CN102350431B - 从含原油废弃物中分离有机物油份的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油化工领域，涉及从含原油废弃物中分离有机物油份的方法。所述方法包括以下步骤：向含原油废弃物中添加选自活性炭、碳化硅和铁粉的微波吸收物质，并混合均匀，所述微波吸收物质的添加量为含原油废弃物重量的1重量％至5重量％；2)将由步骤1)得到的混合物放入微波设备的谐振腔体中，用功率为0.5kW至15kW的微波处理1分钟至10分钟；其中，所述待处理的含原油废弃物中，油份含量为1重量％至50重量％，水份含量为1重量％至50重量％。该方法可达到99％的油份脱除率，且操作简单、能量利用率高，可以实现含油废弃物的无害化与资源化处理，具有很大的环境和社会经济效益。

Description

从含原油废弃物中分离有机物油份的方法

技术领域

本发明属于石油化工领域，涉及从含原油废弃物中分离有机物的方法，特别涉及微波处理含原油废弃物的方法。

背景技术

含油废弃物是指在原油开采、集输、炼制等过程中产生的大量含油固体废弃物。据估计，我国年产油田含油废弃物超过300万吨，仅大庆、胜利、辽河三大油田每年产出的含油废弃物就达200万吨以上。

含油废弃物是一种组份复杂的棕黑色粘稠状物质，主要由水、泥沙和原油三部分组成，所述泥沙可以为土壤、沙子或两者的混合物。水、原油和泥沙呈现一种非常稳定的悬浮乳化状态，其中石油类物质含量很高，可达10重量％至50重量％，具有很高的回收利用价值。另一方面由于含原油废弃物的主要污染物是石油，不经处理直接排放会对人体健康和生态系统造成损害。

含油废弃物处理原则为：减量化、无害化和资源化。由于含原油废弃物存在化学成分复杂、含水量高且水油之间乳化充分、粘度大、固相难以彻底降解等特点，使得其处理难度巨大。

CN2464460公开了一种落地含油废弃物处理器，该设备主体为一箱体，箱体内设有搅拌器、加热板和刮油器。在含原油废弃物中注入水后，在加热过程中进行搅拌，油水分离后采用刮油器，将经过初步分离出的油刮到集油器里输送到下一级处理器进行分离。但该专利并没有对处理效果进行描述。

2007年公开的CN 101041541A为一种对清罐含油废弃物进行处理的工艺。该方法首先提供离心分离，然后对离心分离出来的油品、污水和泥沙再分别进行萃取、处理达标排放和焚烧、生物降解或用作加工型煤粘结剂。但该方法过程复杂，且萃取和离心分离过程中所需温度为60℃至70℃，能量消耗较高。对固体产物的焚烧或制作煤粘结剂同样存在二次污染问题。

CN 1669960A公开了一种稠油含油废弃物的处理方法，采用稀释剥离剂，依靠搅拌以及机械方法进行强制分离，本方法按照1∶1∶1的方式加入水、化学剥离剂和含原油废弃物，并未述及化学剥离剂的分离方法及其对分离后的固体和液体产物的影响。

CN 101838094A公开了一种利用微波将含油废弃物加热到200℃至900℃，从而热解生成油气进行回收的方法。但该方法首先需要对样品进行脱水干燥处理，再进行脱油处理，并且脱油处理的时间长(加热时间为4小时)、效率较低，油品回收率不高(回收油率小于66％)。另外，该文献处理的废弃物是油田炼化生产与污水处理系统产生的含油污泥废弃物。

此外CN 1488591A、CN1526797A、CN1765781A、CN1178777A以及US4990237所用工艺均存在工艺流程复杂、能耗高、操作条件苛刻或含油废弃物处理不够彻底等方面的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速、高效、低成本的含原油废弃物处理方法。

本发明提供了一种从含原油废弃物中分离有机物油份的方法，所述方法包括以下步骤：

1)向含原油废弃物中添加选自活性炭、碳化硅和铁粉的微波吸收物质，并混合均匀，所述微波吸收物质的添加量为含原油废弃物重量的1重量％至5重量％；

2)将由步骤1)得到的混合物放入微波设备的谐振腔体中，用功率为0.5kW至15kW微波处理1分钟至10分钟；

其中，所述待处理的含原油废弃物中，油份含量为1重量％至50重量％，水份含量为1重量％至50重量％。

在本发明的方法中，所述的微波设备的谐振腔体为单模谐振腔或多模谐振腔。

在本发明的方法中，所述微波吸收物质的添加量优选为含原油废弃物重量的3重量％至5重量％。

在本发明的方法中，在步骤2)中优选用微波功率处理2分钟至8分钟。

在本发明的方法中，所述待处理的含原油废弃物中水份含量优选为5重量％至50重量％，更优选为10重量％至50重量％。

在本发明的一个实施方式中，所述含原油废弃物为含有30％原油且水分含量为41重量％的罐底含原油废弃物，所述微波吸收物质为活性炭，所述谐振腔体为多模微波腔体，所述微波的功率为1kW，微波处理时间为8分钟。

在本发明的另一个实施方式中，所述含原油废弃物为含有25％原油且水分含量为48.5重量％的含原油废弃物，所述谐振腔体为多模微波腔体，所述微波的功率为1kW，微波处理时间为6分钟。

在本发明的另一个实施方式中，所述含原油废弃物为含有10％原油且水分含量为10重量％的含油样品，所述谐振腔体为单模微波腔体，所述微波功率为0.8kW至8kW，微波处理时间为1分钟。

本发明充分利用微波的选择性、体积性以及瞬时性加热与添加少量的微波吸收物质相结合的特点，令人惊讶地获得了高效快速分离油分的效果(加热几分钟或者几秒钟即可获得99％的脱除率)，具有很高的经济价值和实际应用价值。

具体实施方式

在本发明之前，本发明人发现，与CN 101838094A不同，选择合适的微波条件下，采用微波处理含油钻屑，仅需要几分钟或者几秒钟即可获得99％的油分脱除率，可以达到快速高效地分离含油钻屑中的油分的效果。

例如，选定A油田油基钻井泥浆所产生的含油钻屑为研究对象，该含油污泥特点为：含油为C8～C18的烷烃，其油含量为18重量％，水含量为6重量％，密度1.7×10³kg/m³。将上述样品放置在反应器中，并将反应器放于微波单模或多模谐振腔中心位置进行微波加热，所用微波频率为2450MHz。经所述设备冷凝分离后，处理结果如表1：

表1：微波对含油钻屑的处理结果

然而，将上述方法用于原油含量较高的废弃物，则遇到了困难，无法达到预期的油脱除率。这是因为含油钻屑中的油是柴油以前的馏分(包括柴油)，沸点低；而原油的沸点范围很宽，原油的成分例如有沥青这种高沸点成分，从而增加了处理难度。

为此，本发明人进行了深入研究，发现，通过在含原油废弃物中添加少量的微波吸收物质，也可以达到快速高效地分离含原油废弃物中的油分的效果。

下面对本发明做进一步描述，但这种描述不作为对本发明的限定。

本发明专利的特点为充分将微波加热的特点与添加少量微波吸收物质相结合来分离含原油废弃物。

微波加热使介质材料自身损耗电场能而发热，具有加热快，效率高，加热均匀等特点，因此微波加热是一种十分安全的加热技术。

在本发明的利用微波从含原油废弃物中分离有机物油份的方法中，需要向含原油废弃物中添加活性炭、碳化硅或铁粉等微波吸收物质，并混合均匀。所述微波吸收物质的添加量为含原油废弃物重量的1重量％至5重量％，优选为含原油废弃物重量的3重量％至5重量％。

加入提高微波吸收物质，可以改善物料的介电性质，从而可提高本发明的加热效率。因此，可用于本发明的微波吸收物质包括但不限于活性炭、碳化硅和铁粉，其他所有能够提高微波吸收的且不与含原油废弃物反应的物质均可使用。当所述微波吸收物质的添加量低于1重量％时，难以起到对废弃物充分加热从而分离的效果；当所述微波吸收物质的添加量高于5重量％时，不会进一步提高加热和分离效果，因此，反而会造成不必要的浪费。

在对微波设备的谐振腔体中的混合物进行微波处理的步骤中，微波处理功率可以为0.5kW至15kW。其中，一般来说采用1kw左右的低功率即可起到很好的分离效果，从而与现有技术相比更加节能。

在对微波设备的谐振腔体中的混合物进行微波处理的步骤中，微波处理时间为1分钟至10分钟，优选2分钟至8分钟。本发明所用时间大大短于现有技术中利用微波分离含油废弃物所用的数小时的时间，从而大大提高了分离效率。

本发明的方法可用于处理油份含量为1重量％至50重量％，水份含量为1重量％至50重量％，优选水份含量为5重量％至50重量％，更优选10重量％至50重量％的含原油废弃物。即，可以对含水量较高的含有废弃物直接进行处理，而不用现有方法中预先脱水处理。

在本发明的方法中，所述的微波设备的谐振腔体为单模谐振腔或多模谐振腔。单模微波的优点是高密度微波，频率和功率的稳定性高，但操作相对复杂。对于在微波谐振腔中激起多种不同的谐振波的技术称多模微波技术，其缺点是低密度，频率杂乱和功率分布的不稳定性。

本发明实施例所用微波发生器(操作频率2.45GHz，可调功率0～15kW)，单模谐振腔体为内径90mm，长度为70mm的圆柱形腔体；多模谐振腔为长宽高分别为408×408×344mm的矩形腔体。

本发明中，采用ASTM D95标准方法测定样品水含量，将20g左右的样品与100ml的甲苯混合共沸后分离水与甲苯，从而测得水含量。采用如下所述的二氯甲烷萃取法测定样品油含量。

本发明中，油脱除率v计算方法如下：在反应前、后，称取反应器中的物质，用二氯甲烷采用索式抽提器萃取的方法测得原料和剩余物中的油的百分含量。

$v=\frac{a_1-a_2}{a_1}\×100\%$

其中，v为油脱除率(重量)，a₁为原料中的油重量百分含量，a₂为微波加热后剩余物质中的油的质量百分含量。

本发明所用微波频率可以为800MHz至3000MHz，但为了防止造成卫星通讯以及雷达的干扰，我国只允许用915MHz和2450MHz，因此本发明仅采用了2450MHz的微波进行实验。但根据本发明的原理可知，频率为800-3000MHz的微波在屏蔽条件下也是可以应用于本发明。

本发明中对含量百分数的表述，除了另外指明，均为重量百分比。

实施例1

选定A油田含有30重量％原油的罐底含原油废弃物，其水分含量为41重量％，在多模微波腔体中进行实验，当选用微波功率为1kW时，处理时间8分钟，样品质量120g时，油脱除率为3％。当加入5重量％活性炭作为微波吸收物质时，处理8分钟，原油脱除率可达97％。微波处理加热过程收集的不可凝气体中有C1-C4的烷烃生成，因此有热解反应发生，原油回收率为97％，但由于含水量较高，用于加热和蒸发水分的微波能较高。该实验结果如下表2所示：

表2对A油田罐底含原油废弃物处理结果

实施例2

选用B油田的含原油废弃物为处理对象，该样品中含水48.5重量％，含油25重量％。在多模微波谐振腔中，当选用微波功率为1kW加热该样品100g，加热时间6分钟时，原油脱除率为5％，当加入5重量％的活性炭、碳化硅或铁粉时，加热同样的时间，样品中原油的脱除率可达98％，剩余泥沙中油含量为0.5％，原油回收率97％，对气体样品进行色谱分析显示在加热过程中部分原油发生了热解反应，产生了C1到C4的气体组成，实验结果如下表3所示。

表3对B油田含原油的含原油废弃物处理结果

实施例3

通过将10重量％的原油、10重量％的水、和80重量％的来自A油田钻屑的固体(即将钻屑中的油和水脱除后的成分)混合均匀而制成含有10重量％原油的自制样品。将该自制样品在单模微波腔体中实验，分别采用0.8kW、5kW和8kW微波功率，加热时间60秒实验结果如下表4所示。

表4对自制含原油的样品处理结果

实施例4

通过将10重量％的原油、1重量％的水、和89重量％的来自A油田钻屑的固体(即将钻屑中的油和水脱除后的成分)混合均匀而制成含有10重量％原油的自制样品。将该自制样品在单模微波腔体中实验，分别采用1kW、5kW和8kW微波功率，加热时间60秒实验结果如下表5所示。

表5对自制含原油的样品处理结果

Claims (2)

1.一种从含原油废弃物中分离有机物油份的方法，所述方法包括以下步骤：

1)向含原油废弃物中添加活性炭作为微波吸收物质，并混合均匀，所述微波吸收物质的添加量为含原油废弃物重量的1重量%至5重量%；

2)将由步骤1)得到的混合物放入微波设备的谐振腔体中，用功率为1kW的微波处理8分钟；

其中所述含原油废弃物为含有30%原油且水分含量为41重量%的罐底含原油废弃物，所述谐振腔体为多模微波腔体。

2.一种从含原油废弃物中分离有机物油份的方法，所述方法包括以下步骤：

1)向含原油废弃物中添加选自活性炭、碳化硅和铁粉的微波吸收物质，并混合均匀，所述微波吸收物质的添加量为含原油废弃物重量的1重量%至5重量%；

2)将由步骤1)得到的混合物放入微波设备的谐振腔体中，用功率为1kW的微波处理6分钟；

其中所述含原油废弃物为含有25%原油且水分含量为48.5重量%的含原油废弃物，所述谐振腔体为多模微波腔体。