儲運油泥水油渣界面作用特性與分離機理研究.pdf

1、儲運油泥是一種在原油及其加工產(chǎn)品儲存、運輸過程中沉積形成的危險廢物。原油清罐產(chǎn)生的油泥約占罐容量的1％~2%，隨著經(jīng)濟發(fā)展和原油儲量不斷上升，我國每年產(chǎn)生的儲運油泥已達約600萬噸。儲運油泥中含有多環(huán)芳烴、重金屬等物質(zhì)，具有很強的環(huán)境危害性，僅靠填埋會占用大量土地、污染環(huán)境，亦造成逾百萬噸原油資源的浪費。因此針對其資源回收價值，選用適宜的分離設(shè)備和方法，資源化、無害化處置回收利用儲運油泥中的原油有很重要的研究意義。
　　儲運油泥是

2、由水油渣三相組成的一種十分穩(wěn)定的懸浮乳狀液體系。其中，渣顆粒分散懸浮于油相中，油和水多以油包水乳液形式存在。由于其粘度較大，油泥中的固體沉降和脫水處理困難，常用的機械離心法處理儲運油泥的難度很高。離心分離后常有細小顆粒和部分乳化水殘留，但由于現(xiàn)階段對分離機理較少，藥劑選擇缺乏系統(tǒng)性和理論指導(dǎo)，離心分離工藝技術(shù)難以進一步提升。本文即針對機械離心法的不足展開了基于對儲運油泥水油渣界面作用特性的三相分離機理研究。主要內(nèi)容包括：
　　1.

3、本文在對油泥和其三相分離產(chǎn)物進行理化特性分析后，采用 SEM，F(xiàn)T-IR和AFM相結(jié)合的手段對渣顆粒表面特性進行研究，認為油泥存在的環(huán)境促使油中的重質(zhì)組分膠質(zhì)瀝青質(zhì)等吸附在渣顆粒表面，使渣顆粒表面親油。親油顆粒不但在機械離心沉降中更難以被脫除，也同時會增加油泥粘度，進一步阻礙三相分離。在此基礎(chǔ)上，本文對油泥中固體顆粒表面特性對粘度的影響方式做了研究，測試了油泥中各類固體顆粒和乳化水對油泥表觀粘度的影響。結(jié)果表明油泥中的鐵鹽對粘度的影響高

4、于硅酸鹽，親油固體顆粒對粘度影響遠大于親水顆粒。本文采用本構(gòu)方程擬合定量分析各種固體顆粒的加入對瀝青油流變特性的影響，并建立油泥粘度分析模型，模擬計算油泥形成過程中因各種雜質(zhì)顆?；烊攵a(chǎn)生的粘度變化。
　　2.本文建立了油泥離心過程中的三相分離模型，通過理論推導(dǎo)將油回收率和顆粒表面能相關(guān)聯(lián)，基于離心過程沉降公式，通過對油泥粘度擬合并對顆粒形狀、種類等參數(shù)進行修正，得到各種離心工況下油相的純度計算方式。然后建立了離心過程中渣顆粒遷移

5、的物理模型并用實驗進行了驗證，從而能對離心后渣顆粒分離的結(jié)果進行分析和預(yù)測。模型和實驗結(jié)果表明渣顆粒粒徑、密度，油泥粘度以及離心機運行工況是離心過程中渣顆粒脫除效率最重要的影響因素。
　　3.本文針對現(xiàn)有研究較少涉及的油泥離心后的底渣進行了研究，建立了底渣含油率模型。基于水油渣三相界面特性分析，作者認為底渣相表面或孔隙中吸附著油或者水，其比例取決于毛細作用力與離心作用力的平衡。本文通過受力分析計算顆粒表面和孔隙中油被水驅(qū)除的量，建

6、立了離心后底渣中含油率模型。模型分析認為孔隙度與顆粒表面特性是底渣含油量的主要影響因素，且底渣中殘油主要集中在粒徑較小的顆粒團附近。本文將界面作用原理應(yīng)用到油泥分離工藝中，提出了油泥轉(zhuǎn)相預(yù)處理和超聲法對底渣進行二次處理等工藝，有效地提高了油回收率并降低了底渣中的含油率。
　　4.本文建立油泥中試離心平臺，對油泥資源化利用在工藝流程和路線、裝配測試、生產(chǎn)環(huán)境、運行結(jié)構(gòu)和可靠性等方面進行了驗證。在中試實驗的指導(dǎo)下，本文根據(jù)油泥界面作用