专利名称：含聚油泥的分离方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及含聚油泥浄化处理方法，具体指一种含聚油泥的分离方法及设备。
背景技术：
随着近年来聚合物驱油的使用越来越广泛，在石油的采出液过程中产生了ー类性质很稳定的油泥，即含聚油泥，其属于罐底油泥。含聚油泥是在聚合物驱油的情况下产生的，它是石油中的石蜡、采出液处理过程中加入的水处理剂、采出液中残留的聚丙烯酰胺(HPAM)和浙青质等组分相互作用形成非常稳定的网状性结构，将采出液中的油滴、泥土、重金属盐类、机械杂质、沙粒等包裹住，形成性质稳定的粘稠乳状液。由于比重差的原因，含聚油泥自然沉降积累在油罐底部，而且天然乳化剂形成的界面膜使油水乳状液的含聚油泥的性质非常稳定。
由于含聚油泥的组成非常复杂，面对它处理方法国内外也有许多种，其中主要包括高温处理技木，溶剂萃取技木，生物处理技木，冷冻处置技木，超声波处理技木，化学清洗技术等。化学清洗法是指将化学清洗剂加入到待处理的油泥中，之后充分搅拌，加入到离心分离机中离心，达到油、水、泥三相分开的效果。在目前，主要是落地油泥在使用此方法。美国环保局采取的化学清洗法主要是通过碱液对油泥进行反复洗涤，再用气浮装置使油泥进行分离。通常，洗涤时间20min，洗涤条件一般在温度70°C，液固比约为3 :1，可将含油量为30%油泥洗至残油率为1%以下。碱液可由廉价的无机碱和无机盐组成，也可选用廉价的表面活性剤，如洗衣粉等。该方法的突出特点是能量消耗较低。这种方法在美国等国已相对较为成熟，目前应用较为广泛，已经可以达到大規模的エ业连续化生产的水平。然而，含油污泥组成极其复杂，在原油开采过程中加入的大量化学药剂使得含油污泥中污油与无机固体的桥联结构稳固，矿化程度高，油、水乳化充分用现有的化学清洗法无法有效地去除含油污泥中的污油。超声作用会产生高频的机械振动作用、空化作用、热效应、与化学效应等多种效应，能使得油水破乳迅速高效，油颗粒与无机固体颗粒相互解吸而使得污油颗粒相互聚集上浮与无机固体颗粒分离。目前，利用超声作用主要处理含砂油泥或普通落地油泥或罐底油泥，但是处理量有限、处理时间长、处理工艺复杂、效果较差。例如，中国专利200320126412. 7报道是油泥砂处理装置，其超声换能器在一反应釜内，主要起清洗作用，超声场分布也不均。中国专利200610046818. 2报道了含油泥砂的处理工艺及设备，其超声换能器均匀分布在反应釜内壁上，但没有说明换能器的具体设置距离，距离太远，即反应釜直径大于lm，超声的作用在中间区域基本减为零，辐照时间很长，处理量有限。中国专利200710021086. 6报道的超声含油污泥处理工艺，其超声辐照方向是从底部往上，类似超声乳化或清洗装置，超声辐照时间较长。中国专利201010147313. I报道采用低频超声和高频超声处理含油泥砂，超声辐照时间20-60min，但没有给出超声辐照的方向，其超声效果无法估计。
而且，从目前专利文献和期刊文献中，未见采用超声在线设备协同药剂处理含聚油泥回收原油的报道。
发明内容
本发明的目的针对现有技术中超声处理含油污泥的不足以及无超声处理含聚油泥的方法，提供一种含聚油泥的分离方法。本发明的另ー目的是提供实现该分离方法的设备。为实现上述目的，本发明含聚油泥的分离方法，包括以下步骤I)含聚油泥的超声破胶将水和含聚油泥在60 90°C混合，水与含聚油泥的质量比为1:1 5:1，然后向混合物中加入破胶剂，破胶剂加量为含聚油泥原料质 量的0. 1% 2%,混合均勻后，进行超声处理0. 2min 5min ;所述破胶剂选自Fenton试剂、类Fenton试齐U、双氧水、过硫酸钾、过硫酸钠、高铁酸钾、高铁酸钠、次氯酸钠、次氯酸钙、高锰酸钾中的ー种；2)超声清洗向上述超声破胶后的含聚油泥混合物中加入清洗剂和抗乳化剂，其中，清洗剂加量为含聚油泥原料质量的0. 01% 0. 03%，抗乳化剂加量为含聚油泥原料质量的0. 005% 0. 03%,混合均匀后，在60 90°C进行超声处理0. 2 3min ；3)静置分离将上述经过超声清洗的混合物在60 90°C静置沉降10 60min，上层为分离出的原油，下层为沉降的固相，中间为水相。本发明步骤2)中，所述清洗剂为烷基酚聚氧こ烯醚，其中，烷基链为C8 C12的烷基，环氧こ烷加成数为5 10，所述抗乳化剂选自SP169、PFA-8311、BP-2040、AE-1910或TA1031。所述步骤I)和2)中，超声处理在同一超声设备中进行。本发明中破胶剂、清洗剂和抗乳化加入的形式为溶液，其加入量均指的是溶液中有效物质占含聚油泥原料质量的百分比。本发明中所述Fenton试剂为过氧化氢与催化剂Fe2+构成的溶液。本发明中所述类Fenton试剂为过氧化氢与催化剂Fe3+构成的溶液。本发明所设计的实现上述分离方法的设备，包括筒体、超声发生器、设置在超声发生器内的超声控制器和与超声发生器相匹配的超声换能器，所述超声换能器呈阵列，均匀分布在筒体的两端，所述筒体的顶部和底部分别设置有进料口和出料ロ，进料方向与超声发射方向垂直。上述方案中，所述超声换能器向筒体内发射的超声频率为10 60KHz，声场强度为 1000 12000W/m2。上述方案中，所述超声控制器内设置有扫频控制模块、时间控制模块、功率控制模块和温度控制模块。上述方案中，所述筒体的长度d为20cm 80cm。本发明的有益效果本发明采用超声作用和药剂共同处理含聚油泥，有如下优势I、利用超声强化聚合物的降解，大大降低聚合物对油-水-固三相的稳定作用，便于三相的分离；
2、超声空化作用可破坏含油污泥的胶体稳定结构，减小污油与无机固体的粘附作用，利用超声強化药剂清洗油泥中的固体吸附的浙青质和胶质等天然乳化剤，破坏泥相的乳化作用，降低泥相的含油率，快速高效的分离开污油和无机固体颗粒，使得分离效率大大提闻;3、进料方向与超声发射方向垂直，超声装置在线运行，超声场辐照能量集中，辐照时间短，便于エ业化大規模处理含聚油泥；4、油泥中原油的回收率达到98%wt以上，分离出的固相含油率低，水相COD值可降到700以内。
图I为本发明超声设备的左视结构示意图。图2为本发明超声设备的主视结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进ー步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。如图1、2所示，本发明分离方法所用超声设备，包括筒体4、超声发生器5、设置在超声发生器5内的超声控制器6和与超声发生器5相匹配的超声换能器I。超声换能器I呈阵列，均匀分布在筒体4的两端，筒体4的顶部和底部分别设置有进料ロ 2和出料ロ 3，进料方向与超声发射方向垂直。超声控制器6内设置有扫频控制模块6. I、时间控制模块
6.2、功率控制模块6. 3和温度控制模块6. 4。以下实施例中的抗乳化剂SP169、PFA-8311、BP-2040、AE-1910、TA1031均购买于
山东滨化集団有限责任公司。以下实施例所用含聚油泥取自绥中36-1油田，其性质如表I所示表I 含聚油泥的性质
含水率含油率固含量(干基干泥挥发分 HPAM
项目
%wt °ovvt I) %wt 14 @ %wt 含量* mg/L 数据 5242689652i干泥挥发分含量在750°C下加热3个小时测得*采用淀粉-碘化镉比色法测定HPAM的浓度实施例II)含聚油泥的超声破胶将水和含聚油泥在90°C混合，水与含聚油泥的质量比为1: 1，然后向混合物中加入过硫酸钾溶液，过硫酸钾溶液中过硫酸钾为含聚油泥原料质量的0. 1%，混合均匀后，进行超声处理0. 2min ；
2 )超声清洗向上述超声破胶后的含聚油泥混合物中加入烷基酚聚氧こ烯醚溶液和SP169溶液，烷基酚聚氧こ烯醚为含聚油泥原料质量的0. 01%, SP169为含聚油泥原料质量的0. 03%，混合均匀后，在90°C进行超声处理0. 2min ;其中，所加烷基酚聚氧こ烯醚的烷基链为C8的烧基，环氧こ烧加成数为5 ；3)静置分离将上述经过超声清洗的混合物在90°C静置沉降lOmin，上层为分离出的原油，下层为沉降的固相，中间为水相。步骤I)和2)中，超声处理在同一超声设备中进行，该超声设备的筒体4长度20cm，超声换能器I向筒体4内发射的超声频率为lOKHz，声场强度为1000W/m2。实施例2
I)含聚油泥的超声破胶将水和含聚油泥在80°C混合，水与含聚油泥的质量比为2:1，然后向混合物中加入双氧水，双氧水中H2O2为含聚油泥原料质量的2%，混合均匀后，进行超声处理0. 2min ；2)超声清洗向上述超声破胶后的含聚油泥混合物中加入烷基酚聚氧こ烯醚溶液和PFA-8311溶液，烷基酚聚氧こ烯醚溶液为含聚油泥原料质量的0. 03%，PFA-8311为含聚油泥原料质量的0. 005%，混合均匀后，在80°C进行超声处理3min ;其中，所加烷基酚聚氧こ稀酿的烧基链为C12的烧基，环氧こ烧加成数为10 ；3)静置分离将上述经过超声清洗的混合物在60°C静置沉降60min，上层为分离出的原油，下层为沉降的固相，中间为水相。步骤I)和2)中，超声处理在同一超声设备中进行，该超声设备的筒体4长度80cm，超声换能器I向筒体4内发射的超声频率为lOKHz，声场强度为2000W/m2。实施例3I)含聚油泥的超声破胶将水和含聚油泥在60°C混合，水与含聚油泥的质量比为5:1，然后向混合物中加入过硫酸钠溶液，过硫酸钠溶液中过硫酸钠为含聚油泥原料质量的0. 4%，混合均匀后，进行超声处理5min ； 2 )超声清洗向上述超声破胶后的含聚油泥混合物中加入烷基酚聚氧こ烯醚溶液和BP-2040溶液，烷基酚聚氧こ烯醚为含聚油泥原料质量的0. 02%, BP-2040量为含聚油泥原料质量的0. 02%，混合均匀后，在60°C进行超声处理0. 5min ;其中，所加烷基酚聚氧こ烯酿的烧基链为C9的烧基，环氧こ烧加成数为6 ；3)静置分离将上述经过超声清洗的混合物在60°C静置沉降40min，上层为分离出的原油，下层为沉降的固相，中间为水相。步骤I)和2)中，超声处理在同一超声设备中进行，该超声设备的筒体4长度80cm，超声换能器I向筒体4内发射的超声频率为60KHz，声场强度为6000W/m2。实施例4I)含聚油泥的超声破胶将水和含聚油泥在70°C混合，水与含聚油泥的质量比为3:1,然后向混合物中加入Fenton试剂，Fenton试剂的组成为由硫酸亚铁及30%wt双氧水构成的水溶液，H202/Fe=5mol, pH=4. 0，Fenton试剂中H2O2为含聚油泥原料质量的1%，混合均勻后，进行超声处理Imin ;；2)超声清洗向上述超声破胶后的含聚油泥混合物中加入烷基酚聚氧こ烯醚溶液和AE-1910溶液，烷基酚聚氧こ烯醚为含聚油泥原料质量的0. 01%, AE-1910为含聚油泥原料质量的0. 01%，混合均匀后，在70°C进行超声处理0. 5min ;其中，所加烷基酚聚氧こ烯醚的烧基链为C9的烧基，环氧こ烧加成数为6 ；3)静置分离将上述经过超声清洗的混合物在70°C静置沉降30min，上层为分离出的原油，下层为沉降的固相，中间为水相。步骤I)和2)中，超声处理在同一超声设备中进行，该超声设备的筒体4长度70cm，超声换能器I向筒体4内发射的超声频率为28KHz，声场强度为5000W/m2。实施例5I)含聚油泥的超声破胶将水和含聚油泥在65°C混合，水与含聚油泥的质量比为4:1，然后向混合物中加入高铁酸钾溶液，高铁酸钾溶液中高铁酸钾为含聚油泥原料质量的
0. 1%，混合均匀后，进行超声处理0. 8min ；2)超声清洗向上述超声破胶后的含聚油泥混合物中加入烷基酚聚氧こ烯醚溶液和TA1031溶液，烷基酚聚氧こ烯醚为含聚油泥原料质量的0. 02%, TA1031为含聚油泥原料质量的0. 005%，混合均匀后，在65°C进行超声处理Imin ;其中，所加烷基酚聚氧こ烯醚的烷基链为C8的烧基，环氧こ烧加成数为6 ；3)静置分离将上述经过超声清洗的混合物在75°C静置沉降20min，上层为分离出的原油，下层为沉降的固相，中间为水相。步骤I)和2)中，超声处理在同一超声设备中进行，该超声设备的筒体4长度60cm，超声换能器I向筒体4内发射的超声频率为40KHz，声场强度为6000W/m2。实施例6I)含聚油泥的超声破胶将水和含聚油泥在65°C混合，水与含聚油泥的质量比为3:1，然后向混合物中加入高铁酸钠溶液，高铁酸钠溶液中高铁酸钠为含聚油泥原料质量的0. 5%，混合均匀后，进行超声处理0. 8min ；2)超声清洗向上述超声破胶后的含聚油泥混合物中加入烷基酚聚氧こ烯醚溶液和PFA-8311溶液，烷基酚聚氧こ烯醚为含聚油泥原料质量的0. 03%，PFA-8311为含聚油泥原料质量的0. 01%，混合均匀后，在65°C进行超声处理0. 5min ;其中，所加烷基酚聚氧こ烯酿的烧基链为C12的烧基，环氧こ烧加成数为6 ；3)静置分离将上述经过超声清洗的混合物在75°C静置沉降20min，上层为分离出的原油，下层为沉降的固相，中间为水相。步骤I)和2)中，超声处理在同一超声设备中进行，该超声设备的筒体4长度80cm，超声换能器I向筒体4内发射的超声频率为50KHz，声场强度为6000W/m2。实施例II)含聚油泥的超声破胶将水和含聚油泥在85°C混合，水与含聚油泥的质量比为4:1，然后向混合物中加入次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液中次氯酸钠为含聚油泥原料质量的1%，混合均匀后，进行超声处理0. 8min ；2)超声清洗向上述超声破胶后的含聚油泥混合物中加入烷基酚聚氧こ烯醚溶液和PFA-8311溶液，烷基酚聚氧こ烯醚为含聚油泥原料质量的0. 02%，PFA-8311为含聚油泥原料质量的0. 03%，混合均匀后，在65°C进行超声处理2min ;其中，所加烷基酚聚氧こ烯醚的烧基链为C9的烧基，环氧こ烧加成数为6 ；3)静置分离将上述经过超声清洗的混合物在75°C静置沉降60min，上层为分离出的原油，下层为沉降的固相，中间为水相。步骤I)和2)中，超声处理在同一超声设备中进行，该超声设备的筒体4长度50cm，超声换能器I向筒体4内发射的超声频率为20KHz，声场强度为12000W/m2。实施例8I)含聚油泥的超声破胶将水和含聚油泥在85°C混合，水与含聚油泥的质量比为3:1，然后向混合物中加入次氯酸钙溶液，次氯酸钙溶液中次氯酸钙为含聚油泥原料质量的1%，混合均匀后，进行超声处理5min ；2)超声清洗向上述超声破胶后的含聚油泥混合物中加入烷基酚聚氧こ烯醚溶液和SP169溶液，烷基酚聚氧こ烯醚为含聚油泥原料质量的0. 03%, SP169为含聚油泥原料质 量的0. 03%，混合均匀后，在65°C进行超声处理3min ;其中，所加烷基酚聚氧こ烯醚的烷基链为C9的烧基，环氧こ烧加成数为6 ；3)静置分离将上述经过超声清洗的混合物在75°C静置沉降20min，上层为分离出的原油，下层为沉降的固相，中间为水相。步骤I)和2)中，超声处理在同一超声设备中进行，该超声设备的筒体4长度40cm，超声换能器I向筒体4内发射的超声频率为20KHz，声场强度为10000W/m2。实施例9I)含聚油泥的超声破胶将水和含聚油泥在65°C混合，水与含聚油泥的质量比为4:1，然后向混合物中加入高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液中高锰酸钾为含聚油泥原料质量的0. 4%，混合均匀后，进行超声处理0. 8min ；2)超声清洗向上述超声破胶后的含聚油泥混合物中加入烷基酚聚氧こ烯醚和PFA-8311，烷基酚聚氧こ烯醚为含聚油泥原料质量的0. 02%, PFA-8311为含聚油泥原料质量的0. 03%，混合均匀后，在65°C进行超声处理0. 2min ;其中，所加烷基酚聚氧こ烯醚的烷基链为C9的烧基，环氧こ烧加成数为6 ；3)静置分离将上述经过超声清洗的混合物在75°C静置沉降30min，上层为分离出的原油，下层为沉降的固相，中间为水相。步骤I)和2)中，超声处理在同一超声设备中进行，该超声设备的筒体4长度60cm，超声换能器I向筒体4内发射的超声频率为20KHz，声场强度为7000W/m2。实施例I 9含聚油泥的处理效果如表2所示。表2中回收后油相含水率采用国标GB 260-77，蒸馏法測定水分含量；回收油相含泥率=I-采用甲苯抽提法測定含油率-含水率；C0D值的测量采用铬法-热消解。表2 含聚油泥的处理效果
权利要求
1.一种含聚油泥的分离方法，包括以下步骤 1)含聚油泥的超声破胶将水和含聚油泥在60 90°C混合，水与含聚油泥的质量比为I: I 5:1，然后向混合物中加入破胶剂，破胶剂加量为含聚油泥原料质量的0. 1% 2%，混合均勻后，进行超声处理0. 2min 5min ;所述破胶剂选自Fenton试剂、类Fenton试剂、双氧水、过硫酸钾、过硫酸钠、高铁酸钾、高铁酸钠、次氯酸钠、次氯酸钙、高锰酸钾中的ー种； 2)超声清洗向上述超声破胶 后的含聚油泥混合物中加入清洗剂和抗乳化剂，其中，清洗剂加量为含聚油泥原料质量的0. 01% 0. 03%，抗乳化剂加量为含聚油泥原料质量的0.005% 0. 03%,混合均匀后，在60 90°C进行超声处理0. 2 3min ； 3)静置分离将上述经过超声清洗的混合物在60 90°C静置沉降10 60min，上层为分离出的原油，下层为沉降的固相，中间为水相。
2.根据权利要求I所述含聚油泥的分离方法，其特征在于所述步骤2)中，所述清洗剂为烷基酚聚氧こ烯醚，其中，烷基链为C8 C12的烷基，环氧こ烷加成数为5 10 ;所述抗乳化剂选自 SP169、PFA-8311、BP-2040、AE-1910 或 TA1031。
3.根据权利要求I所述含聚油泥的分离方法，其特征在于所述步骤I)和2)中，超声处理在同一超声设备中进行。
4.ー种实现权利要求I所述分离方法的设备，包括超声设备，其特征在于所述超声设备包括筒体(4)、超声发生器(5)、设置在超声发生器(5)内的超声控制器(6)和与超声发生器(5)相匹配的超声换能器(1)，所述超声换能器(I)呈阵列，均匀分布在筒体(4)的两端，所述筒体(4)的顶部和底部分别设置有进料ロ(2)和出料ロ(3)，进料方向与超声发射方向垂直。
5.根据权利要求4所述分离方法的设备，其特征在于所述超声换能器(I)向筒体(4)内发射的超声频率为10 60KHz，声场强度为1000 12000W/m2。
6.根据权利要求4所述分离方法的设备，其特征在于所述超声控制器(6)内设置有扫频控制模块(6. I)、时间控制模块(6. 2)、功率控制模块(6. 3)和温度控制模块(6. 4)。
7.根据权利要求4所述分离方法的设备，其特征在于所述筒体(4)的长度d为20cm 80cmo
全文摘要
本发明公开了含聚油泥的分离方法及设备。分离方法包括以下步骤1)含聚油泥的超声破胶；2)超声清洗；3)静置分离。超声设备包括筒体、超声发生器、设置在超声发生器内的超声控制器和与超声发生器相匹配的超声换能器，超声换能器呈阵列，均匀分布在筒体的两端，筒体的顶部和底部分别设置有进料口和出料口，进料方向与超声发射方向垂直。本发明利用超声强化聚合物的降解，降低聚合物对油-水-固三相的稳定作用，提高分离效率。进料方向与超声发射方向垂直，超声装置在线运行，超声场辐照能量集中，辐照时间短，便于工业化大规模处理含聚油泥。
文档编号C02F11/00GK102849907SQ20121033523
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月12日 优先权日2012年9月12日
发明者余国贤, 李海峰, 潘威, 晋梅, 吴宏观 申请人:余国贤