反應條件對含油污泥殘油率的影響

葉麗麗，王 磊

(西南化工研究設計院有限公司，四川 成都 610225)

資源與環境

反應條件對含油污泥殘油率的影響

葉麗麗，王 磊

(西南化工研究設計院有限公司，四川 成都 610225)

研究了不同的反應條件對含油污泥殘油率的影響。在六種表面活性劑CMC、AEO-9、碳酸鈉、LAS、STPP、偏硅酸鈉的質量比為1:3:15:15:25:11時洗滌含油污泥，得到在反應溫度65℃，攪拌時間45min，洗脫液與含油污泥的液固質量比6：1，洗脫液質量分數3%時，殘油率最低，可達到2.95%。

含油污泥；表面活性劑；反應條件；殘油率

含油污泥是石油加工、儲運中的一種常見副產物，主要來源于石油的生產和銷售活動，在石油的開發利用以及石油產品的制造過程中，都會不可避免地產生含油廢棄物[1-2]。含油污泥本身成分復雜，含有大量的老化原油、蠟質、瀝青質、膠體和固體懸浮物、細菌、鹽類、酸性氣體、腐蝕產物等，它產生量大、含油量高、輕質油組分較少、瀝青與膠質成分較多[3-4]。若對含油污泥不加以處理，則會對環境造成嚴重影響，對人體健康造成嚴重危害[5]，也是對石油資源一種極大的浪費[6]。常用的含油污泥處理方法有焚燒法、焦化法、生物法、溶劑萃取法、熱化學清洗法以及含油污泥綜合利用等[7]。其中，熱化學法因具有能耗低、效率高，同時可進行油分回收的特點而得到廣泛的研究，即選取不同的表面活性劑洗滌含油污泥，對所選表面活性劑進行復配，得到最佳復配配方。本文在此基礎上，優化反應條件，使含油污泥在最佳反應條件下殘油率最低，使含油污泥中油分得到最大程度的回收和利用，這對資源回收和控制環境污染具有重大的實際意義。

1 反應條件優化試驗

試驗選取含油率約為62.90%的含油污泥。考慮對油田含油污泥進行熱洗處理以回收原油為目的，綜合文獻資料，對CMC(羧甲基纖維素)、AEO-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)、碳酸鈉、LAS(十二烷基苯磺酸鈉)、STPP(三聚磷酸鈉)、偏硅酸鈉六種表面活性劑按照質量比1:3:15:15:25:11進行復配以洗滌含油污泥。

為了確定最佳反應條件，使洗滌后含油污泥的殘油率最低，分別考察反應溫度、反應時間、液固質量比以及洗脫液質量分數四種因素的變化對含油污泥洗滌效率的影響。

1.1 反應溫度的影響

為了確定不同反應溫度下的脫油效果，改變反應溫度，進行反應溫度的單因素試驗，研究反應溫度對含油污泥洗脫效果的影響。

試驗分別在溫度為35，40，45，50，55，60，65，70，75，80℃的恒溫水浴中攪拌35min，液固質量比選為7:1，洗脫液的質量分數選為2%，計算不同反應溫度下的殘油率。

1.2 反應時間的影響

在已確定反應溫度的條件下，改變反應時間，進行反應時間的單因素試驗，繼續研究反應時間對脫油效果的影響。

試驗在最佳反應溫度下的恒溫水浴中分別攪拌15，25，35，45，55，65min，液固質量比選為7:1，洗脫液的質量分數選為2%，計算不同反應時間下的殘油率。

1.3 液固質量比的影響

為使含油污泥中的油分被最大限度的洗脫出來，提高脫油率，在已確定最佳反應溫度及反應時間的條件下，改變洗脫液與含油污泥的液固質量比，進行液固質量比的單因素試驗，繼續研究液固質量比對脫油效果的影響。

試驗在最佳反應溫度下的恒溫水浴中，攪拌最佳反應時間，洗脫液的質量分數選為2%，分別計算液固質量比為4:1，5:1，6:1，7:1，8:1，9:1，10:1時的殘油率，以確定最佳液固質量比。

1.4 洗脫液質量分數的影響

在已確定其他影響因素的條件下，為了獲得更好的脫油效果，確定不同質量分數下洗脫液的脫油效果，制定最佳實驗方案，進行洗脫液質量分數的單因素試驗。

試驗在最佳反應溫度下的恒溫水浴中，按最佳液固質量比，攪拌最佳反應時間，洗脫液的質量分數分別為1%，1.5%，2%，3%，4%，5%，計算殘油率，確定最佳洗脫液質量分數。

2 試驗結果分析

2.1 反應溫度的影響結果

在洗脫液質量分數2%，液固質量比7:1，攪拌時間35min的條件下，得到35，40，45，50，55，60，65，70，75，80℃時的殘油率如下圖1。

從圖1可以看出，隨著反應溫度的升高，殘油率有逐漸降低的趨勢，在65℃時殘油率達到最低，為4.17%。這主要是因為溫度升高，原油粘度降低，熱膨脹使得油膜粘附能力減弱，且隨著溫度的升高油水密度差增大，洗脫出的油凝聚成油珠上浮，油水界面清晰、分層好。但之后隨著溫度升高，殘油率略有升高，這主要因為AEO-9是非離子型表面活性劑，它的濁點在80℃左右，溫度超過濁點，親水基失去作用，整個表面活性劑分子不溶于水，更不會有相應的乳化等表面活性的作用。而且考慮到溫度越高耗能越多，水分蒸發的也比較快，所以選擇洗滌含油污泥的反應溫度為65℃，此最為經濟可行。

圖1 反應溫度對殘油率影響的比較

2.2 反應時間的影響結果

在洗脫液質量分數2%，液固質量比7:1，反應溫度65℃的條件下，得到攪拌時間15，25，35，45，55，65min時的殘油率如下圖2。

圖2 反應時間對殘油率影響的比較

從圖2中的結果可知最佳攪拌時間為45min，殘油率為3.51%，當反應時間少于45min時，殘油率隨反應時間的增加而減少，但當反應時間超過45min后，殘油率隨反應時間的增加而增加。這是因為當時間延長時容易形成水包油(O/W)型乳狀液，妨礙了油水進一步分離。

2.3 液固質量比的影響結果

在洗脫液質量分數2%，反應溫度65℃，攪拌時間45min的條件下，液固質量比為4:1，5:1，6:1，7:1，8:1，9:1，10:1時的殘油率如下圖3。

圖3 液固質量比對殘油率影響的比較

實驗結果表明，隨著液固比的增加，殘油率先下降，到達6:1時殘油率最低，為3.3%，此時洗滌效果最好，然后逐漸上升。洗脫液濃度增加脫油效果下降，這說明洗脫液濃度已達到飽和。故最佳液固比為6:1。

2.4 洗脫液質量分數的影響結果

在反應溫度65℃，攪拌時間45min，液固質量比6:1的條件下，質量分數1%，1.5%，2%，3%，4%，5%時的殘油率如下圖4。

圖4 洗脫液質量分數對殘油率影響的比較

從圖4中可以看出，隨著洗脫液質量分數的增加，殘油率先是逐漸下降，到達3%時殘油率最低，為2.95%，此時洗滌效果最佳，然后再逐漸上升。這是因為當洗脫液質量分數低時發生吸附，當洗脫液的濃度接近臨界膠束濃度時，溶液中出現膠束，隨著洗脫液濃度的進一步增加，膠束大量形成，溶液中單個表面活性劑分子濃度下降，導致脫油效果下降。

3 結論

本實驗所用含油污泥外觀呈黑色，粘稠，油含量較高，約為62.90%，具有很高的回收利用價值。在最佳洗脫配方即六種表面活性劑CMC、AEO-9、碳酸鈉、LAS、STPP、偏硅酸鈉的質量比為1:3:15:15:25:11時洗滌含油污泥，得到反應溫度為65℃，攪拌時間為45min，洗脫液與含油污泥的液固質量比為6：1，洗脫液質量分數為3%時，殘油率最低，可達到2.95%。

[1] 付紅亮.百色油田含油污泥無害化處理及綜合利用技術[J].油氣田地面工程.2009,28 (1):14-15.

[2] 趙玉鵬,李性偉,吳大軍,等.油田采出液中含油污泥的無害化處理研究[J].石油規劃設計.1999,25 (6):29-32.

[3] 郝以專,孟相民,李曉祥.油田含油污泥處理工藝技術研究與應用[J].油氣田環境保護.2001,9 (3):40-42.

[4] 王文祥,韓萍芳,徐寧等.含油污泥超聲處理脫油研究[J].環境科學研究.2008,21 (4):52-56.

[5] Kam E K T. Assessment of sludge and tank bottoms treatment processes[J]. Proc of the 8th International Petroleum Environmental Conference, Houston, 2001.

[6] Elektorowicz M, Habibi S, Chifrina R. Effect of electrical potential on the electro-demulsification oil oily sludge[J].Journal of Colloid and Interface Science. 2006, 295: 535-541.

[7] 童 輝.利用油田污泥燒結制作建筑材料的研究[J].武漢理工大學學報，2004, 26(3):51-53.

(本文文獻格式：葉麗麗，王 磊.反應條件對含油污泥殘油率的影響[J].山東化工，2016，45(02)：125-126.)

2015-12-07

葉麗麗(1989—)，女，助理工程師，碩士，本科畢業于東北石油大學，師從荊國林教授，研究方向含油污泥處理，現主要從事給排水設計工作。

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