微乳液體系制備及對(duì)含油污泥清洗性能的研究

倪銀 強(qiáng)琳輝 陳永生 侯士法 陳勇 許晗

摘? ? ? 要：針對(duì)冀東油田含油污泥特點(diǎn)，選取SDS（十二烷基磺酸鈉）/正庚烷/正丁醇/氯化鈉/水微乳液體系對(duì)其進(jìn)行無(wú)害化處理。25 ℃下，當(dāng)正庚烷與水的體積比為1∶1，SDS、正丁醇和氯化鈉的加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 2.43%、11.82%和3.89%時(shí)，體系的洗油效率最高，為79.8%;采用SDS/RFWR-1復(fù)配（質(zhì)量比為4∶1）取代SDS制備微乳液體系，洗油效率提高至83.6%。進(jìn)一步優(yōu)化洗油工藝，30 ℃下洗滌2 h，含油污泥單次處理量為20 g時(shí)，洗油效率可提高至86.2%，微乳液體系可循環(huán)使用3次，洗油效率基本保持穩(wěn)定。

關(guān)? 鍵? 詞：含油污泥;微乳液;洗油效率;冀東油田

中圖分類號(hào)：O 69? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ?文章編號(hào)： 1671-0460（2019）10-2235-05

Abstract： According to the characteristics of oily sludge in Jidong oilfield， SDS （twelve alkyl sulfonate）/n-heptane /n-butanol/sodium chloride/water microemulsion system was selected for harmless treatment. When the volume ratio of n-heptane to water was 1：1， the mass fraction of SDS， n-butanol and NaCl was 2.43%， 11.82% and 3.89% respectively， the system formed middle microemulsion with the highest oil washing efficiency of 79.8%; SDS/RFWR-1 （mass ratio of 4：1） was used to replace SDS to prepare microemulsion system， and the efficiency of washing oil increased to 83.6%. The oil washing efficiency reached 86.2% by optimizing the washing process to wash 20 g sludge （based on 100 mL water， the same below） for 2 h at 30 ℃. The microemulsion system could be reused three times， and the oil washing efficiency was stable.

Key words： Oily sludge; Microemulsion; Oil washing efficiency; Jidong oilfield

含油污泥一般是指泥沙中混入原油而形成的污泥，其中富含礦物油，近年來(lái)被列入危險(xiǎn)固體廢棄物。含油污泥中不僅含有大量老化原油、瀝青質(zhì)、蠟質(zhì)、膠體、固體懸浮物，還包含油田生產(chǎn)過(guò)程中加入的大量化學(xué)試劑，因此處理難度較大[1]。目前我國(guó)石油工業(yè)產(chǎn)生的含油污泥數(shù)量龐大，若處理不當(dāng)，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。為此，國(guó)內(nèi)各油田先后開發(fā)出一系列含油污泥無(wú)害化處理方法，主要包括熱解法、填埋法、焚燒法和生物法等[2-4]，上述方法雖可在一定程度上實(shí)現(xiàn)含油污泥的減量化和無(wú)害化，但在處理過(guò)程中有可能造成二次污染，且存在處理周期長(zhǎng)、處理?xiàng)l件苛刻以及耗能較高等缺點(diǎn)。

微乳液法[5]作為一種條件溫和、能耗較低的含油污泥處理方法，近年來(lái)逐漸引起關(guān)注。該法在處理原理上主要是利用微乳液界面張力極低的特點(diǎn)，取代原油鋪展在固體泥沙表面，剝離出油滴，進(jìn)而由密度差使得原油與固體泥沙自然分離。如張東生[6]等通過(guò)將含油污泥微乳化處理勝利油田脫水含油污泥，脫油率最高可達(dá)42.53%。方倩倩[7]等采用微乳液萃取法對(duì)勝利油田進(jìn)行處理，脫油率達(dá)到79.6%。本文通過(guò)制備SDS/正丁醇/氯化鈉/正庚烷/水微乳液體系，對(duì)冀東油田G 104區(qū)塊的井下作業(yè)污泥進(jìn)行了無(wú)害化處理。通過(guò)研究微乳液各組分對(duì)體系相行為及洗油效率的影響，結(jié)合對(duì)洗油工藝條件的優(yōu)化，有效洗脫含油污泥中的原油組分，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)含油污泥的有效處理。

1? 實(shí)驗(yàn)部分

1.1? 試劑與儀器

試劑：正庚烷，SDS（十二烷基磺酸鈉），氯化鈉，正丁醇，分析純;蒸餾水;非離子型表面活性劑RFWR-1（自制）。含油污泥采自冀東油田G 104區(qū)塊，其特征見表1。

儀器：電子天平（上海精天電子儀器有限公司），烘箱（上海申光儀器儀表有限公司），恒溫水浴（鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)易有限公司），馬弗爐（天津市泰斯特儀器有限公司）。

1.2? 微乳液的配制

在100 mL具塞量筒中加入20 mL蒸餾水（19.96 g）和20 mL正庚烷（13.68 g），再依次加入1.00 g SDS、6 mL正丁醇（4.86 g）和1.60 g氯化鈉，輕微振蕩后置于25 ℃水浴中靜置。約0.5 h后，體系形成相界面清晰且各相體積分?jǐn)?shù)穩(wěn)定的三相體系，其中上相為過(guò)量油相，下相為過(guò)量水相，中相為微乳液相。此時(shí)，十二烷基磺酸鈉、正丁醇及氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.43%、11.82%和3.89%。在此基礎(chǔ)上，改變?nèi)我饨M分濃度或任意配制條件，可得到一系列相行為不同的微乳液體系。

1.3? 微乳液相圖的繪制

2.7? 處理時(shí)間對(duì)洗油效率的影響

圖10為在2.4最佳組成，處理量為20 g，處理溫度為30 ℃的基礎(chǔ)上，處理時(shí)間對(duì)洗油效率的影響。當(dāng)處理時(shí)間由0.5 h延長(zhǎng)至 2 h的過(guò)程中，洗油效率增長(zhǎng)較多，但繼續(xù)增加處理時(shí)間對(duì)洗油效率的貢獻(xiàn)不大。綜合考慮，確定最佳處理時(shí)間為2 h。

綜上，優(yōu)化后的含油污泥最佳處理工藝條件：每100 mL水配制的微乳液處理含油污泥20 g，30 ℃下處理2 h，此時(shí)體系洗油效率達(dá)到86.2%。

2.8? 微乳液的循環(huán)利用

使用微乳液體系處理含油污泥后，若經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單過(guò)濾除固后可以再次利用處理新的污泥樣品。

依次循環(huán)，測(cè)試每次處理的洗油效率，結(jié)果如圖11所示。

3? 結(jié) 論

采用SDS、正丁醇及氯化鈉配合正庚烷及蒸餾水，配制得到微乳液體系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)冀東油田G 104區(qū)塊井下作業(yè)污泥的無(wú)害化處理。

循環(huán)使用的過(guò)程中，第2次的洗油效率比第1次略高，這可能是由于在第1次洗滌的過(guò)程中，污泥中的原油組分以油相的形式進(jìn)入微乳液體系當(dāng)中，使得微乳液體系的界面張力進(jìn)一步降低，從而在第2次洗滌時(shí)發(fā)揮出更好的洗油效果[7]。在第3次洗油時(shí)，微乳液洗油效率開始下降，但仍能保持在80%以上，這是由于微乳液中活性成分積累后微乳液相中水成分增大，對(duì)油的洗滌能力有所降低所致。而自第4次洗油開始，由于洗滌過(guò)程中污泥中含有的油、水不斷進(jìn)入微乳液體系，使得體系中表面活性劑、醇和無(wú)機(jī)鹽的相對(duì)含量發(fā)生變化，體系逐漸由中相微乳液轉(zhuǎn)變?yōu)橄孪辔⑷橐?，界面張力增大，?duì)原油的洗脫能力急劇下降。綜合考慮，微乳液的循環(huán)使用次數(shù)以3次為宜。

值得注意的是，在微乳液重復(fù)4次洗滌后，微乳液體系轉(zhuǎn)變?yōu)橄孪辔⑷橐号c容器上方過(guò)量油相的混合物。根據(jù)微乳液相圖，在分離出過(guò)量的油相后，若向體系內(nèi)補(bǔ)充適量醇及無(wú)機(jī)鹽組分，將使得體系重新轉(zhuǎn)變?yōu)橹邢辔⑷橐后w系，從而有可能恢復(fù)洗滌原油的能力，這為微乳液的再生使用提供了思路。

通過(guò)優(yōu)化微乳液配方及洗油工藝參數(shù)，主要得到以下結(jié)論：

（1）由體系相行為及洗油效率確定的含油污泥處理用最佳微乳液配方為：復(fù)配表面活性劑 2.43%（復(fù)配比為4∶1），正丁醇11.82%，氯化鈉3.89%，正庚烷與水體積比1∶1。

（2）處理含油污泥的最佳工藝條件為：每100 mL水配制的微乳液處理含油污泥20 g，30 ℃下處理2 h，此時(shí)體系洗油效率達(dá)到86.2%。

（3）在保證脫油率大于80%的前提下，微乳液可循環(huán)使用3 次或經(jīng)過(guò)調(diào)配繼續(xù)使用多次。

參考文獻(xiàn)：

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