离子液体-有机溶剂复合技术处理含油污泥的研究

安全与环保石油炼制与化工ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＡＮＤＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＳ２０１９年３月第５０卷第３期收稿日期：２０１７０７２３；修改稿收到日期：２０１８０９２８。作者简介：赵明，硕士，研究方向为油泥处理，发表ＳＣＩ论文２篇，承担多项科研项目。通讯联系人：刘东，Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｄｏｎｇ＠ｕｐｃ．ｅｄｕ．ｃｎ。基金项目：国家重点研发项目（２０１８ＹＦＣ１８０１９０１）；山东省重点研发计划项目（２０１６ＧＧＸ１０２０１７）。���������������������赵明１，刘东１，李志恒１，王加宁２，梁玉海３（１．中国石油大学（华东）化学工程学院，山东青岛２６６５８０；２．山东省科学院生态研究所；３．东营金岛环境工程有限公司）摘要：采用离子液体辅助溶剂萃取法处理胜利油田的含油污泥并回收原油，考察了不同溶剂、剂油比、温度、反应时间、离心机转速等条件对油和沥青质脱附效率的影响。结果表明：最佳的实验条件为在正庚烷离子液体［Ｅｍｉｍ］［ＢＦ４］溶剂体系中，犞（溶剂）?犿（油）为５０ｍＬ?３ｇ，温度５０℃，反应时间２０ｍｉｎ，离心机转速２０００ｒ?ｍｉｎ；在此条件下，含油污泥中油的回收率高达９０．５％，沥青质的回收率为８３．１％；正庚烷和离子液体可以回收重复使用，正庚烷的一次和二次回收率分别为８９．２％和７４．２％；离子液体几乎没有损失，一次和二次回收率分别高达９８．６％和９５．４％；使用二次回收的正庚烷和离子液体为溶剂时油和沥青质的回收率分别达到８５．１％和７８．４％。在此基础上，探讨了含油污泥脱附过程的作用机理。离子液体有机溶剂复合技术显著提高了油泥萃取的油回收率，对油泥的无害化和资源化工业生产具有重要的参考价值。关键词：含油污泥溶剂萃取离子液体原油回收沥青质含油污泥是油田开采、油品储存、运输以及炼制过程中产生的主要污染物之一，其成分复杂，含有大量的水、油、泥、无机盐、细菌、重金属和一些难降解的絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂等［１］。含油污泥黏度大，含水量高，稳定性差，难以沉降，具有强烈的刺激性气味，处理极其困难。在处理过程中，油泥随意堆放不仅占用了大量的土地资源，还污染土壤，严重破坏生态环境。国内外目前处理含油污泥的方法有焚烧法、热解法、生物降解法、水洗法、机械分离法、溶剂萃取法等［２］。相比而言，溶剂萃取法操作简单，对设备要求低，油品回收率高，溶剂能循环使用，因此得到广泛应用。李美容等［３］采用１２０号溶剂油破乳剂为溶剂体系，采用化学破乳、溶剂萃取和机械分离的处理手段，得到油品的回收率为９１．７％；赵瑞玉等［４］选取多种溶剂进行复配，通过水辅助萃取含油污泥中的原油，油品回收率高达９６．４％。但是，以上方法中助剂无法回收，溶剂体系复杂且含有芳烃类等有毒物质，处理成本较高。离子液体作为一种新型的绿色溶剂，具有不挥发、不可燃、易回收、具有良好的热稳定性和化学稳定性等优点，在油田的含油污水回收中得到广泛应用［５］。Ｍａｉｎｄｅｒｓｍａ等［６］使用［ｍｅｂｕｐｙ］［ＢＦ４］，［ｍｅｂｕｐｙ］［ＣＨ３ＳＯ４］，［ｂｍｉｎ］［ＢＦ４］等离子液体，对含油污水进行处理，实现了芳烃的有效分离；ＭｃＦａｒｌａｎｅ等［７］使用了９种离子液体从油田采出水中有效地分离出了有机物。但是，很少有关于使用离子液体辅助溶剂萃取含油污泥的报道。本研究采用离子液体溶剂反应体系，对含油污泥进行萃取，以实现油品的回收再利用。１实验１１试剂实验试剂有１２０号溶剂油、正庚烷、石油醚、离子液体１乙基３甲基咪唑四氟硼酸盐［Ｅｍｉｍ］［ＢＦ４］。１２试验方法将含油污泥置于干燥箱中，温度设置为１１５℃，干燥２４ｈ，除去油泥中的水。称取一定量（１～１５ｇ）的脱水油泥样品置于烧瓶中，加入５０ｍＬ溶剂，将其充分混合后放入水浴锅中，搅拌速率为３００ｒ?ｍｉｎ，反应一段时间后，将混合物快速转移到离心机中进行固液分离。离心处理３ｍｉｎ后，混合物分成固、液两相，上层为溶剂油的混合物，下层为残余的泥。另外，当添石油炼制与化工２０１９年第５０卷加离子液体时，混合物最终会分为固、液、液三相，最上面的液相为正庚烷油的混合物，中间的液相为离子液体，下面的固相为残余的泥。经过一系列的处理后，使用紫外可见分光光度计、比表面积测定仪和扫描电子显微镜进行测定和表征分析。２结果与讨论２１油泥的性质分析使用的含油污泥取自胜利油田，是一种黏稠、黑褐色的具有特殊气味的非均相混合物，其含水量（狑）为３２．６％，其中油的组成和性质见表１，泥的ＳＥＭ表征和孔道分析结果见图１。从图１可以看表１油的组成和性质分析项目数据密度（２０℃）?（ｇ·ｃｍ－３）０．９４７３黏度（１００℃）?（ｍｍ２·ｓ－１）２６．８４平均相对分子质量６７５．１族组成（狑），％饱和分２６．６４芳香分２４．３１胶