CN113800746B - 一种基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法，包括，将原油炼化浮渣与水混合；向混合后的原油炼化浮渣中添加木屑，混合；进行微波处理，处理结束后静置至室温；将微波处理后的原油炼化浮渣继续加水，静置；进行超声处理，处理结束后静置至室温；离心收集上层油相、中层水相和下层油泥残渣。本发明经过组合处理原油炼化浮渣后，除油率达53.23％，提高单微波、单超声的除油效率。

Description

一种基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法

技术领域

本发明属于固体废物处理技术领域，具体涉及到一种基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法。

背景技术

原油炼化过程中会产生大量原油炼化浮渣，与传统含油污泥性状不同，它是以浮渣的形式出现的。原油炼化浮渣是由原油、水、泥沙等无机物混合组成，如果不处理或处理不当，会对环境造成严重污染。我国已将原油炼化浮渣列入《国家危险废物名录(2021版)》(废物类别HW08，废物代码251-002-08)。按危险废物“减量化、无害化、资源化”原则高效处置原油炼化浮渣，特别是资源化处置一直是石化、环境领域技术人员追求的目标。对原油炼化浮渣中的油分进行回收，实现原油炼化浮渣“变废为宝”，不仅具有较高的经济价值，环境减排效益亦较大，是最为理想的处置方式。

原油炼化浮渣目前大多参照含油污泥的处理方法来进行。含油污泥的处理方法主要有焚烧法、热解法、焦化法、溶剂萃取法等，这些方法耗能大、成本高、原油无法回收且易造成二次污染。如《当代化工》2017年第46卷第11期2369-2371页报道了吴晓波等采用干燥-焚烧一体化工艺处理污泥，其中包括原油炼化浮渣，燃烬率达98％以上，但焚烧法不能实现油分回收，且会产生大量废气，对环境易造成二次污染。《应用化工》2017年第46卷第7期1263-1265页报道了李文岐等采用脱水萃取工艺萃取浮渣底泥，萃取效果达到65％，溶剂萃取成本高等问题使得该方法无法大范围使用。本发明基于原油炼化浮渣较其他含油污泥比重轻，含有低碳链的石油烃和较高的表面活性剂，通过微波-超声处理，可以降低原油炼化浮渣的乳化程度，从而实现乳化油水分离。

微波热解可以使污泥中的油水破乳，将泥中包裹的油脂从油泥中解离出来，实现油、水、泥三相分离，具有处理效率高、能量利用充分等特点，其也会受到吸波介质的影响。超声法基于机械振动、声空化和热效应能增强原油炼化浮渣的洗脱效果，在整个超声过程中，无化学药品的添加，属于物理作用，无二次污染。中国申请专利公开号CN101838094A的发明专利，公开了一种油田含油污泥微波热解资源化处理方法及装置，此工艺采用微波热解油泥污泥，再利用HNO₃或NaOH改性残渣，原油回收率达75％。中国申请专利公开号CN112960881A的发明专利，公开了超声热洗含油污泥的包裹破除方法及系统，利用超声与热洗方法结合在药剂的作用下，实现对油泥中油分的去除，除油率达80％以上。上述方法的不足之处在于：处理设备结构复杂，流程繁琐，利需要利用HNO₃或NaOH改性残渣，产生二次污染。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的不足，本发明采用微波-超声组合法预处理原油炼化浮渣，选用木屑作为微波处理原油炼化浮渣吸波剂，实现无害化，资源化的目的，本发明的提供的这种方法，是一种基于木屑、微波、超声的组合分离，是一种物理分离过程，不产生二次污染，也不增加分离后的石油产物。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法，包括，

将原油炼化浮渣与水混合；

向混合后的原油炼化浮渣中添加木屑，混合；

进行微波处理，处理结束后静置至室温；

将微波处理后的原油炼化浮渣继续加水，静置；

进行超声处理，处理结束后静置至室温；

离心收集上层油相、中层水相和下层油泥残渣。

作为本发明基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法的一种优选方案，其中：所述将原油炼化浮渣与水混合，原油炼化浮渣与水按质量比3︰4的比例混合。

作为本发明基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法的一种优选方案，其中：所述添加木屑，添加粒径为3～5mm的木屑。

作为本发明基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法的一种优选方案，其中：所述木屑，包括杨木屑、竹木屑、松木屑、柏木屑中的一种或多种。

作为本发明基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法的一种优选方案，其中：所述添加木屑，所添加的木屑为原油炼化浮渣质量的0～30％。

作为本发明基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法的一种优选方案，其中：所述添加木屑，所添加的木屑为原油炼化浮渣质量的15％。

作为本发明基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法的一种优选方案，其中：所述微波处理，微波处理的时间为2～6min，微波功率为150～550W。

作为本发明基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法的一种优选方案，其中：所述微波处理，微波处理的时间为4min，微波功率为250W。

作为本发明基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法的一种优选方案，其中：所述超声处理，超声处理的时间为10～40min，超声温度为40～70℃，超声功率为50～80W。

作为本发明基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法的一种优选方案，其中：所述超声处理，超声处理的时间为40min，超声温度为70℃，超声功率为50W。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过离心分离所得上层油相，可回收利用，实现原油炼化浮渣的资源化利用；分离所得中层水相可回收再利用，用于下次原油炼化浮渣微波-超声处理；分离所得下层油泥残渣含油率降低，可进行后续深度处理。

本发明经过组合处理原油炼化浮渣后，除油率达53.23％，提高单微波、单超声的除油效率。

本发明将木屑与微波、超声组合，克服了单一处理不完全的问题，不造成二次污染，处理效率高，能量利用充分。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

本实施例所选用的原油炼化浮渣，处理前的含水率为35.14wt％，含油率为32.64wt％(脱水后的油泥含油量为503.2g/kg)，含固率为32.22wt％，黑棕色固体，呈粘稠状，并带有刺鼻气味。

(1)称取30g原油炼化浮渣于250ml烧杯中，先按照泥液质量比3︰4，称取水40g加入原油炼化浮渣中，向加水后的原油炼化浮渣中加入浮渣质量15％的木屑，将木屑与浮渣混合；

(2)将混合后的原油炼化浮渣转移至微波炉中处理，微波时间4min，微波功率250W，处理结束后取出烧杯静置至室温；

(3)称取水110g加入微波处理后的原油炼化浮渣中，将混合后的原油炼化浮渣转移至超声波清洗仪中处理，超声时间40min，超声温度70℃，超声功率50W，处理结束后取出烧杯静置至室温；

(4)上述操作全部完成后，将油泥与水的混合液倒入离心管中，置于离心机中离心，回收上层油相、中层水相和下层浮渣残渣。

测定处理后浮渣残渣的含油率及油分回收率，含油率测定方法是索氏提取-紫外法；采用溶剂萃取回收上层油相，重量法测定油分回收率。测定结果显示，微波-超声组合处理原油炼化浮渣后，相比原始原油炼化浮渣，油分去除率可达53.23％，油分回收率31.03％。其中，油分去除率由下公式计算：

其中，Q₀为原油炼化浮渣的含油率，％；Q₁为处理后浮渣残渣的含油率，％。

实施例2

本实施例2与实施例1基本相同，区别在于步骤(1)中木屑的添加量不同，测定处理后浮渣残渣的油分去除率及油分回收率，结果如表1所示。

表1

由表1中数据可以看出，其他条件不变时，添加木屑后，油分去除率和油分回收率均明显增加，当木屑添加量为原油炼化浮渣质量15％时，油分去除率和油分回收率最高；当进一步增加木屑的添加量时，油分去除率和油分回收率却呈下降趋势。

实施例3

本实施例3与实施例1基本相同，区别在于所添加的木屑种类不同，测定处理后浮渣残渣的油分去除率及油分回收率，结果如表2所示。

表2

木屑种类	油分去除率	油分回收率
			杨木屑	53.23％	31.03％
竹木屑	37.57％	21.90％
			松木屑	45.85％	26.73％
柏木屑	47.97％	27.96％

由表2中数据可以看出，当微波-超声参数不变，木屑种类不同，油分去除率和油分回收率不尽相同，除竹木屑外，其他均能获得较高的油分去除率和油分回收率，当添加杨木屑时，原油炼化浮渣经处理后的油分去除率和回收率均最高，这可能是由于不同种类的木屑蓬松度不同导致的。

实施例4

本实施例4与实施例1基本相同，区别在于微波参数不同，测定处理后浮渣残渣的油分去除率及油分回收率，结果如表3所示。

表3

微波功率	微波时间	去除率	回收率
				250W	4min	53.23％	31.03％
150W	4min	35.01％	20.41％
				350W	4min	37.33％	21.76％
250W	3min	34.45％	20.08％
				250W	5min	39.34％	22.93％

由表3中数据可以看出，当木屑添加量不变，超声参数不变，只改变微波参数，微波时间为4min、微波功率为250W时，原油炼化浮渣经处理后的油分去除率和油分回收率均最高。

实施例5

本实施例5与实施例1基本相同，区别在于超声参数不同，测定处理后浮渣残渣的油分去除率及油分回收率，结果如表4所示。

表4

超声时间	超声温度	超声功率	去除率	回收率
					40min	70℃	50W	53.23％	31.03％
30min	70℃	50W	41.78％	24.36％
					50min	70℃	50W	47.57％	27.73％
40min	60℃	50W	43.56％	25.39％
					40min	80℃	50W	50.31％	29.33％
40min	70℃	40W	42.73％	24.91％
					40min	70℃	60W	44.87％	26.16％

由表4中数据可以看出，当木屑添加量不变，微波参数不变，之改变超声参数，超声时间为40min、超声温度为70℃、超声功率为50W时，原油炼化浮渣经处理后的油分去除率和油分回收率均最高。

实施例6

本实施例6与实施例1的区别在于未进行超声处理，测定处理后浮渣残渣的油分去除率及油分回收率，结果显示当原油炼化浮渣只进行微波处理时，此时油分去除率为29.87％，油分回收率为17.41％。

实施例7

本实施例7与实施例1的区别在于未进行微波处理，测定处理后浮渣残渣的油分去除率及油分回收率，结果显示当原油炼化浮渣只进行超声处理时，此时油分去除率为26.87％，油分回收率为15.66％。

本发明通过微波辐射处理原油炼化浮渣时，木屑(粒径3～5mm)作为吸收剂将吸收的微波能量转化为热能，提高微波能量转化为热能的效率，给原油炼化浮渣提供热量，使温度升高的速率更快，水分子吸收能量膨胀，油水界面膜强度降低，微波磁场中非极性油分子磁化，形成涡旋电场，电场减弱分子间引力，降低浮渣黏度，增大油水密度差，有利于水滴高速运动洗脱原油炼化浮渣中的油分。再进行超声处理，木屑吸附原油炼化浮渣中的油分，有利于油分与泥分散，超声波的机械效应与空化作用产生高频的机械振荡使得原本溶于油泥中的气体过于饱和而溢出形成大量小气泡，随着周围介质的振动，气泡不断运动、长大、破裂，产生的强射流、高温和高压冲击油泥表面，在固体表面产生腐蚀作用，这种冲击波可以将团状的污泥分散成小颗粒，使油脂类物质从污泥颗粒表面剥离。本发明将木屑+微波-超声组合作用于原油炼化浮渣，先微波后超声将微波处理不完全的油分通过超声波处理后进一步使得油分与污泥分开，达到油、水、泥三相充分分离的目的，同时也解决了原油无法回收的难题。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法，其特征在于：包括，

将原油炼化浮渣与水混合；

向混合后的原油炼化浮渣中添加粒径为3~5mm的木屑，所添加的木屑为原油炼化浮渣质量的15%，所述木屑为杨木屑，混合；

进行微波处理，微波处理的时间为2~6min，微波功率为150~550W，处理结束后静置至室温；

将微波处理后的原油炼化浮渣继续加水，静置；

进行超声处理，超声处理的时间为10~40min，超声温度为40~70℃，超声功率为50~80W，处理结束后静置至室温；

离心收集上层油相、中层水相和下层油泥残渣。

2.如权利要求1所述的基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法，其特征在于：所述将原油炼化浮渣与水混合，原油炼化浮渣与水按质量比3︰4的比例混合。

3.如权利要求1或2所述的基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法，其特征在于：所述微波处理，微波处理的时间为4min，微波功率为250W。

4.如权利要求1或2所述的基于木屑载体的原油炼化浮渣微波超声分离方法，其特征在于：所述超声处理，超声处理的时间为40min，超声温度为70℃，超声功率为50W。