復配絮凝劑處理遼河油田含聚合物污水室內實驗

中油遼河工程有限公司

復配絮凝劑處理遼河油田含聚合物污水室內實驗

關大毅中油遼河工程有限公司

針對遼河油田聚合物區塊采出含油污水的特點，在對含油采出污水中懸浮物微觀形貌分析的基礎上，利用燒瓶實驗評價了國內油田常用的幾種有機和無機絮凝劑的污水處理效果。以除油率和去濁率為評價指標，優選出3種適應性較好的的絮凝劑，與實驗室自制的絮凝劑XN-6復配使用，評價了不同XN-6加量下復配體系的絮凝效果，并分析了溫度對復配體系絮凝效果的影響規律。研究表明，適應于試驗區含油污水處理的最佳絮凝劑復配體系為150 mg/LXN-6+3 000 mg/L聚氯化鋁。在40℃條件下該體系的除油率和去濁率分別為87.04%和80.49%，隨著絮凝實驗溫度的升高，復配體系的絮凝效果更好。

聚合物驅；含油污水；絮凝劑；除油率；去濁率

絮凝法是一種重要的含油污水處理方法，該方法的優點是沒有改變現有工藝，只是在油水分離工藝中加入了絮凝劑，加速了油水的分離。但是目前聚驅后油田常用的絮凝劑用量比較大且成本也較高。以遼河油田聚合物驅區塊含油產出水為研究對象，進行了油田常用的絮凝劑與實驗室自制的絮凝劑XN-6對含油產出水的處理效果對比實驗[1]。

1實驗部分

1.1 材料與儀器

實驗污水采用遼河油田某聚合物驅區塊含油采出水，成分包括原油、聚合物、懸浮物、細砂、黏土以及金屬鹽等，采出污水的濁度、含油量、COD含量分別為76、180和588 mg/L，聚合物濃度為250～350 mg/L。絮凝劑：硫酸鋁、三氯化鋁、三氯化鐵、聚氯化鋁、聚氯化鋁鐵、絮凝劑PAM-1、PAM-2、絮凝劑XN-6；氯化鈉。

1.2 方法

1.2.1 污水中懸浮物的微觀形貌

利用XSJ-2型電子顯微鏡對現場采出污水懸浮物進行微觀形態觀察，放大倍數為250倍。利用激光粒度分析儀分析試驗區污水中懸浮物的粒徑分布范圍。

1.2.2 絮凝劑XN-6的IR分析

采用KBr壓片法，利用Bruker-Tensor27型傅立葉變換紅外光譜儀分析絮凝劑的IR譜。波數范圍為4 000～400 cm-1。

1.2.3 絮凝劑絮凝效果評價

絮凝劑評價方法參考中華人民共和國石油天然氣行業標準《絮凝劑評定方法（SYT 5796—1993）》。現場取實驗區塊采出污水樣品置于50 mL具塞帶刻度比色管中，放入恒溫水浴預熱至設定溫度。向比色管中加入絮凝劑，用玻璃棒充分攪拌，使絮凝劑與采出液脫出污水樣品充分混合，重新將比色管置于恒溫水浴中靜置沉降。1 h后觀察測定污水濁度和含油量。

2結果與討論

2.1 不同類型的絮凝劑單劑絮凝效果評價

為了比較絮凝劑對聚驅后含油污水的絮凝效果，選取了油田常用的3類7種絮凝劑進行了燒杯實驗，從而得出絮凝效果，結果見表1。

表1 不同類型絮凝劑的絮凝效果統計

由表1可看出，7種不同類型的絮凝劑對于試驗區含油污水的除油率和去濁率均較低。其中3種無機低分子絮凝劑中，在相同的加量下，硫酸鋁的污水處理效果最好；2種無機高分子絮凝劑中，在相同的加量下，聚氯化鋁的污水處理效果最好[2]；2種有機絮凝劑中，在相同的加量下，PAM-1的污水處理效果優于PAM-2。

2.2 絮凝劑XN-6的分子結構及絮凝效果評價

從實驗室自制的絮凝劑XN-6紅外光譜圖可看出，3 449 cm-1和1 740 cm-1處分別為絮凝劑中N-H基團以及羰基的伸縮振動吸收峰；1 459 cm-1和1 423 cm-1處為絮凝劑中含有C—C和C—N鍵鏈節的六元環伸縮振動吸收峰；1 339 cm-1和900 cm-1處的吸收峰為絮凝劑中O—H基團的彎曲振動吸收峰。綜合絮凝劑的紅外譜曲線可看出，絮凝劑XN-6是丙烯酰胺、丙烯酸和二甲基二烯丙基氯化銨的共聚物。

圖1為不同XN-6加量下的絮凝效果。實驗溫度為40℃，攪拌速度為300 r/min，攪拌時間為3 min。由圖1可看出，隨著絮凝劑XN-6加量的增加，絮凝劑對于含油采出污水的去濁率和除油率逐漸增大。當加量大于300 mg/L后，除油率和去濁率的增加幅度逐漸變緩。在300 mg/L時，除油率和去濁率分別為75.04%和70.00%。在污水處理過程中，為了保證處理效果的同時減少絮凝體的產生，防止后續分離困難，并考慮處理成本，因此選擇絮凝劑XN-6的加量為300 mg/L。

圖1 不同XN-6加量下的絮凝效果

2.3 絮凝劑復配體系的絮凝性能

為了達到更好的絮凝效果，并綜合考慮經濟成本，選取油田常用的與試驗區含油污水匹配性較好的絮凝劑硫酸鋁、聚氯化鋁和PAM-1與實驗室自制的絮凝劑XN-6進行復配使用[3]，考察其復配絮凝劑體系對于試驗區含油污水的絮凝效果。實驗溫度為40℃，固定絮凝劑硫酸鋁、聚氯化鋁的用量為3 000 mg/L，PAM-1的用量為150 mg/L。不同的XN-6加量下，不同絮凝劑復配體系的絮凝效果如圖2所示。

由圖2可看出，XN-6與3種油田應用效果較好的絮凝劑復配后，XN-6直接影響著污水的處理效果。3種復配體系的絮凝效果隨著XN-6加量的增加變化趨勢相同，均是先增大后減小，存在一個除油率和去濁率的最大值。這主要是因為，當絮凝劑XN-6加量較小時，不利于復配體系的吸附架橋性能和電性中和作用；隨著XN-6加量的增加，復配體系的吸附架橋作用明顯增強，電性中和作用增強；當XN-6用量達到一定值后，由于XN-6的分散作用，大量的XN-6分子被吸附的污水中的顆粒包覆，大大減少了絮凝劑上的吸附活化點，使得絮凝效果有限，表現為除油率和去濁率的降低。對比3種復配體系，XN-6+聚氯化鋁的復配體系的絮凝效果最好，最佳的配方為：150 mg/L XN-6+3 000 mg/L聚氯化鋁，該配方在40℃條件下的除油率和去濁率分別為87.04%和80.49%。

圖2 不同絮凝劑復配體系的絮凝效果

溫度可影響絮凝劑復配體系的絮凝效果，特別是絮凝反應過程、絮凝體成長及沉降分離過程。圖3為溫度對優選出的絮凝劑復配體系（150 mg/L XN-6+3 000 mg/L聚氯化鋁）絮凝效果的影響規律。由圖3還可看出，隨著溫度的升高，復配絮凝體系的除油率和去濁率逐漸增大。這主要是因為，溫度的升高可使聚氯化鋁和XN-6的擴散速率增大，降低污水中乳化原油的黏度和密度，使得絮凝效果變好[4-5]。通過圖3還可看出，在實驗溫度范圍內，復配體系的除油率和去濁率均較好，適合較寬的處理溫度。該復配體系對于試驗區的含油污水具有很好的適應性。

圖3 不同溫度下XN-6+聚合氯化鋁復配體系的絮凝效果

3結論

（1）在對試驗區含油污水中懸浮物微觀形貌分析的基礎上，利用燒杯實驗優選出了油田常用的3種處理效果較好的絮凝劑：硫酸鋁、聚氯化鋁和PAM-1。

（2）實驗室自制的絮凝劑XN-6為丙烯酰胺、丙烯酸和二甲基二烯丙基氯化銨的共聚物。該絮凝劑在40℃條件下單獨使用時最佳投加量為300 mg/L，除油率和去濁率可達75.04%和70.00%。

（3）將優選出的3種絮凝劑與XN-6復配，最終優化出了適應于試驗區含油污水處理的最佳絮凝劑復配體系為：150 mg/L XN-6+3 000 mg/L聚氯化鋁。在40℃條件下的除油率和去濁率分別為87.04%和80.49%。隨著絮凝實驗溫度的升高，復配體系的絮凝效果更好。

[1]張鳳久，姜偉，孫福街，等．海上稠油聚合物驅關鍵技術研究與礦場試驗[J]．中國工程科學，2011，13（5）：28-34.

[2]周守為，韓明，向問陶，等．渤海油田聚合物驅提高采收率技術研究與應用[J]．中國海上油氣，2006，18（6）：386-389.

[3]檀國榮，鄒立壯，王金本，等．聚合物對原油乳狀液破乳效果影響的實驗研究[J]．大慶石油地質與開發，2006，25（1）：93-94.

[4]鄧述波，周撫生，陳忠喜，等．聚丙烯酰胺對聚合物驅油污水中油珠沉降分離的影響[J]．環境科學，2002，23（2）：69-72.

[5]郭亞梅，李明遠，賀輝宗，等．聚合物-表面活性劑對原油模擬油/水界面Zeta電位的影響[J]．油田化學，2009，26（4）：415-418.

（欄目主持 楊軍）

九江石化油品升級工程主體完工

經過參建各方為期22個月的奮戰，近日九江石化800×104t/a油品質量升級改造工程建設迎來里程碑式的重大節點——2×7×104t/a硫磺回收聯合裝置、170×104t/a渣油加氫裝置、10×104m3/h煤制氫裝置、4.5×104m3/h空分裝置順利實現高標準中交。至此，九江石化油品質量升級改造工程主體部分基本建成，各裝置將陸續從施工階段轉入開工生產階段。

九江石化油品質量升級改造工程總投資約70億元，由常減壓、硫磺回收、渣油加氫、加氫裂化及PSA、煤制氫、空分等8套主體裝置和公用系統工程組成。整個工程計劃9月份打通全流程，產出合格產品。圖為7月8日，現場施工人員在做裝置的調試工作。

九江石化油品升級工程主體完工

胡慶明攝影報道

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.014

關大毅：工程師，1994年畢業于浙江大學化工工藝專業，主要從事油田水處理方面的研究工作。

18629353612、guandavill@126.com

2015-05-19