您好,欢迎访问济南乾来环保技术有限公司的网站,真诚为您服务!

济南乾来环保技术有限公司

破乳剂 除油剂 脱色剂 COD去除剂 重金属捕集剂 膜防污堵剂 混凝剂 絮凝剂

咨询服务电话:

13793114545

新闻资讯
油田含油污泥处理及资源化技术研究进展(一)
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2021-10-23 10:38:43 浏览次数:
         摘要: 油田含油污泥是石油生产过程中产生的重要危险废物,含有萘、蒽等难降解有机物及 Pb、Cd、Ni 等金属离子,对环境存在严重的潜在污染,其处理直接关系到石油工业的可持续发展。经过多年研究,研究人员已经开发针对油田不同含油污泥的减量化、资源化处理技术如热洗法、热解技术、制备碳材料、调剖技术等。综述了近年来在含油污泥处理技术研究领域的成果,对其技术特点、优缺点、处理效果等进行了总结,提出了含油污泥处理与处置领域今后的研究方向。
         关键词: 油田; 含油污泥; 处理; 资源化
          0 引 言
          石油与煤、天然气共称世界三大能源,石油在世界能源领域中具有重要的地位。随着石油工业的快速发展,石油的产量和消费量均在不断上升。2000年,我国的石油消费量为 22496 万 t,而在 2017 年,我国的石油消费量则上升到 58745 万 t。在石油开采、集输、炼制及使用过程中会产生不同组成及性质的含油污泥。含油污泥一般是由成品油、原油与泥土、水、其他污染物形成的混合物,是石油化工中一种重要的固体废弃物。据估计,每开采 500 t 石油,就会产生 1 t 含油污泥; 而中国的油泥产量约为每年300 万 t。含油污泥的产生量也与开采、加工、储存过程相关。例如在储存过程中,储泥罐的物性影响罐底泥的产生量,使用相对致密的储层会降低油泥的产生量。油泥中含有大量病原菌、寄生虫、重金属、有机物等污染物,因此被列入《国家危险废物名录》中。
油泥处置不当就会对人体和环境造成严重的损害,因此油泥的有效治理和资源化成了当前石油化工和环境领域面临的研究热点。 含油污泥的组成成分复杂,含油污泥由油包水乳化液( W /O) 、水包油乳化液( O /W) 及悬浮固体等组成。表 1 为延长油田定边采油厂油泥的质量组成分析。油泥来源不同,其在性质上的差异可能会很大。油管油泥的含油率较高,落地油泥中固含量较高,而污水处理的油泥中水含量则非常高。油泥中因其含有有机油分,并且具备一定的热值,因此具有资源化的潜力。本文基于国内外研究者对含油污泥资源化技术的研究成果,对含油污泥的资源化技术的研究进展和现状进行了总结和讨论,探究不同资源化技术的特点、优缺点,并对未来的研究和应用趋势进行了展望。
        1 热洗法
        热洗技术又称热脱附法,先将含油污泥与水混合使其稀释,然后将化学药剂添加其中( 破乳剂和絮凝剂) ,油受到化学药剂的作用从固相表面脱附,从而实现固液分离。经化学药剂热洗后,油泥中的泥沙、水和油三相之间的界面状况发生改变,原油的黏度得到降低,因此原油从泥沙表面脱落。经过静置或离心等操作实现油分分离,实现了油泥的资源化技术。含油量高且乳化程度低的含油污泥,如落地油泥,适合用热洗法进行处理。热洗技术的流程如图 1 所示。
         在热洗技术中,操作条件对于油分回收的效率具有重要的影响。宋健研究了以热洗技术回收含油污泥中油分,并且还探究热洗技术中操作条件对油分回收的影响。梁宏宝等考察了几种药剂的复配, 以确定最佳清洗剂的配比。在加入复配清洗剂和最佳工艺条件下,含油污泥的脱油率达到 96. 75%,原油资源也得到了较好的回收。生物表面活性剂同样有利于对油田油泥中的油分进行回收,例如槐糖脂可用于对油田油泥进行清洗回收。 不同的表面活性剂被用于油分萃取。阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵( CTAB) 、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠( SDBS) 、非离子表面活性剂吐温 60、NaOH 4 种物质都被用于油泥中油分的萃取,发现脱油效率排序为 CTAB >吐温 60 > NaOH>SDBS。生物表面活性剂也被应用于油分的萃取。Sahebnazar 等采用生物表面活性剂鼠李糖脂萃取含油污泥中的油分,并且采用 Fe 纳米颗粒纯化鼠李糖脂。结果表明,经纯化后的鼠李糖脂能更有效地降低含油污泥的黏度和界面张力,提高了含油污泥油分的萃取效果。
          在油田油泥的回收中,采用一些联合处理工艺或者辅助技术也有利于油分的回收。例如,化学热洗-生物降解联合处理工艺被用于回收油分。以 LAS浓度 2 g /L,平平加 3 g /L,Na2 SiO3 浓度 3 g /L 为复配洗涤剂,在合适的液固比、热洗温度、热洗时间、热洗次数下先对含油污泥进行了热洗处理; 随后从新疆塔河油田附近土壤中筛选 7 株石油降解菌,其中的最佳菌种对石油的降解率高达 43. 68%。在热洗工艺的辅助技 术 中,超声是常用且有效的一项技术。Gao等则研究了用超声技术辅助对原油进行热洗。如 图 2 所 示,在 频 率 25 kHz 下,最佳的超声功率为24 W /cm2,对油的去除率可达到 82% ~ 90%。
         热洗法具有工艺简单成熟、投资较低的特点,针对含油率较高的油泥具有较好的原油回收效果。热洗技术未来的研究方向应包含热洗剂的开发,包括成本更低的新型热洗剂、将多种热洗剂联合寻求更好的热洗效果; 同时将一些辅助技术( 如超声) 与传统热洗技术联用提高含油污泥油分的回收效果,这也应是未来的研究重点之一。 
          2 溶剂萃取法
          溶剂萃取法是指将油泥与溶剂按一定比例混合,根据“相似相溶”原理,水、固体颗粒和碳质杂质被排除在萃取溶剂之外,然后将溶剂和油的混合物进行蒸馏,油分得到分离回收。该方法同样适用于含油量高的污泥,具有简单有效、处理时间短的优点,但是在溶剂回收时需要加热,这增加了溶剂萃取工艺的能耗,使得成本上升; 并且有机溶剂多被用于含油污泥油分的萃取,因此会对环境造成一定负面的影响。
           有机溶剂多被用于含油污泥的溶剂萃取工艺中的萃取剂,近年来多种有机溶剂被研究和应用于含油污泥的油分萃取。以轻质油为萃取剂,近年来提出了一种“调质预处理+三级循环萃取+离心分离+萃取剂回收”的含油污泥回收工艺。在合适的搅拌速率、加热温度、搅拌时间、萃取剂用量下,含油污泥的脱水率>93%,油分得到充分的回收。此外,萃取剂的回收率也达到 91%,降低了有机溶剂对环境的影响。另一项研究以 93 号汽油为萃取剂,并且加入一定量的Al2( SO4 ) 2、壳聚糖作为絮凝剂。此外还加入一定量的采油废水,并通过机械搅拌来减少溶剂萃取中的乳化 现 象。结 果 表 明,油 分 的 萃 取 率 最 高 达 到97. 3%。李文岐等探究了 3 种萃取剂( 石脑油、120 号溶剂油、正庚烷) 对含油污泥的萃取效果对比。Al-Doury以轻质石脑油、重质石脑油、煤油、汽油和甲基乙酮为萃取剂,探究了对含油污泥的萃取效果。
            如图 3 所示,以甲基乙酮为萃取剂,溶剂量在 80 cm3, 温度为 60 ℃时,油的回收率可达到 95%,油分得到充分回收。研究表明,污泥中的介孔抑制了油分子的解析,并且油泥的解析速率和效率分别受到胶质和沥青质的影响。这为工业中油泥轻质油组分的选择性提取提供了指导。
           在油泥油分的萃取中,辅助技术的应用可以使得油分有一个更高的回收率。与热洗法类似,超声技术也是常用的辅助技术之一。Hu 等采用超声辅助溶剂萃取的方式提取回收含油污泥中的油分,环己烷、乙酸乙酯和甲基乙酮被用作萃取剂。超声探针和超声浴 2 种超声辅助方式均对萃取效果产生显著的正向作用。在溶剂萃取技术与冻融技术的研究中,环己烷、二氯甲烷、甲基乙基酮、乙酸乙酯、2-丙醇 5 种溶剂被用作萃取剂。结果表明,冻融技术与甲基乙酮和乙酸乙酯联合使用时,石油烃的提取率从40%提升到最高 60%,回收油的品质得到提升。
           用于油分萃取回收的溶剂种类、形式多样,多为有机溶剂,但一些新型的萃取剂也被投入研究。例 如,离子液体与有机溶剂的联合使用。离子液体 1-乙 基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[Emim][BF4]与有机溶剂环己烷的混合液体可作为萃取剂对含油污泥进行萃取。研究表明,在环己烷、[Emim][BF4]、含油污泥混合时,在油/溶剂-离子液体的界面处会出现一层黑色的膜,膜中包含一些油分。回收这些油分可提高油回收率。在萃取溶剂中加入离子液体后,油泥中油分回收效率得到显著提高; 并且在离子液体较少用量时含油污泥的油分萃取效果能有较好的改善,而离子液体用量继续增大则并无明显效果。赵明等研 究了离子液体-有机溶剂复合技术对含油污泥的萃取,并探究了不同溶剂、剂油比、温度、时间、离心机转速等操作条件的影响。结 果 表 明,油 回 收 率 高 达90. 5%,沥青质回收率为 83. 1%。
           除离子液体外,超临界流体同样可作为油分回收的萃取剂,如超临界水( scH2O) 、超临界 CO2( scCO2 ) 等。这些技术的优点是避免有机溶剂的使用,环境友好性更好。结果表明,在 400 ℃、30 MPa 的条件下提取 60 min,油分的提取率为 78. 6%,并且油分的品质得到提高。通过 scH2O 提取的油分含有较低的沥青质,而且金属和非金属杂质的含量也低。超临界CO2 萃取含油污泥技术中,在萃取压力 20 MPa、温度55 ℃、时间 40 h 下的萃取率为 33. 15%。通过该方法,油分中的饱和分和芳香分得到回收,而胶质和沥青质则残留在油泥中,不会被回收。此外还有一些具有创新性的萃取方法也在近年来得到了研究。例 如,蒸汽喷射的方式来提取油分,在操作温度 300 ℃、蒸汽油泥比 6 ∶ 1 时得到最好的油分回收率 92%。蒸汽喷射还降低了油的黏度并且提高了油分的浮选效率。此外,Wu 等研究了水强化 CO2 从油泥中萃取油分的方法。
          溶剂萃取法是一种有效回收含油污泥中油分的方法。传统的有机溶剂对油分的回收效率较高,采用微波或者离子液体辅助等技术可以进一步提高回收效率。但是有机溶剂会对环境产生一定的污染; 而一些新型的萃取方法,例如超临界流体( 超临界水、超临界 CO2 等) 萃取、水强化 CO2 萃取等,避免了有机溶剂的使用,在萃取效率上不如传统的有机溶剂。而且这些新技术多需要较高的温度和压力,这也提高了成本。如何在避免有机溶剂使用的情况下降低操作难度、成本并提高效果应是含油污泥溶剂萃取资源化的未来研究热点。
         原标题:油田含油污泥处理及资源化技术研究进展
         原作者:全 翠, 贾翔雨 ,高宁博