混油泥漿化學熱洗法無害化處置研究

楊發(fā)疆，譚 林，譚 鴻

（中國石化西北油田分公司特種工程管理中心，新疆 輪臺 841600）

液體中含有8%～10%的石油類，而石油類中含有的多環(huán)芳烴具有毒性、致畸性和致癌性，不僅污染環(huán)境，降低環(huán)境質(zhì)量，還會經(jīng)生物富集后危害人體；鉆井泥漿體系中，液體的用量逐年增加，廢棄的液體量也隨之增加，而對液體處理技術(shù)的研究較少；2019 年環(huán)保管理部液體接收量為1559.1t，油基泥漿為684.24t，處理方面主要依托五項分離設備，但在實際運行過程中，采用現(xiàn)有的工藝方法處理效果不佳，因此亟待通過調(diào)整工藝參數(shù)以改善處理效果。

本研究借鑒油基泥漿處理技術(shù)，開展液體處理技術(shù)的研究，填補分公司在液體無害化處置方面的空白，進一步為實現(xiàn)油田綠色可持續(xù)發(fā)展筑牢基礎。

1 研究現(xiàn)狀

1.1 化學破乳法

向油包水或水包油的泥漿中投加破乳試劑，再添加一些絮凝劑和助劑，通過化學作用使乳化液脫穩(wěn)，破乳，絮凝，實現(xiàn)油、水分離[1]。

1.2 溶劑萃取法

利用油在兩種互不相溶（或微溶）的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同，使化合物從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中。經(jīng)過反復多次萃取，將油進行回收。

1.3 微波處理法

利用微波加熱均勻、加熱迅速、熱慣性小、穿透能力強、能夠通過介電特性選擇性加熱等特點，同時，被加熱的物體通常被放置在封閉金屬腔內(nèi)，電磁波泄漏很小，電磁波能量絕大部分（80%）以上可以作用在物料上，能量利用率很高。經(jīng)過處理后油、水除凈[2]。

1.4 熱解吸法

通過直接或間接熱交換，將污染介質(zhì)及其所含的有機污染物加熱到特定的溫度，同時停留足夠的時間，可選擇性地使特定污染物得以揮發(fā)或分離，后經(jīng)噴淋、燃燒、靜置等處理，實現(xiàn)油、水、固的分離。

2 實驗藥品與儀器

藥品與儀器詳見表1、表2。

表1 實驗儀器Table 1 The apparatus used in the experiments

實驗中除用到的表中所列儀器外，還用到溫度計、錐形瓶、容量瓶、燒杯、量筒、分液漏斗、玻璃砂芯漏斗、布氏漏斗、玻璃棒等常用實驗儀器。實驗所用容器均用超聲波清洗器清洗，經(jīng)烘干后使用。

表2 實驗藥品Table 2 The reagents used in the experiments

3 試驗方法

取原樣，分析原樣中含油率、含水率、含固率。控制變量法，對加入破乳劑后，影響破乳效果的因素進行分析。對比，得出破乳效果的最佳參數(shù)。混油泥漿組成成份如表3 所示。

表1 液體組成分析Table 1 Composition of oil-mixed

含水率：采用真空抽濾法。布氏漏斗和錐形瓶連結(jié)，打開真空循環(huán)泵，將樣品加入布氏漏斗，開始抽濾，結(jié)束后，移液至量筒，記錄體積。

含固率：采用稱重法。將抽濾后的固液混合物移至燒杯中，加入四氯化碳溶液，混合振蕩，移除液體，將固體物質(zhì)烘干，稱重記錄。

含油率：采用紅外分光光度法。將樣品轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，加入四氯化碳。振蕩器上振蕩3min，并經(jīng)常開啟旋塞排氣，靜置分層后，將下層有機相轉(zhuǎn)移至已加入 無水硫酸鈉的具塞磨口錐形瓶中，振蕩10min，靜置沉淀，上清液經(jīng)玻璃砂芯漏斗過濾至具塞磨口錐形瓶，取比色皿2/3 的上清液，用紅外測油儀測定含油率。

4 結(jié)果與分析

4.1 反應溫度對破乳效果的影響

溫度對混油泥漿破乳的效果影響如圖1 所示。

圖1 溫度對破乳效果的影響Fig.1 The effect of temperature on demulsification

如圖1 可知， 隨著溫度不斷的升高，液體中的含油率呈明顯下降趨勢，當溫度達到90℃時，添加破乳劑A 的液體中含油率為2.61%，添加破乳劑B 的液體含油率為2.73%，油的去除率分別達到79.7%、78.8%，主要是因為混油泥漿受熱后，分子運動加劇，黏度和界面膜強度降低（葉珺，2013）。因此，破乳效果最佳的溫度是90℃。

4.2 反應時間對破乳效果的影響

反應時間對混油泥漿破乳的效果影響如圖2所示。

圖2 反應時間對破乳效果的影響Fig.2 The effect of reaction time on demulsification

如圖2 所示，隨著反應時間的增加，液體中的含油率先呈下降趨勢后達到穩(wěn)定，當反應時間為45min 時，添加破乳劑A 的液體含油率為2.61%，添加破乳劑B 的液體含油率為2.73%；當反應時間為60min 時，添加破乳劑A 的液體含油率為2.59%，添加破乳劑B 的液體含油率為2.66%。可知，當反應時間為45min 和60min 時，60min 的含油率僅比45min 的高出0.02%和0.07%，主要是由于破乳反應已趨于飽和，油、水基本上析出完畢[1]。因此，考慮成本與時間效益，最佳的反應時間為45min。

4.3 破乳劑加量對破乳效果的影響

破乳劑A 和B 的加量對混油泥漿破乳的效果影響如圖3 所示。

圖3 反應時間對破乳效果的影響Fig.3 The effect of amount ofdemulsifier on demulsification

如圖3 所示，液體中的含油率隨著破乳劑A和B 加量的增加呈現(xiàn)下降的趨勢，當破乳劑加量為2%的時候，添加破乳劑A 的液體含油率為2.08%，添加破乳劑B 的液體含油率為2.27%，油的去除率分別達到83.9%、82.4%，主要原因是隨著破乳劑量的增加，其表面的吸附量達到臨界膠束濃度[3]。因此，可以確定最佳破乳劑加量為2%時。

5 結(jié)論與展望

本研究將化學破乳處理法中反應溫度、反應時間、破乳劑的加量等參數(shù)進行調(diào)整，研究了不同條件下液體的處理效果，結(jié)論如下：

1）不同反應溫度的條件下，破乳效果最佳的溫度是90℃。

2）不同反應時間的條件下，最佳的反應時間為45min。

3）不同破乳劑加量的條件下，破乳劑量為2%時，破乳效果最佳。

本研究利用化學破乳法對液體進行處理，方法單一。后續(xù)研究中，可探索其他處理方法或選取多種處理方法聯(lián)合進行處理。破乳劑的用量過多，考慮經(jīng)濟效益，并不能大規(guī)模投入使用，可繼續(xù)調(diào)整、細化實驗參數(shù)，減少破乳劑的用量。根據(jù)實驗結(jié)果可知，含油率去除效果不理想，為達到良好的去除效果，后續(xù)可對破乳劑的類型進行選型研究。