CN103739137A - 油田污油的无害化处理回收方法及装置 - Google Patents

油田污油的无害化处理回收方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明的油田污油的无害化处理回收方法及装置涉及一种石油工业领域的污油回收工艺,包括如下步骤:氧化降解、沉降分离、水洗、破乳脱水等工艺步骤,其装置包括污油氧化池、污油沉淀池、加热炉,污油洗涤罐和热化学脱水器。本发明的油田污油的无害化处理回收方法及装置,结合与利用油田传统处理工艺和设备条件,具有区别与其他工艺技术的突出优势,其投资低、可实现性强、整个工艺不受负荷冲击,可根据含油污泥处理的具体要求自由调整单元处理工艺参数,有一定的适应能力;其工艺简单、操作管理方便,日常运转费用低;系统运转稳定,回收原油和处理后固相杂质稳定达标;系统采用自动与手动结合方式控制,便于连续化规模化生产。

Description

油田污油的无害化处理回收方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种石油工业领域的污油回收方法,尤其涉及一种油田污油的无害化处理回收方法及装置。
背景技术
[0002] 污油主要来源于石油的开采、集输及含油污水处理等加工过程中,如落地污油及压裂返排液、清罐污油、污水处理等产生的污油等,其成分十分复杂,一般由水、油、固体颗粒三相复合乳液或粘附原油的悬浮固体组成,是十分稳定的泥浆状悬浮乳液体系。随着三次采油大面积推广,各种化学剂的加入,特别是有机超高分子量聚合物的加入使得油水及固体颗粒乳化体系粘度较大,且乳化充分难以沉降分离。同时由于含油污泥中硫化物和菌体的存在,使得原油组分并聚能力大大降低,难以形成连续相,在系统运行的动态环境下,极易分散至水相中形成悬浮状态,特别是以硫化亚铁为代表的硫化物的存在,给此部分污油的回收带来极大的困难。污油的上述特点及其复杂的组成使其粘度高、流动性差,油、水及杂质分离十分困难。如直接排放,不仅造成了极大的资源浪费,还将造成巨大的环保问题。
[0003] 基于上述事实,国内外主要采用的回收方式有填埋法、焚烧法、热解析法、溶剂萃取法、生物降解法、热化学洗涤法、机械离心法等。这些方法虽能在一定程度上解决部分污油的回收问题,但仍存在着很多不足,给实际的生产应用带来很多弊端。例如:填埋法造成大量的土地资源浪费,且容易造成地下水污染;焚烧法耗能大、易产生二次污染,油资源也没得到回收利用;热解析法设备成本高,工艺复杂,并且容易产生二次污染;生物降解法处理工艺周期太长,据报导需要历时40天左右才能将97%的石油烃生物降解,同样会造成石油资源没有得到充分的回收利用;溶剂萃取法存在流程长,工艺复杂,处理费用高的问题,而且只对含难降解有机物量 大的含油污泥适用;机械离心法对于含油高、污染严重的含油污泥的油回收率低,投资成本大,设备能力有限。热化学洗涤法流程长,因污油性质的不稳定性,致使工艺过程波动频繁,设备适应性差。
[0004] 综上所述,传统的各种技术均存在弊端,所以这些方法均未能在国内油田有效地大面积普及。因此探究污油处理技术的关键是要找到一种适合我国油田污油特点的回收技术,寻求出一种高效且实用的污油的处理及回收方法。
发明内容
[0005] 本发明针对上述现有技术的不足,提供了一种油田污油的无害化处理及回收方法。
[0006] 本发明的油田污油的无害化处理回收方法,包括如下步骤:
a、氧化降解:将污油的油水比例调整为1:3~5的乳化液,加入1.5~3倍体积的氧化剂,充分混合,反应温度控制在45°C~65°C,恒温2~3小时;
b、沉降分离:将a步骤的反应液在温度不低于55°C的条件下,恒温静置I~2小时,排除固体沉降物及游离水;
C、水洗:将b步骤中去除固体沉降物及游离水的氧化降解污油在不低于60°C的容器中,以3~10倍的水量相逆向喷淋接触,去除无机盐及进一步清除小粒度固体杂质;
d、破乳脱水:将c步骤中制得的水洗油中加入破乳剂达到含量为80~lOOppm,控制温度为不低于60°C,动态接触时间为0.5~4小时;该油的含水率不大于0.5%,即为合格的回收原油。
[0007] 作为本发明的进一步改进,氧化剂是根据污油体系的性质来确定的,在酸性条件下选用高铁酸钾、或过氧乙酸、或双氧水、或二氧化氯、或过硫酸盐、或次氯酸的水溶液作为氧化剂,其浓度为5~35% ;在碱性或中性条件下选用次氯酸盐、或过碳酸盐、或过硼酸盐的水溶液作为氧化剂,其浓度为5~35%。
[0008] 作为本发明的进一步改进,水洗过程是在一罐中进行,氧化降解分离后的污油从底部喷入、洗涤水从中部喷淋,洗涤后的原油浮至液面上部、从溢流口产出,罐中温度控制在60°C以上,为连续洗涤过程。
[0009] 作为本发明的进一步改进,所述的破乳剂是聚醚类破乳剂与聚氧化乙烯混合物在醇水溶液的作用下进行热化学破乳脱水。
[0010] 作为本发明的进一步改进,所述的破乳剂是由下列组份按质量百分含量制成:聚醚类破乳剂20~60%、聚氧化乙烯I~3 %、甲醇10-20%、余量为水。
[0011] 作为本发明的进一步改进,聚醚破乳剂是十八烷基醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚或聚氧乙烯聚氧丙烯酚胺树脂醚中的任意一种或复合使用。
[0012] 本发明的油田污油的无害化处理回收装置,包括污油氧化池、污油沉淀池、加热炉,污油洗涤罐和热化学脱水器构成,污油氧化池的分别设有污油入口 A、氧化剂入口 B和循环水入口 C,其污油氧化池的顶部出口管路依次连接污油沉淀池中部入口、污油沉淀池的顶部出口连接至污油洗涤罐的下部、污油洗涤罐的上部有加热炉的热水入口、顶部出口连接至热化学脱水器的中部入口、热化学脱水器的中部有破乳剂入口 L、顶部有成品油出口K;废水回收管路是污油氧化池的底部、污油沉淀池的底部、污油洗涤罐的底部和热化学脱水器的底部的各管路均连接至污水沉降罐的下部,污水沉降罐的底部出口连接浙水池、上部出口连接至加热炉的入口、氧化剂罐的入口 E和污油氧化池的上部入口 C。
[0013] 作为本发明的进一步改进,在氧化剂罐的中部设有氧化剂入口 D,顶部循环水入口
E、底部有氧化剂出口 B’。
[0014] 作为本发明的进一步改进,在破乳剂罐的上部有破乳剂入口 F、底部有连接热化学脱水器的出口 G。
[0015] 作为本发明的进一步改进,在浙水池有废水入口 H、废固料排出口 I和连接至污水沉降罐的废水回收口 J。
[0016] 本发明的油田污油的无害化处理及回收方法,是针对目前油田废弃污油的来源和特点,并结合与利用油田传统处理工艺和设备条件,具有区别与其他工艺技术的突出优势,其投资低、可实现性强、整个工艺不受负荷冲击,可根据含油污泥处理的具体要求自由调整单元处理工艺参数,有一定的适应能力;其工艺简单、操作管理方便,日常运转费用低;系统运转稳定,回收原油和处理后固相杂质稳定达标;系统采用自动与手动结合方式控制,便于连续化规模化生产。附图说明
[0017] 图1为本发明的油田污油的无害化处理回收装置的结构示意图。
具体实施方式
[0018] 实施例1
本发明的油田污油的无害化处理回收方法,包括如下步骤:
a、氧化降解:将污油与水混合配成乳化液,其混合重量比为污油:水=1:3~5,加入
1.5~3倍体积的氧化剂,充分混合,反应温度控制在45°C~65°C,恒温2~3小时;
b、沉降分离:将a步骤制得的反应液在温度不低于55°C的条件下,恒温静置I~2小时,排除固体沉降物及游离水;
C、水洗:将b步骤中去除固体沉降物及游离水的氧化降解污油在不低于60°C的容器中,以3~10倍的水量相逆向喷淋接触,去除无机盐及进一步清除小粒度固体杂质;
d、破乳脱水:将c步骤中制得的水洗油中加入破乳剂达到含量为80~lOOppm,控制温度为不低于60°C,动态接触时间为0.5~4小时;该油的含水率不大于0.5%,即为合格的回收原油。
[0019] 实施例2
本发明的油田污油的无害化处理回收方法,包括如下步骤:
a、氧化降解:将污油与水按I: 4的重量比调成乳化液,用PH试纸测其酸碱度,如果是酸性的加入20%的高铁酸钾作为氧化剂、如果碱性或中性,加入10%的次氯酸钠、或30%的过碳酸钾作为氧化剂,氧化剂的加入量按`混合乳液中硫化物及聚合物总含量的2倍加入,加完氧化剂的水与污油体系经充分搅拌均质,氧化过程温度控制不低于55°C,当污油体系中硫化物含量小于2 mg/1、聚合物含量小于20mg/l,视为氧化降解反应结束;污油中硫化物含量采用HG/T3532-2003的方法测定;污油中聚合物含量采用次氯酸钠氧化法(浊度法)测定分析;
b、沉降分离:将a步骤的反应液在温度不低于55°C的条件下,恒温静置I~2小时,排除固体沉降物及游离水;因经充分氧化降解的水与污油体系,粘度已大大降低,乳化强度也得到了有效的破坏,同时由于硫化物的降解消除,使得粘附原油的悬浮固体也得到了充分消除,原油的并聚能力得到显著的增加,极易形成连续相,从水中分离出来。经自然沉降,使得泥土、沙石等固体颗粒沉淀至沉淀池下部,原油上浮至沉淀池上部;
C、水洗:将b步骤中去除固体沉降物及游离水的氧化降解污油在不低于60°C的容器中,以3~10倍的水量相逆向喷淋接触,去除无机盐及进一步清除小粒度固体杂质;洗涤过程是在连续化状态下进行,即上一级的污油从洗涤罐中下部喷入,洗涤水从洗涤罐中上部喷入,经充分洗涤的污油上浮至洗涤罐最上部,除含有少量的水分外基本不含其他固体杂质,通过溢流管线转入下一步污油的热化学破乳脱水工序;
d、破乳脱水:将c步骤中制得的水洗油中加入破乳剂达到含量为80~lOOppm,控制温度为70°C,动态接触时间为0.5~3小时;,该油的含水率不大于0.5%,即为合格的回收原油;
e、废水处理:氧化降解、沉降分离、热水洗涤、热化学破乳脱水等过程产生的废水,泵入污水沉降罐,经沉降处理后的废水,大部分循环套用作为本工艺用水使用,剩余的少部分直接参入油田联合站的污水系统处理;
F、废水处理产生的废固,已基本不含石油烃类有害物。经浙水池除去水分,自然干燥后将水分控制在10%以下,填埋处理。
[0020] 本发明的氧化降解过程中,氧化剂的加入,是根据污油体系的性质来确定,在酸性介质条件下选用高铁酸钾、过氧乙酸、双氧水、二氧化氯、过硫酸盐、次氯酸中的一种或几种混配与水混合形成水溶液,其混合液的质量百分浓度为5~35% ;在碱性或中性介质条件下选用次氯酸盐(如次氯酸钠、次氯酸钙)、过碳酸盐(如过碳酸钠、过碳酸钾)、过硼酸盐(如过硼酸钠、过硼酸钾)中的一种或几种混配与水混合形成水溶液,其混合液的质量百分浓度为5~35%。上述氧化剂混合使用时,其复合比例任意。
[0021] 破乳剂是聚醚类破乳剂与聚氧化乙烯混合物在醇水溶液的作用下进行热化学破乳脱水,破乳剂的主要作用油相破乳脱水,是由下列组份按质量百分含量制成:聚醚类破乳剂20~60%、聚氧化乙烯I~3%、甲醇10-20%、余量为水。聚氧化乙烯(PEO)的主要作用为水相净水除油。
[0022] 聚醚破乳剂是SP169 (化学名称:十八烷基醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚)、PFA8311 (化学名称:聚氧乙烯聚氧丙烯酚胺树脂醚)任意一种或复合使用,其复合比例任意。其优选配比为:十八烷基醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚O~20份、聚氧乙烯聚氧丙烯酚胺树脂醚20~40份。
[0023] 本发明的油田污油的无害化处理回收装置,包括污油氧化池1、污油沉淀池2、加热炉3,污油洗涤罐4和热化学脱水器5构成,污油氧化池I的分别设有污油入口 A、氧化剂入口 B和循环水入口 C,污油处理流程为:污油氧化池I的顶部出口管路依次连接污油沉淀池2中部入口、污油沉淀池2的顶部出口连接至污油洗涤罐4的下部、污油洗涤罐4的上部有加热炉3的热水入口、顶部出口连接至热化学脱水器5的中部入口、热化学脱水器5的中部有破乳剂入口 L、顶部有成品油出口 K ;废水回收管路是污油氧化池I的底部、污油沉淀池2的底部、污油洗涤罐4的底部和热化学脱水器5的底部的各管路均连接至污水沉降罐6的下部,污水沉降罐6的底部出口连接浙水池7、上部出口连接至加热炉3的入口、氧化剂罐8的入口 E和污油氧化池I的上部入口 C。氧化剂罐8的中部设有氧化剂入口 D,顶部循环水入口 E、底部有氧化剂出口 B’ ;破乳剂罐9的上部有破乳剂入口 F、底部有连接热化学脱水器5的出口 G ;浙水池7有废水入口 H、废固料排出口 I和连接至污水沉降罐6的废水回收口 J。
[0024] 本油田污油无害化处理回收装置的具体实施方法如下:
在污油氧化池I中通过污油泵10泵入预回收污油,同时通过污水循环泵11泵入适量的水,通过氧化剂药剂泵12,将氧化剂罐8内溶解好的化学氧化剂一并加入,在乳化循环泵13的充分乳化下,氧化降解去除污油中影响油水分离的聚合物、硫化物等杂质;
经充分氧化降解的水与污油乳化液通过污油氧化池I与污油沉淀池2的连通管线,将乳化后的乳化液转入污油沉淀池2。经自然沉降,使得固体颗粒及大部分水沉淀至污油沉淀2池下部,油相上浮至污油沉淀池2上部;
通过转油泵14将污油沉淀池2上部经过沉淀后的污油转入污油洗涤罐4中下部,同时污水循环泵11将污水泵入加热炉3,将经过加热炉3加热的水从污油洗涤罐4中上部喷射泵入,使得污油与水进行逆流接触,经充分洗涤的污油上浮至污油洗涤罐4最上部,除含有少量的水分外基本不含其他固体杂质,通过溢流管线转入热化学脱水器5 ;
通过破乳剂药剂泵15向热化学脱水器5定量加入破乳剂。与污油洗涤罐4转入的油相经充分混合后,在热化学脱水器5中进行破乳脱水,脱水合格后的油直接参汇入油田联合站的集输系统进行混输;
污油氧化池1、污油沉淀池2、污油洗涤罐4、热化学脱水器5等设备处理过程产生的废水,通过污水泵16泵入污水沉降罐6,经沉降处理后的废水,大部分循环套用作为本装置工艺用水使用,剩余的少部分直接参入油田联合站的污水系统处理;
污水沉降罐6底部产生的废固,已基本不含石油烃类有害物,经浙水池7除去水分,自然干燥后填埋处理。浙水池7底部产生的废水通过污水泵16泵入污水沉降罐6循环套用;油田污油无害化处理回收装置的热源由加热炉3提供,通废水循环方式进行热量的传递。
[0025] 本发明的油田污油的无害化处理回收方法,针对落地污油及压裂返排液、清罐污油、污水处理等产生的油田污油,经污油氧化池氧化降解去除污油中的硫化物、聚合物、表面活性剂类物质等。使得污油体系粘度大大降低及水、油、固体颗粒三相复合乳化状态破坏,从而使原油较为容易的从乳化体系中分离出来,经污油沉淀池沉淀处理,分离出来的污油经污油洗涤罐洗涤及热化学脱水器破乳脱水,得到合格的原油直接参入油田联合站的集输系统。废水经污水沉降罐沉降去除固体沉淀大部分循环套用,少部分直接参入油田联合站的污水系统处理。沉淀下来的固体经浙水池分离出的固体,已基本不含石油烃类有害物,经干燥后填埋处理,不会对地下水 体系造成污染。
[0026] 本技术与大庆油田采油二厂离心技术处理数据对比:
Figure CN103739137AD00091
通过在大庆油田采油二厂应用本发明进行污油处理的结果显示:原始污油含水40~80%、含油20~40%、含杂质2~20% ;成品油含油大于99.4%、含水小于0.5%、含杂质小于
0.1% ;外排污泥含水小于10%、含油0.2%~1%、含杂质大于90% ;外排污水含油小于200ppm、含悬浮物小于50mg/l、硫化物未检出。
[0027] 通过上述数据分析本技术明显优于离心技术处理结果,不但处理后的污泥含油低,且处理回收后的原油含水、含杂质均符合原油外输标准,这可以有效防止回收油对目前油田集输脱水系统的冲击。

Claims (10)

1.油田污油的无害化处理及回收方法,包括如下步骤: a、氧化降解:将污油的油水比例调整为1:3~5的乳化液,加入1.5~3倍体积的氧化剂,充分混合,反应温度控制在45°C~65°C,恒温2~3小时; b、沉降分离:将a步骤制得的反应液在温度不低于55°C的条件下,恒温静置1~2小时,排除固体沉降物及游离水; C、水洗:将b步骤中去除固体沉降物及游离水的氧化降解污油在不低于60°C的容器中,以3~10倍的水量相逆向喷淋接触,去除无机盐及进一步清除小粒度固体杂质; d、破乳脱水:将c步骤中制得的水洗油中加入破乳剂达到含量为80~lOOppm,控制温度为不低于60°C,动态接触时间为0.5~4小时,该油的含水率不大于0.5%,即为合格的回收原油。
2.如权利要求1所述的油田污油的无害化处理及回收方法,其特征在于氧化剂是根据污油体系的性质来确定的,在酸性条件下选用高铁酸钾、或过氧乙酸、或双氧水、或二氧化氯、或过硫酸盐、或次氯酸的水溶液作为氧化剂,其浓度为5~35% ;在碱性或中性条件下选用次氯酸盐、或过碳酸盐、或过硼酸盐的水溶液作为氧化剂,其浓度为5~35%。
3.如权利要求1所述的油田污油的无害化处理及回收方法,其特征在于水洗过程是在一罐中进行,氧化降解分离后的污油从底部喷入、洗涤水从中部喷淋,洗涤后的原油浮至液面上部、从溢流口产出,罐中温度控制在60°C以上,为连续洗涤过程。
4.如权利要求1所述的油田污油的无害化处理及回收方法,其特征在于破乳剂是聚醚类破乳剂与聚氧化乙烯混合物在醇水溶液的作用下进行热化学破乳脱水。
5.如权利要求4所述的油田污油的无害化处理及回收方法,其特征在于破乳剂是由下列组份按质量百分含量制成:聚醚类破乳剂20~60%、聚氧化乙烯I~3%、甲醇10-20%、余量为水。
6.如权利要求4或5所述的油田污油的无害化处理及回收方法,其特征在于聚醚破乳剂是十八烷基醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚或聚氧乙烯聚氧丙烯酚胺树脂醚中的任意一种或复合使用。
7.油田污油的无害化处理及回收装置,包括污油氧化池(I)、污油沉淀池(2)、加热炉(3),污油洗涤罐(4)和热化学脱水器(5)构成,其特征在于污油氧化池(I)的分别设有污油入口 A、氧化剂入口 B和循环水入口 C,其污油氧化池(I)的顶部出口管路依次连接污油沉淀池(2)中部入口、污油沉淀池(2)的顶部出口连接至污油洗涤罐(4)的下部、污油洗涤罐(4)的上部有加热炉(3)的热水入口、顶部出口连接至热化学脱水器(5)的中部入口、热化学脱水器(5)的中部有破乳剂入口 L、顶部有成品油出口 K ;废水回收管路是污油氧化池(I)的底部、污油沉淀池(2)的底部、污油洗涤罐(4)的底部和热化学脱水器(5)的底部的各管路均连接至污水沉降罐(6)的下部,污水沉降罐(6)的底部出口连接浙水池(7)、上部出口连接至加热炉(3)的入口、氧化剂罐(8)的入口 E和污油氧化池(I)的上部入口 C。
8.如权利要求7所述的油田污油的无害化处理及回收装置,其特征在于氧化剂罐(8)的中部设有氧化剂入口 D,顶部循环水入口 E、底部有氧化剂出口 B’。
9.如权利要求7所述的油田污油的无害化处理及回收装置,其特征在于破乳剂罐(9)的上部有破乳剂入口 F、底部有连接热化学脱水器(5)的出口 G。
10.如权利要求7或8或9所述的油田污油的无害化处理及回收装置,其特征在于浙水池 (7)有废水入口 H、废固料排出口 I和连接至污水沉降罐(6)的废水回收口 J。
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