張玉娟，康宇龍，黃甫慧君，任蕊

(1.陜西省石油化工研究設(shè)計院，陜西 西安 710054;2.陜西省石油精細(xì)化學(xué)品重點實驗室，陜西 西安 710054;3.陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司 研究院，陜西 西安 710075)

油田和煉化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含油污泥，是石油化工行業(yè)的主要污染物之一。含油污泥中除含有大量殘留原油外，還含有苯系物、蒽、酚類、芘等有毒物質(zhì)，近年來隨著環(huán)保要求的不斷提高及廢棄物資源化利用的發(fā)展趨勢，含油污泥的有效處理成為了亟待解決的重大課題［1-2］。目前含油污泥處理方法主要有溶劑萃取法、熱解析法、調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離處理技術(shù)、生物處理法、焚燒法、焦化法、填埋法、地耕法等［3-5］。溶劑萃取法能得到可直接利用的原油及有機(jī)物，而余下的泥水則返回變?yōu)榭衫玫馁Y源，從而減小污染，具有工藝過程簡單、快速、易于連續(xù)化等優(yōu)點，是目前處理含油污泥有效措施之一［6-9］。

本研究采取三相物理萃取法處理含油污泥，在前期探索的基礎(chǔ)上，本實驗通過加入一定量的由殼聚糖和Al2(SO4)3復(fù)配而成的絮凝劑、采油廢水以及采用機(jī)械攪拌來減輕乳化現(xiàn)象;采用汽油為萃取劑，探索了溶劑比、萃取溫度、攪拌強(qiáng)度及攪拌時間的合適工藝條件，原油萃取率達(dá)97.3%。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

油泥(含油量40.97%，含水量20.61%，含沙量38. 40%);殼聚 糖(粘度200 ～400 mPa·s)、Al2(SO4)3均為分析純;采油廢水(實驗過程中分離出的采油廢水);93#汽油。

DHG-9070A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱;DJQ-9080A電動攪拌器;CL-2 磁力加熱攪拌器;SX-4-10 箱式電阻爐控制箱;LJ-8-2 離心機(jī);ISO9001 電子分析天平;島津UV-2501PC 紫外可見分光光度計。

1.2 實驗方法

稱取5 g 含油污泥于40 mL 采油廢水中，加入20 mL 93#汽油、0.09 g 絮凝劑，在35 ℃以120 r/min攪拌20 min。將混合物轉(zhuǎn)移至帶刻度的恒壓滴定管中，靜止分層，得到萃取相、萃余泥相、萃余水相［10-11］，分別計量三相體積。將各相分別移出恒壓滴定管，進(jìn)行取樣分析。

1.3 分析方法

1.3.1 萃取相含油量 用離心機(jī)分離出部分原油，配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用紫外可見分光光度法測出系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，掃描結(jié)果在320 ～335 nm 萃取相呈現(xiàn)最大吸收峰(圖1)。將溶液濃度與吸光度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖2)。取定量萃取液稀釋至一定體積，測量其吸光度，帶入曲線，即求得每毫升萃取相的含油量。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的紫外圖譜Fig.1 UV spectrum of standard solution

圖2 標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve

1.3.2 萃取率 依據(jù)萃取相中油品含量與含油污泥中樣品含量的比值計算。

式中，A 為吸光度，n 為稀釋倍數(shù)，L 為萃取相體積，m 為含油污泥質(zhì)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 攪拌強(qiáng)度對萃取效果的影響

攪拌是萃取過程中的必要條件，但過度的攪拌會造成乳化現(xiàn)象，因此合適的攪拌強(qiáng)度對萃取過程有著重要的作用，應(yīng)該兼顧混合的均勻性和有效避免乳化兩方面因素［12-14］。攪拌強(qiáng)度對萃取效果的影響見表1 和圖3，實驗條件見1.2 節(jié)(以下同)。

表1 攪拌強(qiáng)度實驗結(jié)果Table 1 Effect of stirring speed on extraction result

圖3 攪拌強(qiáng)度對萃取相含油量的影響Fig.3 Effect of stirring speed on oil content of extraction phase

由表1 和圖3 可知，攪拌速度120 r/min 時，可有效的控制乳化現(xiàn)象，同時也有利于兩相間的傳質(zhì)，萃取效果最好。

2.2 攪拌時間的影響

萃取過程中，兩相傳遞未達(dá)平衡時，萃取相中的含油量隨萃取時間的增加而增大，萃取一段時間，即萃取體系達(dá)平衡后，其含油量不再增大，此時間即為平衡時間。研究萃取體系接近平衡狀態(tài)所需的混合時間具有非常重要的意義，因為萃取設(shè)備的生產(chǎn)能力或設(shè)計尺寸都與此接觸時間密切相關(guān)，還可以避免固-液萃取中因反應(yīng)時間過長引起再乳化現(xiàn)象［15-16］。萃取過程的平衡時間主要由攪拌時間決定，攪拌時間與萃取相中含油量的關(guān)系見圖4。

圖4 攪拌時間對萃取相含油量的影響Fig.4 Effect of stirring time on oil content of extraction phase

由圖4 可知，攪拌20 min 時，即達(dá)到了良好的傳質(zhì)效果。

2.3 萃取溫度的影響

萃取溫度會影響分配比，進(jìn)而影響萃取率，萃取溫度對萃取相含油量的影響見圖5。

圖5 萃取溫度對萃取相含油量的影響Fig.5 Effect of temperature on oil content of extraction phase

由圖5 可知，最佳萃取溫度為40 ℃。但是由于本實驗所用萃取劑為汽油，溫度的升高會加快汽油的揮發(fā)，因此擬采用的萃取溫度為35 ℃。

2.4 萃取劑配比(劑油比)的影響

萃取劑加入量越大，萃取效果越好，但是萃取劑加入量增加，回收萃取劑、分離原油時的成本也將增加，盡可能的減少萃取劑加入量。

由圖6 可知，隨著劑油比的減小，萃取相漸近飽和。油泥10 g，萃取劑加入量20 mL 的萃取率見表2，此時的萃取率已經(jīng)達(dá)到97.3%，已經(jīng)充分利用了萃取液，并且較充分的回收了含油污泥中的原油，因此較佳的劑油比為每克含油污泥2 mL 汽油。

表2 萃取率計算結(jié)果Table 2 The calculated results of extraction ratio

圖6 劑油比對萃取效果的影響Fig.6 Effect of extractant ratio on oil content of extraction phase

3 結(jié)論

以93#汽油為萃取劑，采用三相物理萃取法處理含油污泥的最佳工藝條件為:攪拌強(qiáng)度120 r/min，攪拌時間20 min，溫度35 ℃，劑油比2 mL/g。此時，原油回收率達(dá)97.3%，實現(xiàn)了含油污泥的資源化利用。

［1］ 宋秀艷，周鑫宏. 國內(nèi)外含油污泥的處理現(xiàn)狀和發(fā)展前景［J］.新疆石油科技，2009，19(2):51-55.

［2］ Ramzi F Hejazi，Tahir Husain，F(xiàn)aisal Khan，et al. Landfarming operation of oily sludge in arid Region-human health risk assessment［J］. Journal of Hazardous Materials，2003，B99:287-302.

［3］ 姜勇，趙朝成，趙東風(fēng). 含油污泥的特點及處理方法［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2005，15(4):38-41.

［4］ Steven R Heuer，Victor R Reynolds.Process for the recovery of oil from waste oil sludge:US，07313240［P］.1989-02-21.

［5］ 董國永.石油環(huán)保技術(shù)進(jìn)展［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2009:98-125.

［6］ 劉光全，王蓉莎，肖遙.含油污泥處理技術(shù)研究［J］.石油化工環(huán)境保護(hù)，1999(3):42-46.

［7］ Marco Antonio Avila-Chavez，Rafael Eustaquio-Rincon，Joel Reza，et al. Extraction of hydrocarbons from crude oil tank bottom sludges using tank bottom sludges using supercritical ethane［J］. Separation Science and Technology，2007，42(10):2327-2345.

［8］ 江巖，程浩，楊岳，等. 煉油廠含油污泥無害化處理工藝研究［J］.石化技術(shù)與應(yīng)用，2010，28(5):419-422.

［9］ 郝以專，孟相民，李曉祥.油田含油污泥處理工藝技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2001(3):40-42.

［10］張瑜瑾，劉慶峰，王江，等. 含油污泥固液分離技術(shù)的實驗研究［J］.石油機(jī)械，2002，30(6):4-5.

［11］劉長星，付蕾，井濤.臥螺離心機(jī)含油污泥脫水實驗研究［J］.過濾與分離，2004，14(2):28-31.

［12］劉曉榮，邱冠周，胡岳華，等. 萃取界面乳液的固體微粒穩(wěn)定機(jī)理［J］.中南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2004，35(1):6-10.

［13］謝晉巧，譚淑英，湯心虎.復(fù)配絮凝劑的篩選及其在煉油污水處理中的應(yīng)用［J］. 石油煉制與化工，2002，35(5):30-67.

［14］馬容駿. 溶劑萃取中的乳化及三相問題［J］. 有色金屬，1996(3):42-45.

［15］朱屯，李洲. 溶劑萃?。跰］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007:1-15.

［16］王嘉麟，吳芳云，呂榮湖.從含有污泥中回收油技術(shù)的研究［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，1996(3):3-6.