含聚油泥處理技術(shù)研究＊

鄭秋生 邵天澤 霍志堅(jiān) 孟迪

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司）

含聚油泥處理技術(shù)研究＊

鄭秋生 邵天澤 霍志堅(jiān) 孟迪

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司）

針對(duì)油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中聚合物驅(qū)油開(kāi)采產(chǎn)生大量含聚油泥造成處理成本增加、原油資源浪費(fèi)的問(wèn)題，文章結(jié)合某注聚液處理廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)狀況分析，提出超熱蒸汽噴射、調(diào)質(zhì)-機(jī)械離心、微波熱處理等適用于含聚油泥處理的幾種工藝措施，并對(duì)其工藝流程和應(yīng)用情況進(jìn)行分析。

含聚油泥；聚合物；處理工藝

0 引 言

聚合物驅(qū)油開(kāi)采在保證我國(guó)油田原油穩(wěn)定生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的重要作用。隨著渤海地區(qū)各個(gè)平臺(tái)聚合物驅(qū)應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，油田產(chǎn)出液中形成大量的含聚油泥（含聚油泥相對(duì)于傳統(tǒng)含油污泥，含有較多的聚合物及其他處理藥劑），極大影響了各級(jí)設(shè)備的處理效果，給海上平臺(tái)和陸地終端處理廠(chǎng)原油和污水的達(dá)標(biāo)處理帶來(lái)極大困難。特別是物化段的調(diào)儲(chǔ)罐、斜板除油罐、澄清沉降罐等容器頂部產(chǎn)生大量含聚油泥，導(dǎo)致污水處理各級(jí)設(shè)備收油系統(tǒng)堵塞，收油困難。以某陸地終端為例，最嚴(yán)重時(shí)，調(diào)儲(chǔ)罐及斜板除油罐頂部浮渣最大厚度曾達(dá)到2 m，每日外運(yùn)油泥約60 t。根據(jù)國(guó)家四部委聯(lián)合制定的《排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》：未經(jīng)處理的含油污泥排放收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為1 000元／t［1］。如此大量的油泥外運(yùn)處理，一方面使油田的運(yùn)營(yíng)成本增加約2 190萬(wàn)元／a；另一方面油泥中所含的原油不能回收，導(dǎo)致資源浪費(fèi)。因此研究合理的含聚油泥處理技術(shù)勢(shì)在必行。

1 含聚油泥處理存在的問(wèn)題

1.1 含聚油泥特性

以某注聚液處理廠(chǎng)為代表的含聚油泥特性：組成成分極其復(fù)雜，一般由水包油、油包水以及懸浮固體雜質(zhì)、泥沙等組成，是一種極其穩(wěn)定的懸浮乳狀液體系，含有大量老化原油、蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)、膠體、固體懸浮物、細(xì)菌、鹽類(lèi)、酸性氣體、腐蝕產(chǎn)物等，還包括生產(chǎn)過(guò)程中投加的大量混凝劑、緩蝕劑、阻垢劑、浮選劑等水處理劑。主要成分：水50%～90%，油＞2%，泥沙（包含聚合物）＞8%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）。

其脫除部分水后呈現(xiàn)“果凍”性狀，具有一定程度的“黏彈性”。

1.2 目前處理流程存在的問(wèn)題

該廠(chǎng)原有污泥處理流程中，調(diào)儲(chǔ)罐、斜板除油罐排泥均自流進(jìn)污泥濃縮罐進(jìn)行濃縮，澄清沉降罐排泥通過(guò)污泥泵輸至污泥濃縮罐進(jìn)行濃縮。濃縮后的污泥再由污泥泵提至污泥脫水機(jī)脫水處理。由于注聚采出液的影響導(dǎo)致污泥濃縮流程幾乎不能運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)儲(chǔ)罐、斜板除油罐內(nèi)污泥基本不能實(shí)現(xiàn)自流，罐內(nèi)積聚大量油泥，需要進(jìn)行人工打撈。

2 含聚油泥處理工藝

含油污泥處理主要采用三種技術(shù)：①減量化處理技術(shù)，如調(diào)質(zhì)技術(shù)、超聲波預(yù)處理技術(shù)等；②穩(wěn)定化處理技術(shù)，如生物處理技術(shù)、固化處理技術(shù)、焚燒處理技術(shù)等；③資源化處理技術(shù)，如熱解技術(shù)、溶劑萃取技術(shù)、化學(xué)熱洗技術(shù)等［2-3］。

由于含聚油泥具備一些不同于傳統(tǒng)含油污泥的特點(diǎn)，因此根據(jù)含聚油泥性狀，本著節(jié)約資源、降低成本、提高收益的原則，將以上幾種技術(shù)結(jié)合，提出適用于該廠(chǎng)含聚油泥處理的工藝措施。

2.1 超熱蒸汽噴射處理工藝

超熱蒸汽噴射處理工藝［4-5］流程見(jiàn)圖1。

超熱蒸汽噴射處理含聚油泥的原理是將含聚油泥加入相應(yīng)的化學(xué)藥劑脫出部分水后，再通過(guò)離心脫水，脫除油泥里剩余的大部分水返回至污水處理流程，將濃縮后呈固狀的油泥輸送進(jìn)高溫處理槽中；同時(shí)將高溫高壓蒸汽以超音速狀態(tài)從噴射器的噴嘴中噴出，含聚油泥受沖擊粉碎氣化，將其導(dǎo)入至旋風(fēng)分離器中，利用離心原理將氣、固分離，再經(jīng)后續(xù)的冷凝工藝將油、水分離出。使用該工藝既避免了含聚油泥處理過(guò)程中由于其“黏彈性”而表現(xiàn)出的對(duì)處理設(shè)備的黏附，既保證設(shè)備的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，又可以使其中的油資源充分回收利用［4-5］。

圖1 超熱蒸汽噴射處理工藝流程

該裝置在吉林油田運(yùn)行測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)高溫處理后所得固態(tài)物為污泥殘?jiān)吐?、含水率及鎘、汞、鎳等重金屬的含量遠(yuǎn)低于GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中相應(yīng)指標(biāo)的要求。通過(guò)適當(dāng)處理，可進(jìn)一步用于建筑材料、筑路和植被培養(yǎng)。

以該廠(chǎng)含聚油泥的含水率為90%，剩余10%濃縮油泥中含油10%計(jì)算，則60 t／d的含聚油泥可回收原油600 kg／d，按每桶原油620元人民幣計(jì)算，每年約減少損失84萬(wàn)元人民幣。

2.2 調(diào)質(zhì)-機(jī)械離心處理工藝

這一技術(shù)應(yīng)用較廣、技術(shù)比較成熟的是荷蘭G-force CE bv公司和加拿大MG公司。其機(jī)理是通過(guò)將含聚油泥導(dǎo)入均質(zhì)除油裝置，在一定溫度下加入洗脫劑，通過(guò)洗脫劑的作用增加電荷密度，使油泥顆粒脫穩(wěn)，泥與油之間的結(jié)合力降低分離，分離出的油分上浮至液面，可以通過(guò)刮油毛刷等收油裝置收取，連同后續(xù)離心分離設(shè)備分離出的油送入污油處理系統(tǒng)處理。通過(guò)此裝置可將油泥中90%的油回收。剩余的泥進(jìn)入離心固液分離設(shè)備，進(jìn)行固液分離，經(jīng)過(guò)分離后油泥含油率降至5%。通過(guò)后續(xù)生物表面活性劑的吸收、乳化、潤(rùn)濕、分散、溶解作用將油泥中的剩余油分解去除。

調(diào)質(zhì)-機(jī)械離心處理工藝［6］流程見(jiàn)圖2。

通過(guò)成本核算，其處理成本為183.12元／t，遠(yuǎn)低于四部委規(guī)定的外運(yùn)處理成本1 000元／t。

圖2 調(diào)質(zhì)-機(jī)械離心處理工藝流程

2.3 微波熱處理技術(shù)

微波熱處理技術(shù)流程見(jiàn)圖3。

圖3 微波熱處理技術(shù)流程

通過(guò)離心分離等預(yù)處理工藝使含聚油泥的含水率降至50%以下，將其置于微波加熱爐中進(jìn)行微波處理，利用微波的選擇性加熱功能、良好的穿透性，通過(guò)快速升溫、微波干化、烴物質(zhì)微波蒸發(fā)、微波熱解、微波焚燒五個(gè)階段的處理，可將含聚油泥中的油類(lèi)蒸餾出，并將剩余油泥煅燒成殘?jiān)亟饘匐x子溶出含量低于GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。該技術(shù)是含聚油泥資源化、無(wú)害化處理的一個(gè)方向。但目前該技術(shù)處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，且其處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化需要繼續(xù)優(yōu)化處理工藝，并可使其能夠進(jìn)行連續(xù)化生產(chǎn)［7-8］。

2.4 生產(chǎn)型煤技術(shù)

通過(guò)離心分離工藝將含聚油泥含水率降至65%以下，之后加入1%～2%分散劑，攪拌使其均勻混合，使其黏度降至1 200 mPa·s以下，具備較好的流動(dòng)性；通過(guò)粉碎設(shè)備將煤粉碎為粒徑小于2 mm、生物質(zhì)粒徑小于5 mm的小顆粒；將煤粉、生物質(zhì)、固化劑按64∶5∶1的比例攪拌混合后，再加入30%先前制備的油泥，充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆蚝筇砑庸袒瘎?，一方面固化劑可與油泥中的水分反應(yīng)，使油泥中的油分從水中釋放出來(lái)變?yōu)橥庀?，使其黏性增加?lái)增大油泥型煤的成型率和成型后的抗壓性能；另一方面固化劑還可以與油泥型煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的硫氧化物發(fā)生反應(yīng)，起到固硫作用，固硫率可達(dá)40%；通過(guò)干法熱壓成型工藝制成生物質(zhì)油泥型煤［9-11］。

相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證此型煤抗壓強(qiáng)度可達(dá)到1.2 MPa，可以滿(mǎn)足鍋爐的燃燒要求。同時(shí)，作為一種新型產(chǎn)品，對(duì)其燃燒后殘?jiān)男阅苓M(jìn)行危害性分析仍是需要進(jìn)行研究的方向。

由于油泥中含有一定量的泥沙，已知海洲煤發(fā)熱量18 828 kJ／kg，當(dāng)油泥的發(fā)熱量按13 674 kJ／kg，終端廠(chǎng)60 t／d含聚油泥含水率為90%計(jì)算，則相當(dāng)于節(jié)約4.36 t／d海洲煤，約4 360元／d，年產(chǎn)值為159萬(wàn)元人民幣。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)含聚油泥的處理方法還沒(méi)有形成一種成熟、有效的系統(tǒng)化整體處理工藝，目前所采用的方法仍然是在傳統(tǒng)含油污泥處理工藝上進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)對(duì)不同方法的探索、不同技術(shù)的整合，引進(jìn)新型處理技術(shù)，從而形成有效的含聚油泥處理工藝，為聚合物驅(qū)油技術(shù)在渤海地區(qū)的推廣應(yīng)用提供技術(shù)保障。

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1005-3158（2014）02-0009-03

2013-07-19）（編輯 王薇）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.02.004

＊國(guó)家海洋公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)-機(jī)械壓縮蒸餾技術(shù)處理海上石油平臺(tái)污水裝備開(kāi)發(fā)及應(yīng)用示范（基金編號(hào)：201205016）。

鄭秋生，2011年畢業(yè)于西安工程大學(xué)機(jī)械專(zhuān)業(yè)，碩士，現(xiàn)在中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司主要從事油田污水處理設(shè)備技術(shù)研發(fā)、設(shè)計(jì)、建造和項(xiàng)目管理工作。通信地址：天津市塘沽區(qū)渤海石油路688號(hào)海洋石油大廈B座B808室，300452