CN107090305B - 一种油田老化油回收处理装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田老化油回收处理装置及工艺，装置包括：反应罐，其包括罐体和设置在罐体内部的泡沫金属组件及超声波导入杆，罐体设置有进油管、进水管和出液管，泡沫金属组件由数个泡沫金属片和圆形底座构成，数个泡沫金属片固定在底座上且围绕底座的中心轴线形成一个中空圆柱体，超声波导入杆设于中空圆柱体的空腔内；沉降罐，其通过管道与反应罐连接。老化油回收处理工艺步骤：1、将待处理的老化油和破乳剂加入反应罐中，加热恒温，然后开启超声波发生器；2、将上一步处理后的混合液转移至沉降罐，恒温静置，直至油、水、泥三相分层。本发明将超声波处理工艺与泡沫金属相结合，强化了超声的空化作用，加快了破乳过程。

Description

一种油田老化油回收处理装置及工艺

技术领域

本发明涉及石油工业技术领域，尤其涉及的是一种油田老化油回收处理装置及工艺。

背景技术

随着油田的不断开采，老化油主要来自污水处理装置回收的掺杂着各种化学药剂的乳化原油、废液、落地原油、原油处理装置排出的乳化液以及罐底污油等。这些老化油积攒在沉降罐里将导致油水过渡层变厚，占据大部分有效容积。老化油的高效处理与及时回收，对于节约能源，减轻污水处理和集输系统的压力，解决污水水质恶化超标等问题，降低安全和环境隐患，具有重要的环保节能及社会效益。

老化油的处理方法通常分为两大类，一是与大量新鲜原油混掺后泵入电脱水器处理，这种方法会导致电脱水器经常跳闸，缩短设备使用寿命；二是老化油的单独处理，这是目前的主流方法。老化油的单独处理工艺主要有热重力沉降、热化学、离心分离、超声波处理和生物处理等。其中超声波处理工艺技术具有处理量大、处理时间短、设备简单、能耗低等优点，是目前研究的热点。但是，大量研究和实践经验证明，单一的回收处理方法难以实现老化油中原油的高效回收。相关专利CN201210580321.4公开了一种油田和炼油厂用老化污油处理工艺，包括污油调质、加入热水、破乳剂、清洗剂，搅拌升温，罐内静置等步骤，实现老化油回收。专利CN201610484737.4公开了一种老化污油处理工艺，结合超声波热水洗、化学热处理、超重力分离技术以及MVR负压脱水技术对老化污油进行处理。上述两项专利技术的回收处理效果有限，有待提高。

作为一种新型、特殊的金属材料，多孔泡沫金属材料具有比表面积大，透气性强，易于表面改性等特点，被广泛应用于社会各个领域。本发明在传统的超声波处理和加入破乳剂的工艺进行改进，将其与泡沫金属相结合，强化了超声的空化作用，加快破乳速度，提高回收处理效果。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种油田老化油回收处理装置，其老化油回收处理效果明显，结构简单，方便组装拆卸，操作方便，安全性高。

本发明还有一个目的是提供一种应用上述油田老化油回收处理装置处理老化油的新工艺，其工艺步骤简单，条件温和，原油回收率高，含水量低。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种油田老化油回收处理装置，其包括：

反应罐，其包括配置有加热装置的罐体和设置在罐体内部的泡沫金属组件及超声波导入杆，所述罐体设置有进油管、进水管和出液管，进油管和进水管的管道上均设有加药口，所述泡沫金属组件由数个泡沫金属片和圆形底座构成，数个泡沫金属片垂直固定在底座上且围绕底座的中心轴线形成一个中空圆柱体，底座的直径与反应罐的内径尺寸相等，所述超声波导入杆设于中空圆柱体的空腔内，且与外置的超声波发生器连接；

沉降罐，其与反应罐的出液管连接，沉降罐配套设有加热装置。

优选的是，所述罐体为电加热夹套式反应釜或者釜内设置加热套管的反应釜，所述加热套管通过向套管内持续通入热水的方式来加热保温。

优选的是，所述进油管和进水管的管道上分别设有输油泵和水泵。

优选的是，所述泡沫金属片为长方形，数个泡沫金属片的相同长度的边与底座接触且通过螺钉固定，螺钉由底座底部钻入，穿过底座再钻入泡沫金属片内将泡沫金属片固定。

优选的是，所述泡沫金属片的表面为疏水亲油表面，水相接触角为110°，油相接触角为11°，其组分为Ni-Fe合金，结构参数：开孔率60％-98％，孔隙密度5-120PPI，目数50-110。

优选的是，所述沉降罐为电加热夹套式反应釜或者釜内设置加热套管的反应釜，所述加热套管通过向套管内持续通入热水的方式来加热保温。

一种油田老化油回收处理工艺，包括如下步骤：

步骤一、将待处理的老化油和油溶性破乳剂加入反应罐中，破乳剂在老化油中浓度为20-100ppm，开启加热，将混合物温度升至30-50℃后恒温15min，然后开启超声波发生器，频率为30KHz，超声时间3-8min；

步骤二、将经过步骤一处理后的混合液转移至沉降罐，升温至50-80℃，恒温静置4-10h，直至油、水、泥三相分层，上层为回收得到的油层。

优选的是，所述油田老化油回收处理工艺包括如下步骤：

步骤一、将待处理的老化油和破乳剂加入反应罐中，破乳剂在老化油中浓度为20-100ppm，同时加入一定量的水和预先溶于少量水中的絮凝剂，开启加热，将混合物温度升至30-50℃后恒温15min，然后开启超声波发生器，频率为30KHz，超声时间3-8min；

步骤二、将经过步骤一处理后的混合液转移至沉降罐，升温至50-80℃，恒温静置4-10h，直至油、水、泥三相分层，上层为回收得到的油层。

优选的是，所述絮凝剂为部分水解聚丙烯酰胺，水解度为5％-25％，在反应罐内聚丙烯酰胺在水中的浓度为10-50ppm，老化油和水溶液的质量比为1:1-7:3。

优选的是，所述破乳剂在老化油中浓度为50ppm，超声时间4-5min，在反应罐内聚丙烯酰胺在水中的浓度为20-50ppm，老化油和水溶液的质量比为3:2-7:3。

本发明具有以下有益效果：

其一、在传统的超声波处理工艺和加入破乳剂的处理工艺的基础上进行改进，与泡沫金属相结合，得到新型回收处理装置，通过超声波、破乳剂及泡沫金属的协同作用，其协同作用机理为：超声波的空化作用产生小液滴，而其超声波自身产生的机械振动使得小液滴剧烈振动并相互碰撞，聚集形成大液滴，最后沉降分离，泡沫金属复杂的空间孔隙结构能够将小液滴锁定在某个小的空间单元中，增大了小液滴的碰撞几率，使之更容易聚集形成大液滴，而且泡沫金属本身的疏水特性，使得水滴不易粘附在其表面，反而顺着表面沉降，由此就加快了破乳过程以及破乳脱水量，提高回收处理效果。通过实验对比加入泡沫金属或不加泡沫金属的条件下处理老化油的效果得出，加入泡沫金属后的老化油回收得到含水量小于1％的原油所需的静置时间明显缩短；

其二、回收处理装置结构简单，操作方便，容易安装或拆卸，工作人员操作安全；

其三、处理老化油的工艺步骤简单，条件温和，能够处理不同种类的老化油，原油回收率高，含水量低，有效缩短工作周期，对油田老化油进行回收处理，可使得处理后的回收原油含水量低于1％。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1油田老化油回收处理装置结构示意图；

图2泡沫金属组件结构示意图；

图3泡沫金属片与底座之间的连接示意图；

图4实施例中油田老化油回收处理工艺流程图；

图5另一实施例中油田老化油回收处理工艺流程图。

图中标号：

反应罐100、泡沫金属组件110、泡沫金属片111、底座112、螺钉113、超声波导入杆120、进油管130、进水管140、出液管150、加药口160、超声波发生器170、泵180、沉降罐200。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1、图2所示，一种油田老化油回收处理装置，其包括：

反应罐100，其包括配置有加热装置的罐体和设置在罐体内部的泡沫金属组件110及超声波导入杆120，所述罐体设置有进油管130、进水管140和出液管150，在进油管和进水管的管道中间开孔设有加药口160，加药口设有加药器，且在进油管和进水管的管道上还分别设有用于输送老化油和水的泵180，优选的罐体为电加热夹套式反应釜或者釜内设置加热套管的反应釜，釜内设置加热套管的反应釜通过向加热套管内持续通入热水的方式来对釜内液体加热保温，所述泡沫金属组件110由数个泡沫金属片111和圆形底座112构成，优选的是泡沫金属片数量为15-20，数个泡沫金属片垂直固定在底座上且围绕底座的中心轴线形成一个中空的圆柱体，相邻泡沫金属片之间存在间隙，优选的是，所有相邻泡沫金属片之间的间隙空间相等，底座的直径与反应罐的内径尺寸相等，泡沫金属组件的底座底面与所述罐体的内部底面接触，中空圆柱体的空腔内径大于或等于超声波导入杆的直径，所述超声波导入杆设于中空圆柱体的空腔内，且与外置的超声波发生器170连接；

沉降罐200，其与反应罐的出液管150连接，沉降罐配套设有加热装置，出液管的管路上设有输送液体的泵，优选的沉降罐为电加热夹套式反应釜或者釜内设置加热套管的反应釜，釜内设置加热套管的反应釜通过向加热套管内持续通入热水的方式来对釜内液体加热保温。

上述方案中，如图3所示，所述泡沫金属片111为长方形，且具有一定厚度，便于与底座固定连接，其与底座的连接方式为：各个泡沫金属片111的相同长度的边对应的侧面与底座112接触且通过螺钉113固定，螺钉113由底座112底部钻入，穿过底座再钻入泡沫金属片111内将泡沫金属片固定。优选的述泡沫金属片的表面为疏水亲油表面，水相接触角为110°，油相接触角为11°，其金属组分为Ni-Fe合金，结构参数：开孔率60％-98％，孔隙密度5-120PPI，目数50-110，尺寸规格：长70mm、宽20mm。

下面通过具体的实施例对采用上述的老化油回收处理装置处理油田老化油的工艺进行具体说明。

实施例1

老化油取自吐哈油田，其组成如下：含水38％，含泥8.8％，含油53.2％。泡沫金属片为镍铁合金，结构参数为：孔隙率95％，目数110，PPI 30，尺寸规格：长70mm、宽20mm，数量15。所述絮凝剂为部分水解聚丙烯酰胺，水解度为5％-25％。具体回收处理工艺步骤如下：

步骤一、将待处理的老化油和破乳剂加入反应罐中，破乳剂在老化油中浓度为50ppm，同时加入一定量的水和预先溶于少量水中的絮凝剂，在反应罐内，絮凝剂在水中的浓度为30ppm，老化油和水溶液的质量比为3:2，开启加热，将混合物温度升至40℃后恒温15min，然后开启超声波发生器，超声功率300W，频率为30KHz，超声时间5min；

步骤二、将经过步骤一处理后的混合液转移至沉降罐，升温至60℃，恒温静置6-10h，直至油、水、泥三相分层，上层为回收得到的油层。

将反应罐内的泡沫金属组件取出，采用上述相同的工艺步骤处理老化油。加入或不加泡沫金属的老化油处理效果见表1。可以看出，泡沫金属组件对老化油的回收处理效果明显优于不添加泡沫金属组件的处理工艺的效果。

表1泡沫金属组件对老化油处理工艺的影响

实施例2

老化油取自吐哈油田，其组成如下：含水38％，含泥8.8％，含油53.2％。泡沫金属片为镍铁合金，结构参数为：目数110，PPI 30，尺寸规格：长70mm、宽20mm，数量15。所述絮凝剂为部分水解聚丙烯酰胺，水解度为5％-25％。如图4所示，具体回收处理工艺步骤如下：

步骤一、将待处理的老化油和破乳剂加入反应罐中，其中，反应罐中泡沫金属组件的泡沫金属片的孔隙率为85％，破乳剂在老化油中浓度为50ppm，同时加入一定量的水和预先溶于少量水中的絮凝剂，在反应罐内，絮凝剂在水中的浓度为20ppm，老化油和水溶液的质量比为3:2，开启加热，将老化油和水的混合物温度升至50℃后恒温15min，然后开启超声波发生器，超声功率300W，频率为30KHz，超声时间5min；

步骤二、将经过步骤一处理后的混合液转移至沉降罐，升温至60℃，恒温静置6-10h，直至油、水、泥三相分层，上层为回收得到的油层。

分别采用孔隙率为90％和95％的泡沫金属片，按上述步骤处理老化油。不同孔隙率的泡沫金属片对老化油回收处理的结果见表2。可以看出，泡沫金属孔隙率对老化油回收工艺具有明显影响。

表2孔隙率对新工艺处理老化油的影响

实施例3

老化油取自吐哈油田，其组成如下：含水38％，含泥8.8％，含油53.2％。泡沫金属片为镍铁合金，结构参数为：孔隙率95％，目数110，PPI 30，尺寸规格：长70mm、宽20mm，数量15。所述絮凝剂为部分水解聚丙烯酰胺，水解度为5％-25％。具体回收处理工艺步骤如下：

步骤一、将待处理的老化油和破乳剂加入反应罐中，其中，泡沫金属组件中泡沫金属片围成的中空圆柱体高度与超声波导入杆高度比为0.5，破乳剂在老化油中浓度为50ppm，同时加入一定量的水和预先溶于少量水中的絮凝剂，在反应罐内，絮凝剂在水中的浓度为20ppm，老化油和水溶液的质量比为3:2，开启加热，将老化油和水的混合物温度升至40℃后恒温15min，然后开启超声波发生器，超声功率300W，频率为30KHz，超声时间5min；

步骤二、将经过步骤一处理后的混合液转移至沉降罐，升温至60℃，恒温静置6-10h，直至油、水、泥三相分层，上层为回收得到的油层。

分别改变泡沫金属组件中泡沫金属片围成的中空圆柱体高度与超声波导入杆高度比为1、1.5和2，按上述步骤处理老化油。不同泡沫金属组件高度下老化油回收处理的结果见表3。可以看出，泡沫金属组件中泡沫金属片围成的中空圆柱体高度与超声波导入杆高度比优选的是1.5，在具体实施过程中，必须严格控制好泡沫金属组件中泡沫金属片围成的中空圆柱体高度与超声波导入杆高度比。

表3泡沫金属高度对新工艺处理老化油的影响

实施例4

老化油取自吐哈油田，其组成如下：含水38％，含泥8.8％，含油53.2％。泡沫金属片为镍铁合金，结构参数为：孔隙率95％，目数110，PPI 30，尺寸规格：长70mm、宽20mm，数量18。具体回收处理工艺步骤如下：

步骤一、将待处理的老化油和破乳剂加入反应罐中，破乳剂在老化油中浓度为20ppm，同时加入一定量的水和预先溶于少量水中的絮凝剂，优选的絮凝剂为部分水解聚丙烯酰胺，水解度为5％-25％，在反应罐内，絮凝剂在水中的浓度为10ppm，老化油和水溶液的质量比为1:1，开启加热，将老化油和水的混合物温度升至30℃后恒温15min，然后开启超声波发生器，频率为30KHz，超声时间3min；

步骤二、将经过步骤一处理后的混合液转移至沉降罐，升温至50℃，恒温静置4h，直至油、水、泥三相分层，上层为回收得到的油层。

实施例5

老化油取自吐哈油田，其组成如下：含水38％，含泥8.8％，含油53.2％。泡沫金属片为镍铁合金，结构参数为：孔隙率95％，目数110，PPI 30，尺寸规格：长70mm、宽20mm，数量20。具体回收处理工艺步骤如下：

步骤一、将待处理的老化油和破乳剂加入反应罐中，破乳剂在老化油中浓度为100ppm，同时加入一定量的水和预先溶于少量水中的絮凝剂，优选的絮凝剂为部分水解聚丙烯酰胺，水解度为5％-25％，在反应罐内，絮凝剂在水中的浓度为50ppm，老化油和水溶液的质量比为3:2，开启加热，将老化油和水的混合物温度升至40℃后恒温15min，然后开启超声波发生器，频率为30KHz，超声时间8min；

步骤二、将经过步骤一处理后的混合液转移至沉降罐，升温至80℃，恒温静置10h，至油、水、泥三相分层，上层为回收得到的油。

实施例4和实施例5中老化油回收处理效果见表4。

表4不同实施例中老化油处理结果

实施例6

老化油取自吐哈油田鲁克沁采油厂：含水25％，含泥0.36％，含油74％。泡沫金属片为镍铁合金，结构参数为：孔隙率95％，目数110，PPI 30，尺寸规格：长70mm、宽20mm，数量20。由于老化油的含泥量相对较低，如图5所示，采用如下工艺处理该老化油：

步骤一、将待处理的老化油和油溶性破乳剂加入反应罐中，破乳剂在老化油中浓度为50-100ppm，开启加热，将混合物温度升至40℃后恒温15min，然后开启超声波发生器，频率为30KHz，超声时间5min；

步骤二、将经过步骤一处理后的混合液转移至沉降罐，升温至70℃，恒温静置8h，直至油、水、泥三相分层，上层为回收的油层。

老化油回收处理效果见表5。

表5低含泥老化油处理结果

实施例7

对不同老化油的处理效果：老化油样品1：含水25％，含泥6.66％；老化油样品2：含水38％，含泥8.83％；老化油样品3：含水40％，含泥9.75％；老化油样品4：含水44％，含泥9.86％。处理工艺参数为：老化油与水溶液的质量比为7:3，步骤一的保温温度为40℃，破乳剂浓度为50ppm，絮凝剂在水中的浓度为20ppm，超声功率为300W，超声时间5min，步骤二保温温度为60℃，保温时间为6h。不同老化油经新工艺处理后的结果见表6。

表6不同老化油的处理效果

老化油样品	处理后原油含水率/％	处理后界面情况
			样品1	<1	三相界面清晰
样品2	<1	三相界面清晰
			样品3	<1	三相界面清晰
样品4	<1	三相界面清晰

综上，采用本发明的老化油回收处理装置及其新工艺对油田老化油进行回收处理后，出效果明显，工艺简单，可使原油含水量低于1％。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种油田老化油回收处理装置，其特征在于，包括：

反应罐，其包括配置有加热装置的罐体和设置在罐体内部的泡沫金属组件及超声波导入杆，所述罐体设置有进油管、进水管和出液管，进油管和进水管的管道上均设有加药口，所述泡沫金属组件由数个泡沫金属片和圆形底座构成，数个泡沫金属片垂直固定在底座上且围绕底座的中心轴线形成一个中空圆柱体，所述泡沫金属片为长方形，其长度70mm，宽度20mm，数个泡沫金属片的相同长度的边与底座接触且通过螺钉固定，螺钉由底座底部钻入，穿过底座再钻入泡沫金属片内将泡沫金属片固定；底座的直径与反应罐的内径尺寸相等，所述超声波导入杆设于中空圆柱体的空腔内，且与外置的超声波发生器连接，中空圆柱体高度与超声波导入杆高度比是1.5；

沉降罐，其与反应罐的出液管连接，沉降罐配套设有加热装置。

2.如权利要求1所述的油田老化油回收处理装置，其特征在于，所述罐体为电加热夹套式反应釜或者釜内设置加热套管的反应釜，所述加热套管通过向套管内持续通入热水的方式来加热保温。

3.如权利要求1所述的油田老化油回收处理装置，其特征在于，所述进油管和进水管的管道上分别设有输油泵和水泵。

4.如权利要求1所述的油田老化油回收处理装置，其特征在于，所述泡沫金属片的表面为疏水亲油表面，水相接触角为110°，油相接触角为11°，其组分为Ni-Fe合金，结构参数：开孔率60％-98％，孔隙密度5-120PPI，目数50-110。

5.如权利要求1所述的油田老化油回收处理装置，其特征在于，所述沉降罐为电加热夹套式反应釜或者釜内设置加热套管的反应釜，所述加热套管通过向套管内持续通入热水的方式来加热保温。