化學清洗處理高含油率油基鉆屑的研究

白　鶴　武衛鋒　翁良宇　趙廣宇　肖成磊　張文暉

1.中海石油環保服務(天津)有限公司,　天津　300457; 2.中海油能源發展股份有限公司，　北京　100027； 3.天津科技大學造紙學院,　天津　300457

0　前言

1　材料與方法

1.1　實驗材料

儀器:湘儀H 1850離心機(長沙湘儀離心機儀器有限公司,最高轉速18 500 r/min,最大相對離心力23 797×g);分析天平(上海奧豪斯儀器有限公司,最大感量110 g,分度值 0.000 1 g);磁力攪拌器(德國IKA公司,轉速范圍0～1 500 r/min)。

試劑:硅酸鈉(Na2SiO3·9 H2O,天津大學科威公司);正丁醇(天津市大茂化學試劑廠);十二烷基硫酸鈉(SDS,天津市大茂化學試劑廠);曲拉通X-100(TX-100,天津市光復精細化工研究所);石油醚(沸程60～90℃,90～120℃,國藥集團化學試劑有限公司)。以上試劑均為分析純。

1.2　分析方法

本實驗參考GB/T 260-2016《石油產品水含量的測定蒸餾法》測量油基鉆屑的含水率,采用石油醚(沸程60～90℃)通過索氏抽提差量法測油基鉆屑的含油率[10],最后計算出油固比和去除率(本文均指處理后油基鉆屑的油固比較未處理前油基鉆屑的油固比所降低的百分率)。由于本實驗所用的油基鉆屑含油率較高,為了減少除油過程中水對結果分析的影響,采用油固比和去除率表征除油效果。

油固比及去除率的計算公式如下:

油固比w=Xo/(100-Xo-Xw)

(1)

去除率r=(1-w1/w0)×100

(2)

1.3　實驗步驟

取15 g鉆屑于燒杯中,加入30 g清洗劑(液固比=2∶1),在25℃條件下混合攪拌20 min,將處理后的鉆屑轉移至50 mL離心管中,然后置于離心機中離心5 min,轉速為 2 000 r/min(相對離心力424 g),測量離心后鉆屑的含水率、含油率,并計算出油固比和去除率。

2　結果與討論

2.1　清洗劑配方的選擇和各組分的影響

通過初步實驗,發現清洗劑配方采用正丁醇、SDS、TX-100和Na2SiO3進行復配,可以取得較好的效果。本節研究了正丁醇、SDS、TX-100和Na2SiO3四種清洗劑成分的濃度(本文均指質量分數濃度)對油基鉆屑除油的影響。

2.1.1正丁醇濃度的影響

注:1.清洗劑其它組分濃度為2.0 SDS,1.0 TX-100,0.86 Na2SiO3; 2.清洗劑各組分濃度基于清洗劑總質量(下同)。圖1　正丁醇濃度對鉆屑油固比和去除率的影響

2.1.2SDS濃度的影響

圖2SDS濃度對鉆屑油固比和去除率的影響

2.1.3TX-100濃度的影響

圖3TX-100濃度對鉆屑油固比和去除率的影響

2.1.4Na2SiO3濃度的影響

圖4Na2SiO3濃度對鉆屑油固比和去除率的影響

Na2SiO3能夠強化除油效果的原因有二:一是Na2SiO3溶液能與鉆屑中石油瀝青質的酸性成分起反應,生成具有表面活性的物質,可對鉆屑中多環芳烴等物質發生乳化作用[18-19];二是Na2SiO3可以降低鉆屑的黏度,增加除油效率[20]。

2.2　模擬海水對鉆屑除油的影響

圖5NaCl濃度對鉆屑油固比和去除率的影響

3　結論