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复合聚硅酸絮凝剂处理番禺油轮舱底水的应用研究
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2021-03-07 22:52:23 浏览次数:
作者:石华前 ,郭海军 ,黄 孟 ,邓建林( 中海油能源发展工程技术油田 化学分公司 ,广东 惠州 516086

摘 要: 针对番禺油轮舱底水难处理的问题,在室内自制了复合聚硅絮凝剂,并将复合聚硅絮凝剂用来处理舱底水,实验结果发现,复合聚硅絮凝剂单独处理舱底水时,由于絮体上浮慢,处理效果并不显著,但当舱底水加入原油( 油水体积比 15 ∶ 80) ,再配合复合聚硅絮凝剂处理时,絮体上浮快,除油效果显著,且最佳加药浓度为 200 mg/L,油分去除率达到 91. 12% 。另外,考察了静置时间对水中含油去除效果的影响,结果显示,静置 1 min 时,水中含油去除率达到 88. 15% ,而随着静置时间的延长,含油去除率增加并不大。

关键词: 絮凝剂 ; 舱底水 ; 除油

海上番禺油田包括 PY4 - 2A、PY4 - 2B、PY5 -1A、PY5 - 1B、PY10 - 2 5 个远端平台及 1 个油轮,一共 6 个设施,生产产液在远端平台经初步处理后,大部分生产水外排,具有一定含水率的原油外输至油轮。原油在油轮得到深度处理,合格后进舱储存,油轮上的生产水经三级生产分离器及水力旋流器处理合格后外排。在番禺油轮的生产过程中会产生一部分舱底水,番禺油轮的舱底水包括甲板冲洗水、生产水、电脱水、原油破乳脱出水等,舱底水中含有油泥、砂子、FeS 等,该水长时间静置存放并不能得到净化,另外,由于远端平台加注了多种化学药剂,如破乳剂、清水剂、缓蚀剂、杀菌剂、钻完井添加剂等等,这些化学药剂在舱底水中均有残留,使油轮含油污水破乳除油的难度加大,油田常规清水剂处理舱底水的效果并不理想。有鉴于此,针对番禺油轮舱底水难处理的问题,本实验在室内自制了复合聚硅酸絮凝剂[1 - 5],并将该药剂应用于处理舱底水,实验取得了较满意的结果。

1 实验部分

1. 1 主要仪器和测定方法

主要仪器: Fixed Filter Infrared Analyzer( ModelCVH 美国 WILKS) 。污水含油测定: 采用红外吸收光谱法。

1. 2 复合聚硅酸絮凝剂的制备

1. 5% SiO2溶液配制: 将 17. 75 g Na2SiO3·9H2O 用蒸馏水溶解,并定容至 250 mL  ( 0. 25 mol /L) ; FeCl3溶液配制: 8. 45g FeCl3·6H2O 溶于 40 mL 蒸馏水; AlC l3溶液配制: 7. 5 g AlC l3·6H2O 溶于40 mL  蒸 馏 水; 取 250 mL  SiO2含 量 为 1. 5% 的Na2SiO3溶液于 500 mL  烧杯中,在电磁搅拌器下搅拌,用稀释一半的的浓盐酸迅速调至 pH  值为 3,加入配制好的 AlC l3溶液,待溶液稳定后,再加入配制好的 FeCl3溶液,搅拌均匀后熟化 2 h,即得到成品。

1. 3 试验方法

取 80 mL  的舱底水水样于 100 mL  脱水瓶中,加入一定量复合聚硅酸絮凝剂,盖好瓶盖,将脱水瓶放入手持震荡器中,摇晃 30 下后将脱水瓶置于 80 ℃恒温水浴中,静置一段时间后取脱水瓶中层水样,测水中含油浓度。

2 实验结果与讨论

2. 1 复合聚硅絮凝剂对舱底水的处理效果

为考察复合聚硅絮凝剂对舱底水的处理效果,对所制备的复合聚硅絮凝剂进行了浓度梯度试验。处理前水中含油浓度为 506. 5 mg /L,水样加药摇晃后静置 1 min,取脱水瓶中层水样,测水中含油浓度,试验水温 80 ℃,实验结果见图 1。

从图 1 中可以看出,当加药浓度为 50 mg /L( 加药后,溶液体积变化很小,可忽略不计) 时,以原有体积计算加药浓度,水中含油去除率为 19. 05% ,之后随着复合聚硅絮凝剂加药浓度的增加,水中含油去除率逐渐增大,加药浓度为 400 mg /L 时,水中含油去除率为 40. 57% ,含油去除率并不高。实验过程中,我们发现,随着加药浓度的增加,水色逐渐变清,水中絮体也逐渐增大,但絮体上浮速度很慢,絮体上浮速度慢造成了含油去除率不高。

2. 2 复合聚硅絮凝剂与原油配合的除油效果

番禺油轮舱底水的来源较多,水质复杂,主要包括甲板冲洗水、生产水、电脱水、原油破乳脱出水等,水中含有油泥、砂子、FeS 等,由于这些密度较大颗粒物的存在,当药剂加入水体后,形成的絮体密度较大,从而上浮速度较慢或不上浮。针对该现象,为使水中所形成的絮体上浮速度增快,我们结合现场生产流程的特点,考虑在舱底水中加入少量原油,以期水中絮体形成后,絮体与原油结合,在原油的上浮作用下,絮体快速上浮分离。该组试验中,取 80 mL  的舱底水水样于 100 mL 脱水瓶中,加入一定量复合聚硅酸絮凝剂,再加入15 mL  生产原油,盖好瓶盖,将脱水瓶放入手持振荡器中,摇晃 30 下,水样加药摇晃后静置 1 min,取脱水瓶中层水样,测水中含油浓度。舱底水加药处理前水中含油浓度为 506. 5 mg /L,试验水温 80 ℃,实验结果见图 2。

从图 2 中数据可以看出,随着复合聚硅絮凝剂的加药量的增加,油分的去除效果逐渐增强。当加药浓度在 200 mg /L 时,油分去除率达到 91. 12% ,而在图 1 中,舱底水不加原油的水中含油去除率只有 33. 27% ,由此可见,复合聚硅絮凝剂与原油配合的除油效果明显优于单独使用复合聚硅絮凝剂。另外,当加药浓度继续增加时,水中含油去除率增大的幅度比较有限,从药剂投加成本及应用效果来看,确定药剂最佳加注浓度为 200 mg /L。

2. 3 静置时间对水中含油去除效果的影响

该组试验中,取 80 mL  的舱底水水样于 100 mL 脱水瓶中,加入 200 mg /L 复合聚硅酸絮凝剂,再加入 15 mL  生产原油,盖好瓶盖,将脱水瓶放入手持振荡器中,摇晃 30 下,水样加药摇晃后静置,在不同的时间段取脱水瓶中层水样,测水中含油浓度。舱底水加药处理前水中含油浓度为 506. 5 mg /L,试验水温 80 ℃。实验结果见图 3。从图 3 的实验结果可得,随着水样静置时间的增加,水中含油去除率逐渐增加,水样静置 1、5、10min 时,水中含油去除率分别达 88. 15% 、90. 92% 、92. 10% 。该结果说明,在原油的配合作用下,絮体上浮速度很快,静置 1 min 时,水中含油即有较高去除率,而随着静置时间的延长,含油去除率增加并不大。在海洋平台上,由于空间有限,油水处理系统均要求在较短的时间内达到较好的处理效果,所以该实验结果对现场生产应用具有指导意义。

3 结论

在实验室内自制了复合聚硅絮凝剂,在处理番禺油轮舱底水时,实验发现,复合聚硅絮凝剂单独处理舱底水时,由于絮体上浮较慢,处理效果并不理想,当复合聚硅絮凝剂与原油配合使用,絮体上浮速度快,除油效果显著,且随着复合聚硅絮凝剂的加药量的增加,油份的去除效果逐渐增强,最佳加药浓度为 200 mg /L,油份去除率达到 91. 12% 。另外,考察了静置时间对水中含油去除效果的影响,结果显示,在原油的配合作用下,絮体上浮速度很快,静置 1min 时,水中含油去除率达到 88. 15% ,而随着静置时间的延长,含油去除率增加并不大。据此实验结果,根据现场生产流程的特点,可考虑在舱底水的输送管线上加入复合聚硅絮凝剂,并将加药后的舱底水泵入生产流程,絮体与流程中的生产原油结合后在生产分离器中得以分离,从而使舱底水得到净化。