復(fù)配絮凝劑處理遼河油田含聚合物污水室內(nèi)實驗

中油遼河工程有限公司

復(fù)配絮凝劑處理遼河油田含聚合物污水室內(nèi)實驗

關(guān)大毅中油遼河工程有限公司

針對遼河油田聚合物區(qū)塊采出含油污水的特點，在對含油采出污水中懸浮物微觀形貌分析的基礎(chǔ)上，利用燒瓶實驗評價了國內(nèi)油田常用的幾種有機和無機絮凝劑的污水處理效果。以除油率和去濁率為評價指標(biāo)，優(yōu)選出3種適應(yīng)性較好的的絮凝劑，與實驗室自制的絮凝劑XN-6復(fù)配使用，評價了不同XN-6加量下復(fù)配體系的絮凝效果，并分析了溫度對復(fù)配體系絮凝效果的影響規(guī)律。研究表明，適應(yīng)于試驗區(qū)含油污水處理的最佳絮凝劑復(fù)配體系為150 mg/LXN-6+3 000 mg/L聚氯化鋁。在40℃條件下該體系的除油率和去濁率分別為87.04%和80.49%，隨著絮凝實驗溫度的升高，復(fù)配體系的絮凝效果更好。

聚合物驅(qū)；含油污水；絮凝劑；除油率；去濁率

絮凝法是一種重要的含油污水處理方法，該方法的優(yōu)點是沒有改變現(xiàn)有工藝，只是在油水分離工藝中加入了絮凝劑，加速了油水的分離。但是目前聚驅(qū)后油田常用的絮凝劑用量比較大且成本也較高。以遼河油田聚合物驅(qū)區(qū)塊含油產(chǎn)出水為研究對象，進行了油田常用的絮凝劑與實驗室自制的絮凝劑XN-6對含油產(chǎn)出水的處理效果對比實驗[1]。

1實驗部分

1.1 材料與儀器

實驗污水采用遼河油田某聚合物驅(qū)區(qū)塊含油采出水，成分包括原油、聚合物、懸浮物、細砂、黏土以及金屬鹽等，采出污水的濁度、含油量、COD含量分別為76、180和588 mg/L，聚合物濃度為250～350 mg/L。絮凝劑：硫酸鋁、三氯化鋁、三氯化鐵、聚氯化鋁、聚氯化鋁鐵、絮凝劑PAM-1、PAM-2、絮凝劑XN-6；氯化鈉。

1.2 方法

1.2.1 污水中懸浮物的微觀形貌

利用XSJ-2型電子顯微鏡對現(xiàn)場采出污水懸浮物進行微觀形態(tài)觀察，放大倍數(shù)為250倍。利用激光粒度分析儀分析試驗區(qū)污水中懸浮物的粒徑分布范圍。

1.2.2 絮凝劑XN-6的IR分析

采用KBr壓片法，利用Bruker-Tensor27型傅立葉變換紅外光譜儀分析絮凝劑的IR譜。波數(shù)范圍為4 000～400 cm-1。

1.2.3 絮凝劑絮凝效果評價

絮凝劑評價方法參考中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《絮凝劑評定方法（SYT 5796—1993）》。現(xiàn)場取實驗區(qū)塊采出污水樣品置于50 mL具塞帶刻度比色管中，放入恒溫水浴預(yù)熱至設(shè)定溫度。向比色管中加入絮凝劑，用玻璃棒充分攪拌，使絮凝劑與采出液脫出污水樣品充分混合，重新將比色管置于恒溫水浴中靜置沉降。1 h后觀察測定污水濁度和含油量。

2結(jié)果與討論

2.1 不同類型的絮凝劑單劑絮凝效果評價

為了比較絮凝劑對聚驅(qū)后含油污水的絮凝效果，選取了油田常用的3類7種絮凝劑進行了燒杯實驗，從而得出絮凝效果，結(jié)果見表1。

表1 不同類型絮凝劑的絮凝效果統(tǒng)計

由表1可看出，7種不同類型的絮凝劑對于試驗區(qū)含油污水的除油率和去濁率均較低。其中3種無機低分子絮凝劑中，在相同的加量下，硫酸鋁的污水處理效果最好；2種無機高分子絮凝劑中，在相同的加量下，聚氯化鋁的污水處理效果最好[2]；2種有機絮凝劑中，在相同的加量下，PAM-1的污水處理效果優(yōu)于PAM-2。

2.2 絮凝劑XN-6的分子結(jié)構(gòu)及絮凝效果評價

從實驗室自制的絮凝劑XN-6紅外光譜圖可看出，3 449 cm-1和1 740 cm-1處分別為絮凝劑中N-H基團以及羰基的伸縮振動吸收峰；1 459 cm-1和1 423 cm-1處為絮凝劑中含有C—C和C—N鍵鏈節(jié)的六元環(huán)伸縮振動吸收峰；1 339 cm-1和900 cm-1處的吸收峰為絮凝劑中O—H基團的彎曲振動吸收峰。綜合絮凝劑的紅外譜曲線可看出，絮凝劑XN-6是丙烯酰胺、丙烯酸和二甲基二烯丙基氯化銨的共聚物。

圖1為不同XN-6加量下的絮凝效果。實驗溫度為40℃，攪拌速度為300 r/min，攪拌時間為3 min。由圖1可看出，隨著絮凝劑XN-6加量的增加，絮凝劑對于含油采出污水的去濁率和除油率逐漸增大。當(dāng)加量大于300 mg/L后，除油率和去濁率的增加幅度逐漸變緩。在300 mg/L時，除油率和去濁率分別為75.04%和70.00%。在污水處理過程中，為了保證處理效果的同時減少絮凝體的產(chǎn)生，防止后續(xù)分離困難，并考慮處理成本，因此選擇絮凝劑XN-6的加量為300 mg/L。

圖1 不同XN-6加量下的絮凝效果

2.3 絮凝劑復(fù)配體系的絮凝性能

為了達到更好的絮凝效果，并綜合考慮經(jīng)濟成本，選取油田常用的與試驗區(qū)含油污水匹配性較好的絮凝劑硫酸鋁、聚氯化鋁和PAM-1與實驗室自制的絮凝劑XN-6進行復(fù)配使用[3]，考察其復(fù)配絮凝劑體系對于試驗區(qū)含油污水的絮凝效果。實驗溫度為40℃，固定絮凝劑硫酸鋁、聚氯化鋁的用量為3 000 mg/L，PAM-1的用量為150 mg/L。不同的XN-6加量下，不同絮凝劑復(fù)配體系的絮凝效果如圖2所示。

由圖2可看出，XN-6與3種油田應(yīng)用效果較好的絮凝劑復(fù)配后，XN-6直接影響著污水的處理效果。3種復(fù)配體系的絮凝效果隨著XN-6加量的增加變化趨勢相同，均是先增大后減小，存在一個除油率和去濁率的最大值。這主要是因為，當(dāng)絮凝劑XN-6加量較小時，不利于復(fù)配體系的吸附架橋性能和電性中和作用；隨著XN-6加量的增加，復(fù)配體系的吸附架橋作用明顯增強，電性中和作用增強；當(dāng)XN-6用量達到一定值后，由于XN-6的分散作用，大量的XN-6分子被吸附的污水中的顆粒包覆，大大減少了絮凝劑上的吸附活化點，使得絮凝效果有限，表現(xiàn)為除油率和去濁率的降低。對比3種復(fù)配體系，XN-6+聚氯化鋁的復(fù)配體系的絮凝效果最好，最佳的配方為：150 mg/L XN-6+3 000 mg/L聚氯化鋁，該配方在40℃條件下的除油率和去濁率分別為87.04%和80.49%。

圖2 不同絮凝劑復(fù)配體系的絮凝效果

溫度可影響絮凝劑復(fù)配體系的絮凝效果，特別是絮凝反應(yīng)過程、絮凝體成長及沉降分離過程。圖3為溫度對優(yōu)選出的絮凝劑復(fù)配體系（150 mg/L XN-6+3 000 mg/L聚氯化鋁）絮凝效果的影響規(guī)律。由圖3還可看出，隨著溫度的升高，復(fù)配絮凝體系的除油率和去濁率逐漸增大。這主要是因為，溫度的升高可使聚氯化鋁和XN-6的擴散速率增大，降低污水中乳化原油的黏度和密度，使得絮凝效果變好[4-5]。通過圖3還可看出，在實驗溫度范圍內(nèi)，復(fù)配體系的除油率和去濁率均較好，適合較寬的處理溫度。該復(fù)配體系對于試驗區(qū)的含油污水具有很好的適應(yīng)性。

圖3 不同溫度下XN-6+聚合氯化鋁復(fù)配體系的絮凝效果

3結(jié)論

（1）在對試驗區(qū)含油污水中懸浮物微觀形貌分析的基礎(chǔ)上，利用燒杯實驗優(yōu)選出了油田常用的3種處理效果較好的絮凝劑：硫酸鋁、聚氯化鋁和PAM-1。

（2）實驗室自制的絮凝劑XN-6為丙烯酰胺、丙烯酸和二甲基二烯丙基氯化銨的共聚物。該絮凝劑在40℃條件下單獨使用時最佳投加量為300 mg/L，除油率和去濁率可達75.04%和70.00%。

（3）將優(yōu)選出的3種絮凝劑與XN-6復(fù)配，最終優(yōu)化出了適應(yīng)于試驗區(qū)含油污水處理的最佳絮凝劑復(fù)配體系為：150 mg/L XN-6+3 000 mg/L聚氯化鋁。在40℃條件下的除油率和去濁率分別為87.04%和80.49%。隨著絮凝實驗溫度的升高，復(fù)配體系的絮凝效果更好。

[1]張鳳久，姜偉，孫福街，等．海上稠油聚合物驅(qū)關(guān)鍵技術(shù)研究與礦場試驗[J]．中國工程科學(xué)，2011，13（5）：28-34.

[2]周守為，韓明，向問陶，等．渤海油田聚合物驅(qū)提高采收率技術(shù)研究與應(yīng)用[J]．中國海上油氣，2006，18（6）：386-389.

[3]檀國榮，鄒立壯，王金本，等．聚合物對原油乳狀液破乳效果影響的實驗研究[J]．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2006，25（1）：93-94.

[4]鄧述波，周撫生，陳忠喜，等．聚丙烯酰胺對聚合物驅(qū)油污水中油珠沉降分離的影響[J]．環(huán)境科學(xué)，2002，23（2）：69-72.

[5]郭亞梅，李明遠，賀輝宗，等．聚合物-表面活性劑對原油模擬油/水界面Zeta電位的影響[J]．油田化學(xué)，2009，26（4）：415-418.

（欄目主持 楊軍）

九江石化油品升級工程主體完工

經(jīng)過參建各方為期22個月的奮戰(zhàn)，近日九江石化800×104t/a油品質(zhì)量升級改造工程建設(shè)迎來里程碑式的重大節(jié)點——2×7×104t/a硫磺回收聯(lián)合裝置、170×104t/a渣油加氫裝置、10×104m3/h煤制氫裝置、4.5×104m3/h空分裝置順利實現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)中交。至此，九江石化油品質(zhì)量升級改造工程主體部分基本建成，各裝置將陸續(xù)從施工階段轉(zhuǎn)入開工生產(chǎn)階段。

九江石化油品質(zhì)量升級改造工程總投資約70億元，由常減壓、硫磺回收、渣油加氫、加氫裂化及PSA、煤制氫、空分等8套主體裝置和公用系統(tǒng)工程組成。整個工程計劃9月份打通全流程，產(chǎn)出合格產(chǎn)品。圖為7月8日，現(xiàn)場施工人員在做裝置的調(diào)試工作。

九江石化油品升級工程主體完工

胡慶明攝影報道

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.014

關(guān)大毅：工程師，1994年畢業(yè)于浙江大學(xué)化工工藝專業(yè)，主要從事油田水處理方面的研究工作。

18629353612、guandavill@126.com

2015-05-19