴類污油中水分為2.9%。工業(yè)上雜質(zhì)過(guò)濾時(shí)宜采用3μm以下的濾網(wǎng)或?yàn)V芯作過(guò)濾處理。烴類污油電脫鹽脫水預(yù)處理較佳工藝條件為：破乳劑：HS-P01；破乳劑用量：35ppm；電場(chǎng)強(qiáng)度：800V/cm；溫度：80℃；注水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：7%；停留時(shí)間：30min。

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[責(zé)任編輯：周娜]