葉麗麗，王 磊

(西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，四川 成都 610225)

資源與環(huán)境

反應(yīng)條件對含油污泥殘油率的影響

葉麗麗，王 磊

(西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，四川 成都 610225)

研究了不同的反應(yīng)條件對含油污泥殘油率的影響。在六種表面活性劑CMC、AEO-9、碳酸鈉、LAS、STPP、偏硅酸鈉的質(zhì)量比為1:3:15:15:25:11時(shí)洗滌含油污泥，得到在反應(yīng)溫度65℃，攪拌時(shí)間45min，洗脫液與含油污泥的液固質(zhì)量比6：1，洗脫液質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%時(shí)，殘油率最低，可達(dá)到2.95%。

含油污泥；表面活性劑；反應(yīng)條件；殘油率

含油污泥是石油加工、儲(chǔ)運(yùn)中的一種常見副產(chǎn)物，主要來源于石油的生產(chǎn)和銷售活動(dòng)，在石油的開發(fā)利用以及石油產(chǎn)品的制造過程中，都會(huì)不可避免地產(chǎn)生含油廢棄物[1-2]。含油污泥本身成分復(fù)雜，含有大量的老化原油、蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)、膠體和固體懸浮物、細(xì)菌、鹽類、酸性氣體、腐蝕產(chǎn)物等，它產(chǎn)生量大、含油量高、輕質(zhì)油組分較少、瀝青與膠質(zhì)成分較多[3-4]。若對含油污泥不加以處理，則會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重影響，對人體健康造成嚴(yán)重危害[5]，也是對石油資源一種極大的浪費(fèi)[6]。常用的含油污泥處理方法有焚燒法、焦化法、生物法、溶劑萃取法、熱化學(xué)清洗法以及含油污泥綜合利用等[7]。其中，熱化學(xué)法因具有能耗低、效率高，同時(shí)可進(jìn)行油分回收的特點(diǎn)而得到廣泛的研究，即選取不同的表面活性劑洗滌含油污泥，對所選表面活性劑進(jìn)行復(fù)配，得到最佳復(fù)配配方。本文在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化反應(yīng)條件，使含油污泥在最佳反應(yīng)條件下殘油率最低，使含油污泥中油分得到最大程度的回收和利用，這對資源回收和控制環(huán)境污染具有重大的實(shí)際意義。

1 反應(yīng)條件優(yōu)化試驗(yàn)

試驗(yàn)選取含油率約為62.90%的含油污泥。考慮對油田含油污泥進(jìn)行熱洗處理以回收原油為目的，綜合文獻(xiàn)資料，對CMC(羧甲基纖維素)、AEO-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)、碳酸鈉、LAS(十二烷基苯磺酸鈉)、STPP(三聚磷酸鈉)、偏硅酸鈉六種表面活性劑按照質(zhì)量比1:3:15:15:25:11進(jìn)行復(fù)配以洗滌含油污泥。

為了確定最佳反應(yīng)條件，使洗滌后含油污泥的殘油率最低，分別考察反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、液固質(zhì)量比以及洗脫液質(zhì)量分?jǐn)?shù)四種因素的變化對含油污泥洗滌效率的影響。

1.1 反應(yīng)溫度的影響

為了確定不同反應(yīng)溫度下的脫油效果，改變反應(yīng)溫度，進(jìn)行反應(yīng)溫度的單因素試驗(yàn)，研究反應(yīng)溫度對含油污泥洗脫效果的影響。

試驗(yàn)分別在溫度為35，40，45，50，55，60，65，70，75，80℃的恒溫水浴中攪拌35min，液固質(zhì)量比選為7:1，洗脫液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)選為2%，計(jì)算不同反應(yīng)溫度下的殘油率。

1.2 反應(yīng)時(shí)間的影響

在已確定反應(yīng)溫度的條件下，改變反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)行反應(yīng)時(shí)間的單因素試驗(yàn)，繼續(xù)研究反應(yīng)時(shí)間對脫油效果的影響。

試驗(yàn)在最佳反應(yīng)溫度下的恒溫水浴中分別攪拌15，25，35，45，55，65min，液固質(zhì)量比選為7:1，洗脫液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)選為2%，計(jì)算不同反應(yīng)時(shí)間下的殘油率。

1.3 液固質(zhì)量比的影響

為使含油污泥中的油分被最大限度的洗脫出來，提高脫油率，在已確定最佳反應(yīng)溫度及反應(yīng)時(shí)間的條件下，改變洗脫液與含油污泥的液固質(zhì)量比，進(jìn)行液固質(zhì)量比的單因素試驗(yàn)，繼續(xù)研究液固質(zhì)量比對脫油效果的影響。

試驗(yàn)在最佳反應(yīng)溫度下的恒溫水浴中，攪拌最佳反應(yīng)時(shí)間，洗脫液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)選為2%，分別計(jì)算液固質(zhì)量比為4:1，5:1，6:1，7:1，8:1，9:1，10:1時(shí)的殘油率，以確定最佳液固質(zhì)量比。

1.4 洗脫液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

在已確定其他影響因素的條件下，為了獲得更好的脫油效果，確定不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下洗脫液的脫油效果，制定最佳實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行洗脫液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的單因素試驗(yàn)。

試驗(yàn)在最佳反應(yīng)溫度下的恒溫水浴中，按最佳液固質(zhì)量比，攪拌最佳反應(yīng)時(shí)間，洗脫液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%，1.5%，2%，3%，4%，5%，計(jì)算殘油率，確定最佳洗脫液質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 反應(yīng)溫度的影響結(jié)果

在洗脫液質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，液固質(zhì)量比7:1，攪拌時(shí)間35min的條件下，得到35，40，45，50，55，60，65，70，75，80℃時(shí)的殘油率如下圖1。

從圖1可以看出，隨著反應(yīng)溫度的升高，殘油率有逐漸降低的趨勢，在65℃時(shí)殘油率達(dá)到最低，為4.17%。這主要是因?yàn)闇囟壬?，原油粘度降低，熱膨脹使得油膜粘附能力減弱，且隨著溫度的升高油水密度差增大，洗脫出的油凝聚成油珠上浮，油水界面清晰、分層好。但之后隨著溫度升高，殘油率略有升高，這主要因?yàn)锳EO-9是非離子型表面活性劑，它的濁點(diǎn)在80℃左右，溫度超過濁點(diǎn)，親水基失去作用，整個(gè)表面活性劑分子不溶于水，更不會(huì)有相應(yīng)的乳化等表面活性的作用。而且考慮到溫度越高耗能越多，水分蒸發(fā)的也比較快，所以選擇洗滌含油污泥的反應(yīng)溫度為65℃，此最為經(jīng)濟(jì)可行。

圖1 反應(yīng)溫度對殘油率影響的比較

2.2 反應(yīng)時(shí)間的影響結(jié)果

在洗脫液質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，液固質(zhì)量比7:1，反應(yīng)溫度65℃的條件下，得到攪拌時(shí)間15，25，35，45，55，65min時(shí)的殘油率如下圖2。

圖2 反應(yīng)時(shí)間對殘油率影響的比較

從圖2中的結(jié)果可知最佳攪拌時(shí)間為45min，殘油率為3.51%，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間少于45min時(shí)，殘油率隨反應(yīng)時(shí)間的增加而減少，但當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過45min后，殘油率隨反應(yīng)時(shí)間的增加而增加。這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)間延長時(shí)容易形成水包油(O/W)型乳狀液，妨礙了油水進(jìn)一步分離。

2.3 液固質(zhì)量比的影響結(jié)果

在洗脫液質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，反應(yīng)溫度65℃，攪拌時(shí)間45min的條件下，液固質(zhì)量比為4:1，5:1，6:1，7:1，8:1，9:1，10:1時(shí)的殘油率如下圖3。

圖3 液固質(zhì)量比對殘油率影響的比較

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著液固比的增加，殘油率先下降，到達(dá)6:1時(shí)殘油率最低，為3.3%，此時(shí)洗滌效果最好，然后逐漸上升。洗脫液濃度增加脫油效果下降，這說明洗脫液濃度已達(dá)到飽和。故最佳液固比為6:1。

2.4 洗脫液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響結(jié)果

在反應(yīng)溫度65℃，攪拌時(shí)間45min，液固質(zhì)量比6:1的條件下，質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%，1.5%，2%，3%，4%，5%時(shí)的殘油率如下圖4。

圖4 洗脫液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對殘油率影響的比較

從圖4中可以看出，隨著洗脫液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，殘油率先是逐漸下降，到達(dá)3%時(shí)殘油率最低，為2.95%，此時(shí)洗滌效果最佳，然后再逐漸上升。這是因?yàn)楫?dāng)洗脫液質(zhì)量分?jǐn)?shù)低時(shí)發(fā)生吸附，當(dāng)洗脫液的濃度接近臨界膠束濃度時(shí)，溶液中出現(xiàn)膠束，隨著洗脫液濃度的進(jìn)一步增加，膠束大量形成，溶液中單個(gè)表面活性劑分子濃度下降，導(dǎo)致脫油效果下降。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)所用含油污泥外觀呈黑色，粘稠，油含量較高，約為62.90%，具有很高的回收利用價(jià)值。在最佳洗脫配方即六種表面活性劑CMC、AEO-9、碳酸鈉、LAS、STPP、偏硅酸鈉的質(zhì)量比為1:3:15:15:25:11時(shí)洗滌含油污泥，得到反應(yīng)溫度為65℃，攪拌時(shí)間為45min，洗脫液與含油污泥的液固質(zhì)量比為6：1，洗脫液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，殘油率最低，可達(dá)到2.95%。

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(本文文獻(xiàn)格式：葉麗麗，王 磊.反應(yīng)條件對含油污泥殘油率的影響[J].山東化工，2016，45(02)：125-126.)

2015-12-07

葉麗麗(1989—)，女，助理工程師，碩士，本科畢業(yè)于東北石油大學(xué)，師從荊國林教授，研究方向含油污泥處理，現(xiàn)主要從事給排水設(shè)計(jì)工作。

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