油田罐底油泥热化学处理工艺技术

姜亦坚

（大庆师范学院化学化工学院，黑龙江大庆163712）

油田化工

油田罐底油泥热化学处理工艺技术

姜亦坚

（大庆师范学院化学化工学院，黑龙江大庆163712）

针对油田各联合站、转油站油水储罐中沉积的罐底油泥，开发了一种利用O3氧化清洗及CO2开关型表面活性剂清洗的热化学处理装置，该装置采用间歇处理工艺，橇装结构，可移动处理罐底油泥。处理后泥砂残油率降至国家标准的0.3%以下，原油回收率达95%以上，有效的解决了罐底油泥直接填埋对周边环境的危害问题，并回收其中大量的石油资源。

罐底油泥；臭氧氧化；化学清洗；CO2开关型表面活性剂

在石油开采过程中，不可避免会携带大量固体杂质，这部分固体杂质体积较小，质量较轻，会随着所开采石油的初期处理过程一同运移。当进入各联合站、转油站的油水储罐或中间缓冲罐等容器后，由于较长时间的停留，使这部分固体杂质沉积下来，也就是我们俗称的罐底油泥。这部分罐底油泥随着石油的不断集输，沉积量越来越大，会直接影响罐内容积和后端的集输处理。因此，需要投入较大的人力物力对这部分罐底油泥进行定期的清理。而清理出的油泥，由于没有合理的处理手段，一般均采用集中堆放干化，然后集中填埋的处理方式。

这部分罐底油泥在各大油田均有较大的附产量，由于其含油量较高、组成复杂、处理难度大，因此，成为目前固体废弃物处理中一个较大的难题。而目前大量采用的集中堆放填埋的方式并不能有效的解决该问题，油泥中所含有的石油烃类物质将会进入土壤、地下水中，对周边的环境造成严重危害。随着我国经济突飞猛进的发展和对环境保护的日益重视，如何有效解决罐底油泥的排放问题将越来越得到重视。

而如果能够开发一种合理的工艺回收其中的石油资源，并实现其中固体杂质的无害化排放，将会变废为宝，既可解决环境的破坏问题，还可回收其中大量的碳氢资源，在目前日益紧张的能源危机中，也不失为一种提高能源利用率的有效方法。因此，本文着重提出一种化学热洗处理工艺，可利用油田联合站、转油站自有的加热炉热水，加入适宜的清洗剂对站内附产的罐底油泥进行现场处理，处理后的泥砂等固体杂质含油率低于国家标准的0.3%，可直接排放。清先回收的石油资源可直接进入站内石油集输处理系统，所产生的污水也可直接进入站内污水处理工段直接处理。

1 罐底油泥的成份测定

通过对大庆油田不同矿区各联合站内罐底油泥进行取样分析，不同油泥样品测定所得到的平均组成情况见表1。其中含水率的测定采用石油产品水分测定法（GB/T260-77）；含油率测定先采用缓慢灰化法测量出油泥样品的固体杂质量，然后由总重量与含水量计算油泥样品中的含油量。

表1 罐底油泥成份分析表Tab.1 Data of tank bottom sludge composition analysis

从表1中数据可知，罐底油泥中含油率较高，平均在40%以上，因此，如何有效回收这部分石油资源并解决该固体污染物的排放问题将具有重要意义。

2 罐底油泥热化学处理工艺

罐底油泥中由于含有各种石油集采过程中所加入的药剂，组成成份复杂，并经过较长时间的沉积，形成了较为稳定的胶状体系，普通清洗方法很难使其彻底分离。无法实现处理后的固体污染物达标排放。

为保证处理效果，本工艺采用热化学清洗工艺，通过热水及适量表面活性剂促进油水乳化，从而将油从泥砂表面剥离。同时，为保证清洗效果，清洗前向油泥加入氧化剂，使油中的长链烃氧化断裂，更易与形成油水乳化，提高分离效果。清洗后的液固混合物经破乳、气体浮选、静置分层等过程，分离成油、水、固三相，实现清洗处理目的。

2.1 O3氧化工艺的应用

用强氧化剂氧化使石油长链烃发生碳碳键断裂，由大分子的脂肪烃断裂成较小的分子从而易于形成油水乳化已为大家熟知。该方法常用于实验室清洗污油。但由于大量的强氧化剂不易运输和存储，因此，无法在工业上应用。本工艺采用O3气体作为氧化剂，将臭氧发生器产生的O3气体通过气体分布器通入待处理罐底油泥中，O3氧化作用在使长链烃断裂的同时，可在端基上生成亲水的羧基或酚羟基，从而促进油水乳化自用，使油更易于在泥砂表面剥离。表2为O3气体使用前后罐底油泥清洗后残油率的实验数据。

由于清洗后泥砂中含油率较低，采用上述缓慢灰化法会造成较大误差，因此，采用索氏抽提法进行泥砂残油率的测定，具体方法如下：先用石油产品水分测定法（GB/T260-77）测定泥砂中的含水率。然后用1∶3的酒精和苯混合液在索氏抽提器中对油泥进行24h萃取，将油泥中的水和油全部萃取到溶剂中，然后用干燥器干燥固体油泥得到油泥中固体杂质量。最后用总质量与油、水量计算得到清洗后的泥砂残油率。

表2 O3氧化清洗效果数据表Tab.2 Data of cleaning effect of ozone oxidation

从表2中可以看出，O3的通入可有效的降低清洗后泥砂中的残油率。

2.2 CO2开关型表面活性剂的应用

目前，热化学清洗方法在含油污泥的处理中已得到广泛应用，但现有方法只能用于回收含油污泥的中的石油资源，并不能使清洗后的泥砂达到国家排放标准。究其原因，主要在于热化学工艺采用加热和表面活性剂来促进油水乳化使油与泥砂分离，为保证分离效果，就要使油水充分乳化，而乳化后的油水混合物沉降分层后，油层虽与泥砂分离，但污水中仍保持较高的含油率，由于没有有效的方法使污水与泥砂彻底分离，因此，造成当泥砂干化后其中仍有较高的残油率，无法达标排放。

本工艺为解决上述问题，采用CO2开关型表面活性剂做为清洗药剂。CO2开关开表面活性剂是以CO2来控制其表面活性功能的开关，可通过向表面活性剂溶液中通入CO2方式，使溶液中表面活性剂的分子结构发生变化，从而表现出较强的表面活性，使水/油体系发性较强的乳化作用。而这一过程是可逆过程，当向表面活性剂溶液中通入空气或氮气时，又会使表面活性剂的结构得到恢复，使水/油体系很快破乳分层。该类表面活性剂也已在西安重油的管线输送中进行了尝试。

本工艺中CO2开关型表面活性剂添加浓度为400×10-6，用该表面活性剂对上述臭氧氧化后的油泥进行处理，处理过程中先通入CO2气体3min后搅拌10min，然后通入空气3min后静置分层，取底部泥砂进行残油率检测，与使用其它表面活性剂清洗后泥砂残油率对比实验结果见表3。

表3 泥砂残油率对比数据表Tab.3 Data of residual oil rate as compared with the experimental

从表3可以看出，加入CO2开关型表活剂清洗时可有效的降低清洗后泥砂的残油率。这主要是由CO2开关型表面活性剂可通过CO2和空气的依次通入而改变其表面活性所造成的，当通入CO2气体时，该药剂可促进油水乳化，从而使油从泥砂表面剥离；当通入空气时，使该药剂具有破乳作用，使油水分离，油相浮于上层，水相居中，泥砂居下，从而使油与泥砂彻底分离。

3 清洗工艺流程

本工艺为保证较低的综合处理成本，采用现场处理方式。考虑到各转油站、联合站单站油泥量较小，每年均定期清理，因此，本工艺采用间歇处理工艺，橇装可移动结构，根据各站所处区域移动处理油罐底泥。并充分利用转油站、联合站自有热水和油水处理系统。处理后的油相可直接进入站内石油集输处理系统，污水进入站内污水处理系统，固相泥砂经自然干化后可直接排放或用于井场和站内辅助场地的铺设，处理后无伴生污染物。

工艺流程说明：首先，将站内清出的油泥与来自站内加热炉的40℃热水按5∶1比例加入清洗釜中搅拌混合均匀，由釜内气体分布器通入来自O3发生器的O3气体5min。加入CO2开关型表面活性剂，加药浓度为400×10-6。由气体分布器通入CO2气体3min，之后持续搅拌清洗20min。清洗后通入空气3min，停止搅拌，静置5min，空气持续通入，利用气体浮选作用使油、水、泥三相分离，油相浮于上层，水相居中，泥相沉积于罐底锥形部分。打开顶部溢流阀，使顶层油相及部分水相溢流排出进入站内的游离水脱除罐进行处理。下层泥相通过底部排砂口排出，在场地上露天干化后用于场地铺垫或直接排放。污水直接进入站内污水处理系统。

罐底油泥经该工艺清洗后，泥砂含油率低于国家标准所规定的含油量0.3%的要求，符合环保要求。

4 结论

该热化学清洗工艺通过O3氧化和CO2开关开表面活性剂清洗作用后，使清洗后的油泥含油率降到国家标准要求的0.3%以下，并回收了油泥中所含有的大量石油资源，不但能够解决这部分固体废弃物的达标排放问题，同时还可创造一定的经济效益。

Thermochem ical treatment technology for sludge of oil tank bottom

JIANG Yi-jian
（College of Chemistry and Chemical Engineering，aqing Normal University，Daqing 163712，China）

A kind of thermochem ical processing device with ozone oxidation cleaning and CO2switch type surfactant which for sludge sedimentation in oilfield station were developed.The device adopts batch processing，skid mounted structure,removable processing tank sediment.The residual oil rate ofmud and sand dropped to 0.3% of national standard,and the recovery rate reached above 95%.The sludge problems were solved effectively,and abundant petroleum resourceswere recovered.

sludge in tank bottom；ozone oxidation；chemical cleaning；chemical cleaning

TE992.3

A

1002-1124（2014）07-0036-02

2014-04-02

姜亦坚（1972-），男，黑龙江省大庆市，高级工程师，1995年毕业于齐齐哈尔轻工学院精细化工专业，现从事教学工作。