某海上平臺含油污泥的物性分析

劉超

（山東濱化東瑞化工有限責任公司，山東濱州 256600）

1 含油污泥簡介

1.1 發展狀況

近年來，隨著石油工業的不斷發展，非常規油氣田的開發力度不斷加大，導致高粘、有毒、酸性含油污泥產量增加。 原油的組成主要包括：脂肪烴、芳香烴、瀝青質、樹脂等，其中苯、二甲苯、環烷烴、多環芳烴和其他揮發性難降解有機化合物相對常見， 這也是為什么含油污泥是高粘度、有毒和酸性的原因之一[1]。 由于含油污泥中含有大量的重金屬、雜原子化合物、多環芳烴等有毒有害污染物，其對人畜健康和周圍生態環境的危害不容忽視。 含油污泥體積龐大，若不加以處理直接排放，將會對生產區域和周邊環境造成不同程度的影響。 由于油田類型、土壤組成和儲存條件的不同，來自不同來源的含油污泥的物理化學性質也不同[2]，含油污泥的性質和組成變化范圍很大，受采樣時間、地點等多種因素的綜合影響，即使是同一種含油污泥，其性質也會有較大幅度的波動，含油污泥的無害化、資源化回收和減量化處理，是現在石油行業的主要問題之一。

1.1 處理方法

1）傳統方法：傳統的含油污泥處置和處理方法，如填埋、焚燒、固化和生物降解，然而，這些技術總是或多或少地存在缺陷， 都存在效率低、成本高、資源浪費和環境污染風險高等缺點。 2）溶劑萃?。簩⒑臀勰嗯c萃取溶劑按一定比例完全混合，去除混合物中的固體顆粒、水和其他雜質、蒸餾混合物，從萃取劑中分離回收污泥中原油的技術。 3）超聲波法：利用超聲波改變含油污泥的物理性質和狀態。 聲輻射引起的空化效應和機械振動會剝離原來附著在固體顆粒表面的原油液滴，在超聲波的連續作用下，油水乳狀液的粘度不斷降低， 乳狀液混合物中的小液滴加速運動、碰撞和合并。 從而減少固體顆粒表面的原油數量。 4）表面活性劑法：基于化學清洗的原理，利用表面活性劑的親水基團和油混合物的水相溶液來提高石油烴的溶解度。 5）凍融法：指隨著溫度的不斷降低，含油污泥中的較低凝點的水相或油相（由于不同地區含油污泥中石油碳氫化合物的組成不同， 各種碳氫化合物的凝固點也不同）被凍結，其體積會膨脹，在隨后的解凍過程中，由于重力和表面張力的雙重作用， 油相和水相逐漸分層，最終實現原油的回收。 6）催化熱解：普通熱解主要采用電爐加熱方式，不添加添加劑，直接熱解含油污泥回收油。 而催化熱解是在普通熱解的基礎上，增加催化劑的使用，來達到增加原油回收率的目的。 7）超臨界氧化：指使用超臨界流體氧化來處理含油污泥，以降低分離后回收的污泥中油相的粘度和重組份的含量。 8）電脫法：在電滲壓力下， 使離子或帶電粒子遷移到相應的電極， 即電流產生的電場打破聚集狀態的含油污泥，迫使固體顆粒在電泳的作用下緩慢遷移到陽極，在電滲壓的作用下，分離出來的固體顆粒發生碰撞和聚集，逐漸形成沉淀；而油和水遷移到陰極，由于分子作用力和靜電力的作用，油滴和水滴在此處合并，實現油的回收目標。

1.2 研究目的

海洋石油工業是我國石油產量的重要來源之一，而海上油田平臺空間有限，無法引入大型處理設備，很多處理方法也很難在平臺上得到應用，因此加大了含油污泥的處理難度。 且根據海上油田的運行經驗來看，含油污泥在石油生產流程中會包覆在電脫上， 造成電脫無法正常工作，必須及時處理，因此確定含油污泥理化特性參數就顯得非常重要[3～7]。 本研究就是針對海上平臺采出液處理過程中所形成的含油污泥理化特性進行實驗分析，確定其組成，為后續無害化處理提供參考數據。

2 實驗

2.1 試劑與儀器

試劑：石油醚、甲苯(分析純)，均為北方化學試劑有限公司生產；氯仿、正己烷、甲苯、無水乙醇(分析純)、丙酮和二氯甲烷，均為天津化學試劑有限公司生產。

主要儀器：紅外光譜儀，北京布魯克科技有限公司；Vario Micro cube 元素分析儀， 德國Elementar；X 射線熒光光譜儀，日本RigaKu。

2.2 含油污泥樣品

取自某海上油田的含油污泥樣品，樣品總量為5L。 樣品外觀顯示為樣品分層，上層部分約占2/3，表現為黑色粘稠油狀物質（以下簡稱為“油份”）。 下層的部分約占1/3，為灰褐色粘稠物（以下簡稱為“泥份”）。

2.3 分析方法

對含油污泥的含水量，揮發性固體含量和灰分含量進行測定，方法如下：

2.3.1 含水量檢測方法 依據LY/T1213－1999《森林土壤含水量的測定》分析樣品含水率。 公式為：

式中：W－污泥樣品質量，g；

W1－蒸發皿質量，g；

W2－烘干后污泥樣品與蒸發皿質量之和，g。

2.3.2 揮發性固體和灰分檢測方法 依據GB/T 7702.15－2008 《煤質顆?；钚蕴吭囼灧椒ɑ曳值臏y定》測定樣品中揮發性固體和灰分。

灰分含量計算公式為：

式中：S1－干燥污泥質量，g；

S2－灼燒后灰分的質量，g。

揮發性固體含量計算公式為：

式中：S1－干燥污泥質量，g；

S2－灼燒后灰分的質量，g。

3 實驗結果與討論

3.1 油泥分析

取適量的樣品上層“油份”于試管中，加入石油醚溶解，實驗結果顯示“油份”可以充分的和石油醚進行混溶， 僅有極少量的沉淀物在管底；另取一份“油份”于試管加水溶解，結果顯示水不溶，根據實驗現象結合樣品外觀初步判斷其主體組份為較純的原油。

取適量的樣品下層“泥份”，試驗顯示難溶于石油醚和甲苯，且溶后分層，試管上層石油醚或甲苯表現均為略帶褐色的透明液體，下層表現為灰褐色抱團粘稠物；而“泥份”在與水和乙醇混溶后成為均相的灰褐色懸濁液。

在海上平臺進行作業過程中， 根據現場反饋情況，影響電脫等工藝正常運轉的主要為下層“泥份”。 因此，以下分析主要針對該成份物質進行。

由2.3 中的分析方法對“泥份” 樣品的含水量、有機物等進行分析，結果見表1。

表1 油泥樣品基本參數

3.2 元素、紅外光譜分析

“油份”——經過離心后取上層油樣送元素分析儀和紅外光譜儀分析；

“泥份”——依次以石油醚和甲苯（每次各自與“泥份”體積比1∶1）對“泥份”洗滌各兩遍后，再以飽和鹽水充分洗滌、加熱處理后，烘干送樣分析。

對油份和泥份樣品分析的結果見表2、 圖1和圖2。

表2 油泥樣品元素分析

圖1 “油份”紅外譜圖

圖2 “泥份”紅外譜圖

從元素分析表2 看：含油污泥中N 和S 元素的含量均比較低，“油份”中C、H 元素總含量占比為96.68%，“泥份”中C、H 元素總量占比79.87%，故含油污泥確定其主要為碳氫化合物。 從紅外譜圖圖1、圖2 可見：“泥份”除了在2923、1459cm-1處具有長鏈的脂肪烴類物質，還在1108cm-1處顯示具有強的醚鍵、3517cm-1處的羥基、 以及在1375、1626cm-1處弱的酰胺官能團，由此可判斷泥份中應含有聚醚類和部分水解聚丙烯酰胺類物質。

3.3 無機物組分分析

將“泥份”經過同樣的石油醚和甲苯，再由飽和鹽水洗滌的操作后，先經過105℃烘干水份，然后經過550℃去除有機物的處理后， 取釜殘物進行XRF 分析，結果見表3。

由表3 中XRF 檢測的SQX 計算結果可見：占“泥份”含量為4.62%的無機物，其主要成分為鈣、鎂、鋁、鐵的硅酸鹽和硫酸鹽。

表3 油泥樣品XRF

4 結論

由以上各種檢測結果可對海上某平臺油泥樣品的“泥份”做出以下結論：

所提供的油田油泥樣品中的“泥份”組成為：主要為聚醚類、有少量聚丙烯酰胺類物質，少量瀝青質、膠質類物質，同時夾帶少量地層膨潤土類物質。