含油污泥热化学清洗-离心工艺参数优化实验研究_宫文凯.pdf

水处理与注水工程宫文凯等：含油污泥热化学清洗-离心工艺参数优化实验研究油气田地面工程 https:/含油污泥热化学清洗-离心工艺参数优化实验研究宫文凯1王福国2杨雷1王飞1马超1刘博语1崔谦1刘速11大庆油田水务公司2青海油田勘探事业部摘要：由于油田含油污泥的成分日趋复杂，导致现有热化学清洗-离心工艺的药剂和参数已不能满足处理要求。为了有效处理油田生产过程中产生的含油污泥，减少对自然环境的破坏，以某油田含油污泥为处理对象，采用单因素分析方法，分别以热洗药剂种类、投加量、泥水比、热洗温度、离心转数为变量，通过投加化学药剂、热水对含油污泥进行化学热洗，再经离心脱水，以脱水后油泥残油率为考核指标，考察不同参数的变化对含油率的影响，优化含油污泥热化学清洗-离心工艺参数。试验结果表 明：从 处 理 效 果、经 济 等 方 面 综 合 考 量，采 用 药 剂为 OP 和 BS 复 配药剂，复配比例为 OPBS=51，OP药剂投加浓度为 500 mg/L，BS药剂投加浓度为 100 mg/L，泥水比 14，热洗温度 65，离心转数为 2 200 r/min为最佳参数，处理效果最佳，清洗后油泥残油率为 1.43%，为含油污泥处理站优化运行参数提供技术依据。关键词：含油污泥；热化学清洗；残油率；热洗药剂；热洗温度Experimental Study on Optimization for Thermochemical Cleaning-Centrifugation Process Parameters of Oily SludgeGONG Wenkai1，WANG Fuguo2，YANG Lei1，WANG Fei1，MA Chao1，LIU Boyu1，CUI Qian1，LIU Su11Daqing Oilfield Water Supply Company2Exploration Department of QingHai Oilfield CompanyAbstract：The composition of oily sludge in oilfield is becoming more and more complex，whichleads to the fact that the existing agents and parameters of the thermochemical cleaning-centrifugal pro-cess can no longer meet the treatment requirements.In order to effectively treat the oily sludge producedin oilfield production process，and reduce the damage to natural environment，the oily sludge in anoilfield is taken as the treatment object，the single-factor analysis method is adopted，and the type anddosage of thermal washing chemicals，mud-to-water ratio，thermal washing temperature，and cen-trifugal revolution are taken as variables respectively.The oily sludge is chemically thermal washed byadding chemicals and hot water，then it dewatered by centrifugation.The residual oil rate of the dewa-tered sludge is used as the index to investigate the effect of the change of different parameters on the oilcontent rate，and to optimize the process parameters of thermochemical cleaning-centrifugation of oilysludge.The test results show that from the comprehensive consideration of treatment effect，economy，and other aspects,reagent OP and BS are used as the compound reagent.When the compounding ratioof OP:BS is 5:1，the dosing concentration of OP is 500 mg/L，the dosing concentration of BS is100 mg/L，the mud-to-water ratio is 1:4，the thermal washing temperature is 65，and the centrif-ugal speed is 2200 r/min，the best parameters are obtained and the best treatment effect can beachieved.The residual oil rate of the cleaned sludge reaches 1.43%，which provides a technical basis foroptimizing the operation parameters of the oily sludge treatment station.Keywords：oily sludge；thermochemical cleaning；residual oil rate；thermal washing chemicals；ther-mal washing temperatureDOI:10.3969/j.issn.1006-6896.2023.02.01158第 42卷第 02期（2023-02）油气田地面工程 https:/水处理与注水工程油田在生产过程中产生大量的落地含油污泥、罐底泥1-2，对环境危害极大。为了有效处理这些含油污泥，减少对环境的污染，某油田已建成投产10 座含油污泥处理站，主要采用预处理、热化学清洗调质-离心处理工艺3，使堆积及产生的含油污泥得到了有效处理，同时回收了大部分污油4，取得了一定的社会效益及经济效益。但是随着含油污泥的成分日趋复杂，特别是聚合物和大量化学药剂的添加，增加了油泥分离的难度5-6，造成了现有热化学清洗-离心工艺的不适应，原有的药剂和工艺参数不匹配，实际处理量远低于设计处理量，处理后的含油污泥指标不能稳定达标7。本文以该油田含油污泥为实验对象，选用不同种类的热洗药剂，开展含油污泥热化学清洗-离心工艺参数优化实验，确定最佳运行参数8-9，为下一步的含油污泥处理站优化运行参数提供技术依据。1实验原料性质本次实验选定不同采油厂，分别测定其含油污泥的含油率、含水率和含固率等数据，最终确定采油八厂为处理对象。实验用泥含油率 24.08%，含水率 36.08%，含固率 39.84%。具体实验数据如表 1所示。2实验2.1试剂与仪器HH-S26S 数显恒温水浴锅，江苏省金坛市大地自动化仪器厂；721 光栅分光光度计，上海浦东物理光学仪器厂；202 型恒温干燥箱，上海胜启仪器仪表有限公司；FA-N/JA-N 电子天平，上海民桥精密科学仪器有限公司。2.2实验结果与讨论2.2.1热洗药剂筛选目前常用的热化学清洗药剂主要分为阴离子、阳离子、非离子以及两性表面活性剂。在上述四类表面活性剂中选择了 8种效果较好的药剂进行筛选实验。取 50 g 含油率为 24.08%的样品放入 1 000 mL的烧杯中，按照泥水比 14、清洗药剂 500 mg/L，在 烧 杯 中 加 入 200 mL 清水、0.13 mL 清洗剂，在80 水浴中搅拌 30 min，沉降 30 min，除去上层浮油，将下层污泥倒入到离心桶中，在 1 200 r/min 转速 下 离 心 10 min，倒掉上层清液，然后测定脱水后的油泥残油率。实验用的热洗药剂 OP、FJ-18、FJ-15 是非离子型表面活性剂，BS是两性表面活性剂，HY、AX是阴离子表面活性剂，PC-WL、Thg是阳离子表面活性剂。实验结果表明，OP 和 BS两种药剂清洗效果相对较好，离心脱水后油泥残油率分别达到 1.83%和2.11%，OP药剂的清洗效果最好（表 2）。表 2不同种类热洗药剂的筛选Tab.2 Screening of different kinds of thermal washing agents药剂OPBSFJ-18HY含油率/%1.832.113.393.51药剂PC-W LThgAXFJ-15含油率/%3.754.213.663.142.2.2药剂投加浓度的确定选用 OP 清洗剂进行药剂投加浓度实验，在药剂投加浓度分别为 200、500、800、1 000 mg/L 时进行热洗离心实验，依据不同药剂投加浓度离心脱水后油泥的残油率，确定 OP 药剂的最佳投加浓度（图 1）。图 1OP清洗剂不同投药浓度的热洗残油率Fig.1 Residual oil rate of thermal washing with different dosingconcentration of OP cleaning agent表 1不同采油厂的含油污泥对比Tab.1 Comparison of oily sludge from different oil production plants采油厂采油一厂采油二厂采油六厂采油七厂采油八厂含油率/%10.1813.149.3118.1324.08含水率/%23.332016.3335.2736.08铜/(mgkg-1)77.41168.5433.68.2锌/(mgkg-1)98.420914.869.825.3铅/(mgkg-1)24.626.48.427.547.6镉/(mgkg-1)2.42.42.42.41.0铬/(mgkg-1)28.32729.137.812.4镍/(mgkg-1)2042.86.4720.511.159水处理与注水工程宫文凯等：含油污泥热化学清洗-离心工艺参数优化实验研究油气田地面工程 https:/通过对实验数据的分析得出结论：当药剂投加浓度由 200 mg/L 提高至 500 mg/L 时，残油率可由3.25%降至 1.92%，下降速度较快，继续增加投药量，含油率下降趋势不明显，综合考虑药剂成本和处理效果，确定最佳投加浓度为 500 mg/L。2.2.3热洗温度的确定保 持 其 他 参 数 不 变，热 洗 温 度 分 别 为 50、60、65、70、75、80 时 进 行 实 验，依 据 残 油率，选出最佳热洗温度（图 2）。图 2不同热洗温度对应的残油率Fig.2 Residual oil rates corresponding to different thermalwashing temperatures实验结果表明，当热洗温度升高至 65 时，热洗效果有明显提高，继续升温后，热洗效果提升不明显，同时会增加耗能，造成运行成本升高。确定最佳热洗温度为 65，对应残油率 1.93%。2.2.4泥水比确定保持其他参数不变，调整泥水比分别为 12、13、14、15、16 进行实验，依据脱水后污泥残油率，确定最佳的泥水比（图 3）。图 3不同泥水比对应的残油率Fig.3 Residual oil rates corresponding todif