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工業(yè)污水在石油磺酸鹽生產(chǎn)中應(yīng)用

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工業(yè)污水在石油磺酸鹽生產(chǎn)中應(yīng)用

摘要:某工業(yè)污水中含3%左右的氫氧化鈉,直接排放會(huì)影響外排污水質(zhì)量,需經(jīng)過(guò)凈化處理才能達(dá)到國(guó)家外排污水標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)使用該工業(yè)污水,配制合成石油磺酸鹽原料的氫氧化鈉溶液,進(jìn)行磺化實(shí)驗(yàn),生產(chǎn)石油磺酸鹽。通過(guò)檢測(cè)所生產(chǎn)的石油磺酸鹽產(chǎn)品界面張力指標(biāo)及3元復(fù)合液的驅(qū)油效果,驗(yàn)證利用工業(yè)污水作為磺酸鹽生產(chǎn)原料的可行性,從而達(dá)到降低污水處理的費(fèi)用,減少污水排放量,降低驅(qū)油用石油磺酸鹽產(chǎn)品生產(chǎn)成本的目的。

關(guān)鍵詞:工業(yè)污水;石油磺酸鹽;磺化;活性物;界面張力

目前,中國(guó)主要油田已進(jìn)入3次采油階段,為提高現(xiàn)有油田的采收率,3次采油技術(shù)得到廣泛應(yīng)用[1,2]。三元復(fù)合驅(qū)(ASP)是將堿、表面活性劑、聚合物等物質(zhì)復(fù)配在一起注入地層進(jìn)行采油的方法,該方法既能發(fā)揮堿和表面活性劑在降低界面張力方面的作用,又能發(fā)揮聚合物調(diào)剖和流度控制作用,不同化學(xué)劑之間較好的協(xié)同作用有利于驅(qū)油[3~5]。石油磺酸鹽是1種以石油餾分油為原料合成用途廣泛的陰離子型表面活性劑,用作驅(qū)油劑,具有界面張力超低、與原油配伍性好、水溶性好等優(yōu)點(diǎn),且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,成本低,一直受到廣泛重視[6~8]。大慶煉化公司生產(chǎn)的石油磺酸鹽產(chǎn)品作為3次采油用驅(qū)油劑在大慶油田3次采油中已取得了良好的效果,在提高采收率方面得到油田的普遍認(rèn)可。實(shí)驗(yàn)采用工業(yè)污水,利用工業(yè)污水配制合成石油磺酸鹽用氫氧化鈉溶液,重新利用了工業(yè)污水中的堿,既降低了合成石油磺酸鹽的成本,又減少了污水的排放量,采用工業(yè)污水配制氫氧化鈉溶液合成的石油磺酸鹽產(chǎn)品,經(jīng)過(guò)活性物和界面張力檢測(cè),判定產(chǎn)品的驅(qū)油性能。

1工業(yè)污水的堿液配制

工業(yè)污水對(duì)氫氧化鈉溶解性有一定影響,需要解決固體氫氧化鈉在污水中的溶解性問(wèn)題,配制出合適濃度的氫氧化鈉溶液,再用此堿液與磺化產(chǎn)生的磺酸進(jìn)行中和反應(yīng),保證生產(chǎn)的石油磺酸鹽產(chǎn)品性能和常規(guī)堿液中和的石油磺酸鹽產(chǎn)品性能相同。稱取適量的NaOH固體顆粒,緩慢倒入放置在磁力攪拌器上的裝有工業(yè)污水燒杯中,配制NaOH水溶液,發(fā)現(xiàn)溶液渾濁,有較多的白色懸浮物,是NaOH顆粒未完全溶解。由此現(xiàn)象看出,簡(jiǎn)單采用工業(yè)污水直接配制NaOH水溶液是不可行的。將工業(yè)污水采用過(guò)濾的方法處理后,重新配制不同百分含量的NaOH水溶液,充分?jǐn)嚢杈鶆颍^察溶解現(xiàn)象,待溶液溶解完全后,取下燒杯,靜止溶液24h,觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可以看出,經(jīng)過(guò)濾處理,配制NaOH水溶液時(shí),NaOH的溶解性變好,但當(dāng)配制NaOH污水溶液超過(guò)40%,溶液溶解性不好,放置24h有NaOH析出。因此,采用逐漸降低NaOH水溶液中的溶質(zhì)含量方法,進(jìn)行篩選,對(duì)比溶液溶解結(jié)果,當(dāng)NaOH為35%時(shí),溶液溶解好,溶液均勻,無(wú)溶質(zhì)析出,因此在磺化實(shí)驗(yàn)中采用35%的NaOH污水溶液進(jìn)行中和實(shí)驗(yàn)。

2磺化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)采用正常配制的35%NaOH水溶液和污水配置的35%NaOH溶液分別進(jìn)行中和反應(yīng),得到不同的石油磺酸鹽產(chǎn)品,對(duì)比分析2種堿液中和產(chǎn)生的石油磺酸鹽產(chǎn)品性能,判斷污水配制NaOH溶液是否對(duì)石油磺酸鹽產(chǎn)品驅(qū)油性能有影響。

2.1原料、儀器與試劑

儀器:釜式磺化反應(yīng)器1套,自制;Tx500界面張力儀,北京盛維基業(yè);FE20工業(yè)pH計(jì),梅特勒托利多公司;WH-610D磁力攪拌器,德國(guó)Julabo公司;MS603S電子天平,梅特勒托利多公司;原料:煉化公司餾分油。試劑:氯磺酸、35%NaOH污水溶液、35%NaOH水溶液、酚酞、Hyamine1622(海明)、酸性指示劑、二氯甲烷、脫水原油。

2.2實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1石油磺酸鹽的制備實(shí)驗(yàn)采用釜式磺化反應(yīng)。器制備石油磺酸鹽。釜式磺化反應(yīng)器放入油浴中,固定好磺化反應(yīng)器,原料油加入釜試磺化反應(yīng)器中,啟動(dòng)電動(dòng)攪拌器,設(shè)置好油浴溫度,控制磺化反應(yīng)器內(nèi)部溫度,當(dāng)原料升到適當(dāng)溫度時(shí)開(kāi)始滴加氯磺酸(控制好滴加速度,勻速滴加),氯磺酸滴加結(jié)束后,油浴老化,1h后測(cè)氯磺酸中和值,根據(jù)測(cè)得的中和值計(jì)算中和堿量,勻速滴加NaOH溶液(控制好滴加速度,防止反應(yīng)液爆沸溢出),NaOH溶液滴加結(jié)束后,老化1h,停止攪拌器,倒出產(chǎn)品,測(cè)定產(chǎn)品pH值、有效活性物含量、產(chǎn)品的3元復(fù)配體系界面張力。2.2.2中和值與產(chǎn)品pH的測(cè)定。稱取0.5g試樣于250mL錐形瓶中,加入蒸餾水共100mL,搖勻。加入2滴酚酞指示液(10g/L),用NaOH標(biāo)準(zhǔn)液[C(NaOH)=0.1mol/L]滴定至微紅色為終點(diǎn)。中和值(mgNaOH/g)=C×V×40/m式中C—NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的實(shí)際濃度,mol/L;V—滴定耗用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL;m—試樣質(zhì)量,g;40—NaOH的摩爾質(zhì)量[M(NaOH)],g/mol。pH測(cè)定。稱取1.0g磺酸鹽產(chǎn)品,加入100mL水,常溫用電磁攪拌器攪拌溶解均勻,用工業(yè)pH計(jì)電極測(cè)量pH,記錄數(shù)據(jù)?;腔磻?yīng)生產(chǎn)A、B、C、D等4個(gè)石油磺酸鹽產(chǎn)品,其中A、B為正常的35%NaOH水溶液中和生產(chǎn)的石油磺酸鹽;C、D為35%NaOH污水溶液中和生產(chǎn)的石油磺酸鹽產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的4組實(shí)驗(yàn)合成的磺酸的中和值和使用工業(yè)pH計(jì)測(cè)定石油磺酸鹽產(chǎn)品的pH值見(jiàn)表2。2.2.3石油磺酸鹽的組成測(cè)定。石油磺酸鹽產(chǎn)物是含有活性物、揮發(fā)份、未磺化油、無(wú)機(jī)鹽的混合物[9]。此實(shí)驗(yàn)采用2相滴定法測(cè)定有效活性物的含量。實(shí)驗(yàn)室用滴定法測(cè)定的4組實(shí)驗(yàn)石油磺酸鹽產(chǎn)品的活性組分的百分含量見(jiàn)表3,從表3可以看出使用常規(guī)堿液和使用工業(yè)污水配制的堿液生產(chǎn)的石油磺酸鹽產(chǎn)品有效活性組分基本相同。2.2.4界面張力檢測(cè)界面張力在復(fù)合驅(qū)有體系發(fā)揮著重要的作用,表面活性劑驅(qū)主要是通過(guò)降低油水界面張力以提高毛細(xì)管數(shù)來(lái)提高采油收率,低界面張力有利于剩余油啟動(dòng)、殘余油運(yùn)移[10]。因此,提高采油收率主要依靠降低體系界面張力。界面張力檢測(cè)是根據(jù)旋滴技術(shù),應(yīng)用TX500型旋滴界面張力儀在恒溫45℃下測(cè)定油水界面張力。一般情況下油珠在旋滴界面張力儀中進(jìn)行拉伸,在2h就達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),檢測(cè)到的界面張力值不再發(fā)生變化。4種石油磺酸鹽產(chǎn)品達(dá)到超低界面張力的時(shí)間和2h界面張力平衡時(shí)的界面張力值見(jiàn)表4。在低堿低表面活性劑(0.1S、0.6A)的三元復(fù)合體系中,使用工業(yè)污水配制的堿液合成的石油磺酸鹽產(chǎn)品的界面張力先達(dá)到超低界面張力(界面張力低于10-3);在高堿高表面活性劑(0.3S、1.2A)的三元復(fù)合體系中,使用工業(yè)污水配制的堿液合成的石油磺酸鹽產(chǎn)品的界面張力對(duì)比于常規(guī)堿液合成的石油磺酸鹽產(chǎn)品的界面張力達(dá)到超低界面張力時(shí)間稍晚一些,2h后界面張力達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)數(shù)值接近。

3結(jié)束語(yǔ)

工業(yè)污水經(jīng)過(guò)過(guò)濾處理,配制NaOH水溶液時(shí),NaOH的溶解性變好,當(dāng)NaOH為35%時(shí),溶液溶解好,溶液均勻,無(wú)溶質(zhì)析出。從實(shí)驗(yàn)室內(nèi)釜試磺化反應(yīng)可以看出使用常規(guī)堿液和使用工業(yè)污水配制的堿液生產(chǎn)的石油磺酸鹽產(chǎn)品有效活性組分基本相同。在低堿低表面活性劑(0.1S、0.6A)的三元復(fù)合體系和高堿高表面活性劑(0.3S、1.2A)的三元復(fù)合體系,使用工業(yè)污水配制的堿液合成的石油磺酸鹽產(chǎn)品具有超低界面張力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,使用該工業(yè)污水作驅(qū)油用石油磺酸鹽產(chǎn)品的生產(chǎn)原料,既降低石油磺酸鹽的成本,又節(jié)約污水處理費(fèi)用,生產(chǎn)上可以節(jié)能降耗,減排增量。

作者:盛海霞 王磊 宮靜 王玉梅 單位:中國(guó)石油大慶煉化公司檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)中心 中國(guó)石油大慶煉化公司研究院