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        陽(yáng)離子聚丙烯酰胺對(duì)水中懸浮物的影響研究

        2019-10-16 03:16:18呼文財(cái)
        石油化工應(yīng)用 2019年9期
        關(guān)鍵詞:核桃殼懸浮物丙烯酰胺

        王 晶,呼文財(cái),徐 超

        (中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司,天津 300452)

        懸浮物含量是油田注水控制的重要指標(biāo)之一[1]。核桃殼過(guò)濾器由于其良好的除油、降懸作用及較低的維護(hù)、運(yùn)行成本,被廣泛的應(yīng)用于油田污水最后一級(jí)的處理[2-4]。渤海某油田屬于低滲油田,該油田注水指標(biāo)要求懸浮物含量≤3.0 mg/L?,F(xiàn)場(chǎng)的主要除油、降懸設(shè)備為核桃殼過(guò)濾器,較高的注水指標(biāo)超過(guò)了核桃殼過(guò)濾器的處理能力,注水實(shí)際懸浮物含量達(dá)到7.0 mg/L 左右,很難滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求(見(jiàn)表1、圖1)。本文以該油田為例,研究了陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注對(duì)核桃殼過(guò)濾器去除懸浮物能力的影響。

        圖1 渤海某油田污水處理系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖

        表1 渤海某油田核桃殼進(jìn)出口水質(zhì)

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 材料與儀器

        市售蒸餾水;分析純正己烷;分析純石油醚;市售陽(yáng)離子聚丙烯酰胺,相對(duì)分子質(zhì)量800~1 200 萬(wàn),固含量≥88 %,水不容物≤2 %。Wilks Infracal 污水含油分析儀,波長(zhǎng)3.4 μm,分辨率1 mg/L;上海領(lǐng)德浮物真空過(guò)濾裝置;混合纖維素脂微孔濾膜,濾膜直徑47 mm,平均孔徑0.45 μm,孔隙度80 %;梅特勒電子天平,精度0.1 mg,量程120 g;哈希TL23 濁度計(jì),測(cè)量范圍0~4 000 NTU,精度±2 %;量筒500 mL,精度1 mL;量筒25 mL,精度0.1 mL。

        1.2 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液的配制

        用純凈水配制質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液,測(cè)其25 ℃下黏度為125 mPa·s。

        1.3 實(shí)驗(yàn)方法

        1.3.1 模擬過(guò)濾裝置 按照現(xiàn)場(chǎng)核桃殼過(guò)濾器的設(shè)計(jì)資料,制作核桃殼過(guò)濾器室內(nèi)模擬裝置(見(jiàn)圖2、表2),模擬裝置直徑為400 mm,高度為1 200 mm。

        圖2 室內(nèi)模擬裝置簡(jiǎn)圖

        表2 模擬裝置內(nèi)部填料表

        1.3.2 模擬裝置運(yùn)行參數(shù) 用模擬裝置在現(xiàn)場(chǎng)壓差0.35 MPa 下,對(duì)水樣進(jìn)行過(guò)濾,當(dāng)壓差超過(guò)0.40 MPa后,用蒸餾水對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行反洗,反洗壓力0.60 MPa,反洗時(shí)間15 min,反洗流量500 mL/min。

        1.3.3 過(guò)濾實(shí)驗(yàn) 取油田現(xiàn)場(chǎng)核桃殼過(guò)濾器入口水樣,用模擬裝置對(duì)水樣進(jìn)行過(guò)濾,每隔10 min 取模擬裝置進(jìn)出口水樣檢測(cè)含油值、懸浮物含量,連續(xù)檢測(cè)60 min。在水樣中加注不同濃度的質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液,保證其混合均勻,然后對(duì)水樣進(jìn)行過(guò)濾,每隔10 min 取模擬裝置進(jìn)出口水樣檢測(cè)含油值、懸浮物含量,連續(xù)檢測(cè)60 min。

        1.3.4 濁度檢測(cè) 向模擬裝置入口水樣中加注不同濃度的質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液,然后對(duì)其濁度進(jìn)行檢測(cè)。

        1.3.5 油田現(xiàn)場(chǎng)加注實(shí)驗(yàn) 在油田現(xiàn)場(chǎng)核桃殼過(guò)濾器入口,開(kāi)展質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液加注實(shí)驗(yàn)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 模擬裝置進(jìn)出口含油值變化

        用模擬裝置過(guò)濾現(xiàn)場(chǎng)核桃殼入口污水,入口平均含油值為55 mg/L,出口平均含油值為8.5 mg/L;在水樣中加注30 mg/L 的質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液后,實(shí)驗(yàn)裝置入口含油平均值為54 mg/L,出口平均含油值為8.6 mg/L。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注,對(duì)模擬裝置除油效果基本無(wú)影響(見(jiàn)圖3)。

        圖3 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注對(duì)模擬裝置除油效果影響趨勢(shì)圖

        2.2 模擬裝置進(jìn)出口懸浮物含量變化

        用模擬裝置過(guò)濾現(xiàn)場(chǎng)核桃殼入口污水,入口平均懸浮物含量為13.2 mg/L,出口平均懸浮物含量為7.2 mg/L;在水樣中加注30 mg/L 質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液后,模擬裝置入口懸浮物含量平均值為13.3 mg/L,出口懸浮物含量平均值為2.8 mg/L。

        在水樣中加入不同濃度的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺后,會(huì)改善模擬裝置對(duì)水中懸浮物的去除效果,當(dāng)質(zhì)量濃度為2%的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液加注濃度為30 mg/L時(shí),改善效果達(dá)到最佳,再提高陽(yáng)離子聚丙烯酰胺濃度,改善效果不明顯(見(jiàn)圖4、圖5)。

        圖4 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注對(duì)模擬裝置去除懸浮物效果影響趨勢(shì)圖

        2.3 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺對(duì)水樣濁度的影響

        在現(xiàn)場(chǎng)核桃殼過(guò)濾器入口水中,加注不同濃度質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液后對(duì)水樣的濁度影響不大(見(jiàn)圖6)。

        2.4 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺油田現(xiàn)場(chǎng)加注實(shí)驗(yàn)

        圖6 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺對(duì)核桃殼過(guò)濾器入口水樣濁度的影響

        將陽(yáng)離子聚丙烯酰胺配成質(zhì)量濃度為2 %的溶液,然后在油田現(xiàn)場(chǎng)核桃殼過(guò)濾器入口開(kāi)展加注實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加入,對(duì)核桃殼過(guò)濾器除油能力沒(méi)有改善作用,但能明顯改善核桃殼過(guò)濾器去除水中懸浮物的能力,其最佳加注濃度為30 mg/L,在該濃度下可將核桃殼過(guò)濾器出口水中懸浮物含量由7.2 mg/L 降至2.8 mg/L(見(jiàn)圖7、圖8)。

        圖7 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注對(duì)核桃殼過(guò)濾器除油效果影響趨勢(shì)圖

        圖8 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注對(duì)核桃殼過(guò)濾器去除懸浮物效果影響趨勢(shì)圖

        3 結(jié)論

        針對(duì)渤海某油田,陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注,可以和水中懸浮物產(chǎn)生微弱的絮凝作用,增強(qiáng)核桃殼過(guò)濾器對(duì)水中懸浮物的去除效果,但陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注對(duì)核桃殼過(guò)濾器除油效果及濁度基本無(wú)影響。當(dāng)質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺在核桃殼過(guò)濾器入口加注時(shí),核桃殼去除懸浮物的能力隨著陽(yáng)離子聚丙烯酰胺加注濃度的提高而增強(qiáng),當(dāng)2 %陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液加注濃度為30 mg/L 時(shí),可將核桃殼出口水中懸浮物含量由7.2 mg/L 左右降至3.0 mg/L 以內(nèi),滿足現(xiàn)場(chǎng)注水指標(biāo)要求,再提高其濃度對(duì)核桃殼過(guò)濾器去除懸浮物的效果改善不明顯。

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