CN104804762A - 原油罐机械清洗清污油破乳脱水回收原油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波辅助原油罐机械清洗清污油破乳脱水回收原油的方法。本发明利用超声波的声空化作用、机械振动效应以及热效应等来辅助破乳剂对原油清洗清污油进行破乳脱水，以达到回收原油的目的。破乳剂为两种市售常用油溶性破乳剂按照一定质量比复配而成。设定参数为：超声波频率为28KHz，超声波功率为40-120W，超声水浴温度为30-100℃，超声时间为1-25min，破乳剂用量为20-200μg·g^-1。经处理后，原油罐机械清洗清污油的脱水率可达98.1％，原油回收率达99.4％。与单纯破乳剂破乳脱水回收原油相比，脱水率和原油回收率分别提高47.3％、15.3％。

Description

原油罐机械清洗清污油破乳脱水回收原油的方法

技术领域

本发明涉及处理原油罐机械清洗清污油、油砂或其他领域产生的污油，尤其涉及一种适于处理高含油率、高含水率的原油罐机械清洗清污油的超声波辅助破乳法脱水的装置及方法。

背景技术

原油罐机械清洗清污油产生于储油罐机械清洗过程中，由油、水、泥三相构成，其中的胶质、沥青质是天然的乳化剂，使清洗污油乳化严重，流动性差，成分复杂，即含有原油开采过程中各种添加剂，又含有苯系物等有毒有害物质，因此具有恶臭气味。长期存放，其中的酸性物质会腐蚀储油罐，减小储油罐的有效容积，缩短使用寿命。若不加处理直接排放，不仅污染环境，还造成浪费。根据《国家清洁生产促进法》等相关规定，必须对其进行无害化处理。

因此，对原油罐机械清洗清污油进行无害化、资源化处理成为必然的发展趋势。目前，对原油罐机械清洗污油的处理方法主要有：热化学洗涤法、溶剂萃取法、超声波辐射法、微波辐射法、生物处理法等。李一川等(李一川,王栋,王宇,等.热化学清洗法洗涤油泥—回收石油的工艺条件研究[J].环境污染与防治,2008,03(0):39-42.)对以上各种方法做了对比，并认为超声波具有无污染、物排放、能耗低、原油回收率高的优点。

超声波方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，会产生声空化现象，能促进破乳剂的破乳效果。超声波辐射产生的高温高压可以有效降低清洗污油的粘度，减小油水界面的表面张力。随着温度的升高，分子热效应增强，油、水分子运动加快，油滴之间相互碰撞的次数增加，使水从油中剥离出来，脱水率增加；同时温度的升高加强了声空化作用和空穴效应，加快了破乳剂的破乳作用，从而提高了脱水率和原油回收率。而超声辐射产生的动效应有利于产生涡旋，起到搅拌作用，有利于破乳剂分散。

总之，超声波一方面可减小油层厚度，加速整个污油清洗系统的液一固传质过程；另一方面，可以使得乳化污油进行强烈湍动，产生很多旋涡，增加搅拌作用，促进油水珠的有效碰撞，加快沉降速率。

超声辐射法处理含油污泥已取得显著成就，原油机械清洗清污油与含油污泥性质相似，超声波辐射法可有效促进原油机械清洗清污油破乳脱水。

申请号为US484271A的美国专利和申请号为的CN201010514047.1中国专利分别采用萃取氧化法和超声波强化超临界萃取含油污泥，成功实现对含油污泥的油水分离。前者用萃取剂除去烃类物质，剩余的残渣进行氧化处理，而后者则在超声波辐射下降低了萃取压力和温度，缩短了萃取时间，提高了萃取率，但这两项专利均需萃取剂，而萃取剂价格昂贵，处理过程存在损失，费用较高。

申请号为CN201110054520.7的中国专利，采用超声波化学协同电化学连续处理油田污水，此方法避免传统的电化学电解的阴极结垢造成电解过程不连续，保证出水水质的稳定，降低水处理费用，但对于乳化严重的污油难以处理。

发明内容

本发明的目的在于：针对以上技术存在的不足之处，提出一种经济可行、性能可靠、处理效率高的原油机械清洗清污油处理方法。由于单一的破乳剂破乳脱水法不能有效地破坏油水界面，降低表面张力，实现油水分离，所以采用超声波辐射辅助破乳剂对原油罐机械清洗清污油进行破乳脱水回收原油。

本发明适用的清污油(本发明中清污油、污油、清洗污油为同一含义)指标如下：

清污油参数：水含量：10％-50％，油含量：15％-70％，其余为固体物质。

在本发明的实施例中，所述清污油为中石化某炼厂原油罐机械清洗清污油，油含量为59.6％，水含量为39.2％，其余为固体物质。

本发明经筛选，破乳剂及超声参数如下：

破乳剂参数：20-200μg·g^-1(相对于清污油的用量)

超声参数：超声波频率：20KHz-30KHz，优选28KHz；超声波功率：40-120W，优选50-100W；超声水浴温度：30-100℃，优选60-90℃；超声时间：1-25min，优选1-20min。

所述破乳剂选自阿克苏·诺贝尔公司，型号为DRC-168和DRI-9030的油溶性破乳剂，两种破乳剂的质量比为0.5-4:1，优选质量比为0.5:1、1:1、2:1、3:1或4:1进行复配，更优选质量比为3:1。此外，所述破乳剂亦可选自阿克苏·诺贝尔公司型号为DRI-9037、DRI-9026、DRC-232和DRA-22中的一种或两种以上。

本发明的超声波辅助原油罐机械清洗清污油破乳脱水回收原油的方法，基本步骤包括：

(1)取一定质量的清洗污油在60--90℃水浴中加热5-15min(最优为7min)，优选70℃。

(2)向清洗污油中加入去离子水和一定质量的破乳剂，机械搅拌使其混合均匀，其中清洗污油与去离子水质量比为分别为1:1-3，优选1:2；破乳剂参数：20-200μg·g^-1(相对于清洗污油的质量)，优选50-70μg·g^-1。

(3)设定超声波参数，使污油在超声波辐射下破乳，超声参数如上所述。

(4)将破乳后的清洗污油在烘箱里沉降，油水分层，回收原油。

其中，步骤(2)和步骤(3)能有效地降低清洗污油的界面张力，破坏包围水珠的油层，改善破乳效果，提高了清洗污油的脱水率和原油回收率。单纯的破乳剂对清洗污油的破乳能力有限，脱水率和原油回收率不高，而步骤(3)中的超声波辐射能有效地产生振动效应和声空化效应，有效地克服了单纯破乳剂破乳法的局限性，改善了破乳效果。

本发明采用超声波辐射来辅助破乳剂对原油罐机械清洗清污油进行破乳脱水，操作简单，处理彻底，成本费用低，脱水率和原油回收率较高。经本发明处理，使油含量为59.6％，水含量为39.2％，固含量为1.2％的原油罐机械清洗清污油脱水率达98.1％，原油回收率达99.4％，与单纯破乳剂破乳脱水回收原油相比，脱水率和原油回收率分别提高47.3％、15.3％，实现了对原油机械清洗清污油有效回收。

附图说明

图1为超声辅助原油罐机械清洗清污油破乳脱水回收原油的超声波发生器装置图。

图2为超声辅助原油罐机械清洗清污油破乳脱水回收原油的流程图。

具体实施方式

实施例1

以某炼厂的原油罐机械清洗清污油为例说明本发明具体实施例。清污油油含量为59.6％，水含量为39.2％，其余为固体物质。

取30g原油罐机械清洗清污油样品放于图1烧杯中，在水浴温度为80℃下，机械搅拌使样品混合均匀，分别向图1烧杯中加入60ml蒸馏水，50μg/g的破乳剂(阿克苏·诺贝尔公司，型号为DRC-168和DRI-9030的油溶性破乳剂按质量比为3:1复配而成)，在图1所示的超声波发生器中进行处理，选择超声频率为28KHz、超声功率分别为50、60、70、80、90和100W、超声时间为20min，经超声波辐射后放入烘箱沉降6h，取油层测其水含量、油含量、固含量，并计算脱水率、原油回收率，结果如表1。

具体流程按图2所示，蒸馏水、破乳剂和清洗清污油在原样罐中混合后(清洗污油与去离子水质量比为分别为1:2；破乳剂参数：50μg·g^-1(相对于清洗污油的质量))，通过输入泵输入加热器中加热，加热后输入超声波发生器中进行超声处理(超声频率为28KHz、超声功率分别为50、60、70、80、90和100W、超声时间为20min)，超声处理完成后输入沉降6h分离罐进行油、水、泥的分离。

实施例2

取30g原油罐机械清洗清污油样品放于图1烧杯中，在水浴温度分别为50、60、70、80、90℃下，机械搅拌使样品混合均匀，分别向图1烧杯中加入60ml蒸馏水，50μg/g的破乳剂(阿克苏·诺贝尔公司，型号为DRC-168和DRI-9030的油溶性破乳剂按质量比为3:1复配而成)，在图1所示的超声波发生器中进行处理，选择超声频率为28KHz、超声功率为70W、超声时间为20min，经超声波辐射后放入烘箱沉降6h，取油层测其水含量、油含量、固含量，并计算脱水率、原油回收率，结果如表1。

实施例3

取30g原油罐机械清洗清污油样品放于图1烧杯中，在水浴温度分别为70℃下，机械搅拌使样品混合均匀，分别向图1烧杯中加入60ml蒸馏水，50μg/g的破乳剂(阿克苏·诺贝尔公司，型号为DRC-168和DRI-9030的油溶性破乳剂按质量比为3:1复配而成)，在图1所示的超声波发生器中进行处理，选择超声在频率为28KHz、超声功率为70W、超声时间分别为0、5、10、15、20min，经超声波辐射后放入烘箱沉降6h，取油层测其水含量、油含量、固含量，并计算脱水率、原油回收率，结果如表1。

实施例4

取30g原油罐机械清洗清污油样品放于图1烧杯中，在水浴温度为70℃下，机械搅拌使样品混合均匀，分别向图1烧杯中加入60ml蒸馏水，破乳剂(阿克苏·诺贝尔公司，型号为DRC-168和DRI-9030的油溶性破乳剂按质量比为3:1复配而成)分别为30、40、50、60、70μg/g，在图1所示的超声波发生器中进行处理，选择超声频率为28KHz、超声功率为70W、超声时间分别为15min，经超声波辐射后放入烘箱沉降6h，取油层测其水含量、油含量、固含量，并计算脱水率、原油回收率，结果如表1。

以上案例结果如表1所示，其中，水含量：回流法(GB/T260-1977)；固含量：索氏提取法测定(溶剂为甲苯)；油含量：由差减法计算可得。

分别定义油泥脱水率η(％)、原油回收率R(％)如下：

$\mathrm{\η}=\frac{M_1{C}_1-M_2{C}_2}{M_1{C}_2}\×100---\left(1\right)$

$R=\frac{M_2{w}_2}{M_1{w}_1}\×100---\left(2\right)$

式中，M₁、M₂分别为油泥样品、沉降后油层的质量，g；C₁、C₂分别为处理前后水含量，％；w₁、w₂分别为处理前后油含量，％。

表1案例结果表

Claims (7)

1.超声波辅助原油罐机械清洗清污油破乳脱水回收原油的方法，按照下述步骤进行：

A.取一定质量的清洗污油在60-90℃水浴中加热5-15min；

B.向清洗污油中加入去离子水和一定质量的破乳剂，机械搅拌使其混合均匀，其中清洗污油与去离子水质量比为分别为1:1-3；破乳剂参数：20-200μg·g-1相对于清洗污油的质量；

C.设定超声波参数，使污油在超声波辐射下破乳，超声参数：超声波频率：20KHz-30KHz；超声波功率：40-120W；超声水浴温度：30-100℃；超声时间：1-25min；

D.将破乳后的清洗污油进行沉降分离，油水分层，回收原油。

2.根据权利要求1所述的超声波辅助原油罐机械清洗清污油破乳脱水回收原油的方法，其特征在于，所述破乳剂选自阿克苏·诺贝尔公司型号为DRI-9037、DRI-9026、DRC-232和DRA-22中的一种或两种以上。

3.根据权利要求1所述的超声波辅助原油罐机械清洗清污油破乳脱水回收原油的方法，其特征在于，所述破乳剂选自阿克苏·诺贝尔公司，型号为DRC-168和DRI-9030的油溶性破乳剂，两种破乳剂的质量比为0.5-4:1。

4.根据权利要求3所述的超声波辅助原油罐机械清洗清污油破乳脱水回收原油的方法，其特征在于，所述型号为DRC-168和DRI-9030的油溶性破乳剂质量比为0.5:1、1:1、2:1、3:1或4:1。

5.根据权利要求1所述的超声波辅助原油罐机械清洗清污油破乳脱水回收原油的方法，其特征在于，步骤A中取一定质量的清洗污油在70℃水浴中加热。

6.根据权利要求1所述的超声波辅助原油罐机械清洗清污油破乳脱水回收原油的方法，其特征在于，步骤B中清洗污油与去离子水质量比为分别为1:2；破乳剂参数：50-70μg·g^-1。

7.根据权利要求1所述的超声波辅助原油罐机械清洗清污油破乳脱水回收原油的方法，其特征在于，步骤C中超声参数：超声波频率：28KHz；超声波功率：50-100W；超声水浴温度：60-90℃；超声时间：1-20min。