儲(chǔ)運(yùn)油泥水油渣界面作用特性與分離機(jī)理研究.pdf

1、儲(chǔ)運(yùn)油泥是一種在原油及其加工產(chǎn)品儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中沉積形成的危險(xiǎn)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(jì)發(fā)展和原油儲(chǔ)量不斷上升，我國(guó)每年產(chǎn)生的儲(chǔ)運(yùn)油泥已達(dá)約600萬(wàn)噸。儲(chǔ)運(yùn)油泥中含有多環(huán)芳烴、重金屬等物質(zhì)，具有很強(qiáng)的環(huán)境危害性，僅靠填埋會(huì)占用大量土地、污染環(huán)境，亦造成逾百萬(wàn)噸原油資源的浪費(fèi)。因此針對(duì)其資源回收價(jià)值，選用適宜的分離設(shè)備和方法，資源化、無(wú)害化處置回收利用儲(chǔ)運(yùn)油泥中的原油有很重要的研究意義。
　　儲(chǔ)運(yùn)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(jī)械離心法處理儲(chǔ)運(yùn)油泥的難度很高。離心分離后常有細(xì)小顆粒和部分乳化水殘留，但由于現(xiàn)階段對(duì)分離機(jī)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(jìn)一步提升。本文即針對(duì)機(jī)械離心法的不足展開(kāi)了基于對(duì)儲(chǔ)運(yùn)油泥水油渣界面作用特性的三相分離機(jī)理研究。主要內(nèi)容包括：
　　1.

3、本文在對(duì)油泥和其三相分離產(chǎn)物進(jìn)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(duì)渣顆粒表面特性進(jìn)行研究，認(rèn)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(jī)械離心沉降中更難以被脫除，也同時(shí)會(huì)增加油泥粘度，進(jìn)一步阻礙三相分離。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)油泥中固體顆粒表面特性對(duì)粘度的影響方式做了研究，測(cè)試了油泥中各類固體顆粒和乳化水對(duì)油泥表觀粘度的影響。結(jié)果表明油泥中的鐵鹽對(duì)粘度的影響高

4、于硅酸鹽，親油固體顆粒對(duì)粘度影響遠(yuǎn)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(duì)瀝青油流變特性的影響，并建立油泥粘度分析模型，模擬計(jì)算油泥形成過(guò)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(guò)程中的三相分離模型，通過(guò)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(guò)程沉降公式，通過(guò)對(duì)油泥粘度擬合并對(duì)顆粒形狀、種類等參數(shù)進(jìn)行修正，得到各種離心工況下油相的純度計(jì)算方式。然后建立了離心過(guò)程中渣顆粒遷移

5、的物理模型并用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，從而能對(duì)離心后渣顆粒分離的結(jié)果進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。模型和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明渣顆粒粒徑、密度，油泥粘度以及離心機(jī)運(yùn)行工況是離心過(guò)程中渣顆粒脫除效率最重要的影響因素。
　　3.本文針對(duì)現(xiàn)有研究較少涉及的油泥離心后的底渣進(jìn)行了研究，建立了底渣含油率模型?；谒驮嘟缑嫣匦苑治觯髡哒J(rèn)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(xì)作用力與離心作用力的平衡。本文通過(guò)受力分析計(jì)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(rèn)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(tuán)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(duì)底渣進(jìn)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(tái)，對(duì)油泥資源化利用在工藝流程和路線、裝配測(cè)試、生產(chǎn)環(huán)境、運(yùn)行結(jié)構(gòu)和可靠性等方面進(jìn)行了驗(yàn)證。在中試實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)下，本文根據(jù)油泥界面作用