油田采出水超聲破乳除油反應(yīng)器的應(yīng)用

齊 薇

中鐵第一勘察設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司環(huán)境與設(shè)備處

油田采出水超聲破乳除油反應(yīng)器及系統(tǒng)包括固液分離箱、超聲脫油反應(yīng)器、超聲波換能器、超聲波發(fā)生器、電動(dòng)扣油閥和控制系統(tǒng)等部分。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室小試實(shí)驗(yàn)得到最佳工藝條件及參數(shù)。在超聲功率1 820 W，超聲頻率27 kHz±2.5 kHz，超聲聲強(qiáng)0.39，水溫為45℃，pH值為7，反應(yīng)時(shí)間6 min的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)條件下，油田采出水除油率可達(dá)90.74%；在流速為2.28和4.8 m3/h連續(xù)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)條件下，油田采出水除油率可分別達(dá)92.69%和80.5%。

油田采出水；超聲破乳；反應(yīng)器；實(shí)驗(yàn)

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

油田采出水采用槽式反應(yīng)器進(jìn)行處理，在超聲功率1 000 W，頻率27 kHz，聲強(qiáng)0.46、反應(yīng)時(shí)間3 min，處理水量12 L，溫度45℃的最佳條件下，以除油率可達(dá)90.2%的小試試驗(yàn)參數(shù)為放大原型，計(jì)算出5 m3/h油田采出水超聲破乳除油反應(yīng)器設(shè)計(jì)參數(shù)：總?cè)莘e0.42 m3，過水?dāng)嗝婷娣e0.278 m2，有效體積1.5 m×0.7 m×0.5 m。

油田采出水超聲破乳除油反應(yīng)器及系統(tǒng)包括固液分離箱、超聲脫油反應(yīng)器、超聲波換能器、超聲波發(fā)生器、電動(dòng)扣油閥和控制系統(tǒng)等，如圖1所示。

圖1 油田采出水超聲破乳除油反應(yīng)器系統(tǒng)示意圖

2 破乳除油應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

2.1 靜態(tài)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)條件：進(jìn)一級(jí)分離罐前管道引出原水初始油濃度為344.537 mg/L，水溫為45℃，pH值為7，超聲反應(yīng)器體積0.3 m3，超聲反應(yīng)器總水作用面積為4 738.5 cm2，超聲功率1 820 W，超聲頻率27 kHz，超聲破乳聲強(qiáng)0.39，作用一定時(shí)間后，分別取樣靜置5 min，測其油含量并計(jì)算除油率。

在該實(shí)驗(yàn)條件下，6 min之前去除率隨著反應(yīng)時(shí)間延長而急劇上升，但過了6 min后去除率隨著反應(yīng)時(shí)間延長而大幅度下降（主要是再次乳化造成）。結(jié)果表明：最佳反應(yīng)時(shí)間為6 min時(shí)，除油率達(dá)到90.74%。

2.2 連續(xù)動(dòng)態(tài)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

（1）超聲功率對(duì)除油率的影響。實(shí)驗(yàn)條件為：進(jìn)一級(jí)分離罐前管道引出原水初始油濃度為344.537 mg/L，超聲反應(yīng)器體積0.3 m3，超聲反應(yīng)器總水作用面積為4 738.5 cm2，超聲聲強(qiáng)0.39，超聲頻率27 kHz，流速2.28 m3/h，改變超聲功率連續(xù)作用，取樣靜置5 min，測其油含量并計(jì)算除油率。超聲功率對(duì)除油率的影響結(jié)果表明，在該實(shí)驗(yàn)條件下，除油率隨著超聲功率增大而急劇上升，超聲功率1 820 W時(shí)，除油率達(dá)到92.69%。

（2）流速對(duì)除油率的影響。實(shí)驗(yàn)條件為：進(jìn)一級(jí)分離罐前管道引出原水初始油濃度為344.537mg/L，超聲反應(yīng)器體積0.3 m3，超聲反應(yīng)器總水作用面積為4 738.5 cm2，超聲聲強(qiáng)0.39，超聲頻率27 kHz，改變流速連續(xù)作用，取樣靜置5 min，測其油含量并計(jì)算除油率。實(shí)驗(yàn)表明：流速2.28 m3/h，除油率為92.69%；流速4.8 m3/h，除油率為80.5%。

3 結(jié)論

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室小試實(shí)驗(yàn)得到的最佳工藝條件及參數(shù)，針對(duì)污水流量5 t/h，完成油田采出水超聲輻射破乳除油反應(yīng)器及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、樣機(jī)加工，完成油田采出水超聲輻射破乳除油應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。

（2）超聲功率1 820 W，超聲頻率27 kHz± 2.5 kHz，超聲聲強(qiáng)0.39，水溫為45℃，pH值為7，反應(yīng)時(shí)間6 min的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)條件下，油田采出水除油率可達(dá)90.74%；在流速為2.28和4.8 m3/h連續(xù)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)條件下，油田采出水除油率可分別達(dá)92.69%和80.5%。

（欄目主持 楊 軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.018