申请日2017.07.04
公开(公告)日2017.09.15
IPC分类号C02F11/00
摘要
本发明公开了油田含油污泥处理领域内的一种污泥除油药剂的制备方法，污泥除油药剂组成及含量为：羟甲基烷基糖苷为0.1～1 wt %;交联脂肪醇聚氧乙烯嵌段聚醚为0.1～1 wt %;碳酸钠为0.1～5 wt %;焦磷酸钾为0.01～0.1 wt %;余量为水;羟甲基烷基糖苷由烷基糖苷改性制得。本发明还公开了一种污泥除油药剂的使用方法，将含油污泥与污泥除油药剂混合，置于恒温反应罐中，反应罐反应温度在45～50℃、搅拌速率为200～450 r/min，使含油污泥充分洗涤1~2h，将反应罐中的混合物静置1～3 小时，使混合物从上到下依次分成油、水、泥三层，回收上层的油，将下层的污泥排出，除去含油污泥中的油。本发明羟甲基烷基糖苷与其它药剂复配，增强除油效果，成本较低。
摘要附图
权利要求书
1.一种污泥除油药剂的制备方法，其特征在于，污泥除油药剂的组成及含量为：羟甲基烷基糖苷为0.1～1 wt %;交联脂肪醇聚氧乙烯嵌段聚醚为0.1～1 wt %;碳酸钠为0.1～5wt %;焦磷酸钾为0.01～0.1 wt %;余量为水;所述污泥除油药剂的各组成成分百分含量之和为百分比百;所述羟甲基烷基糖苷由烷基糖苷改性制得。
2.根据权利要求1所述的一种污泥除油药剂的制备方法，其特征在于，所述烷基糖苷通过如下步骤进行改性：
1)弱氧化烷基糖苷：取质量分数为45~50%的烷基糖苷溶液溶于乙醇中，烷基糖苷溶液与乙醇的体积比为1∶(1.5~1.8)，搅拌5~15min，向上述溶液中加入Sarett试剂，烷基糖苷与Sarett试剂的投料质量比为(0.002~0.004)∶1，继续搅拌溶液1~3h，至烷基糖苷被弱氧化;
2)亲核加成：向步骤1)的弱氧化产物中先加入质量分数为35~40%的甲醛水溶液，甲醛水溶液与步骤1)中初始烷基糖苷溶液的体积比为(1~1.33)∶1，再向溶液中缓慢加入浓度为4~6%的NaOH乙醇溶液，NaOH乙醇溶液与甲醛水溶液的体积比为1∶(1.5~2)，加热回流，控制混合溶液的温度在25~35℃，并充分搅拌，使弱氧化产物的碳负离子对甲醛亲核加成;
3)还原：将硼氢化钠粉末加入步骤2)中的亲核加成反应后的混合物中，硼氢化钠粉末的添加量按步骤1)中初始选取的每100ml烷基糖苷溶液加入1.5~1.8g硼氢化钠，在冰水浴冷却条件下对上述混合物搅拌3~5h后，硼氢化钠把醛酮还原为醇，提纯还原反应的产物，最后得到羟甲基烷基糖苷。
3.根据权利要求2所述的一种污泥除油药剂的制备方法，其特征在于，所述烷基糖苷改性过程发生的反应为：
。
4.根据权利要求2所述的一种污泥除油药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的烷基糖苷通过如下步骤制得：将葡萄糖与长链烷基醇按1:(1～20)摩尔比混合，搅拌加热至45～135℃后，加入酸性催化剂继续搅拌，葡萄糖与酸性催化剂的摩尔比为1:(0.1～0.5)，葡萄糖与长链烷基醇进行缩醛脱水反应生成烷基糖苷粗品，经脱醇系统除去未反应的长链烷基醇，再经脱色处理后得到烷基糖苷成品。
5.根据权利要求4所述的一种污泥除油药剂的制备方法，其特征在于，所述长链烷基醇为己醇、辛醇、壬醇或癸醇。
6.根据权利要求4所述的一种污泥除油药剂的制备方法，其特征在于，所述酸性催化剂为对甲苯磺酸或苯磺酸。
7.根据权利要求2所述的一种污泥除油药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中通过柱层析或分子蒸馏来提纯羟甲基烷基糖苷。
8.根据权利要求1所述的一种污泥除油药剂的制备方法，其特征在于，所述交联脂肪醇聚氧乙烯嵌段聚醚为AEO-7或平平加。
9.根据权利要求1所述的一种污泥除油药剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
将含油污泥与污泥除油药剂按照质量比1:(2～4)混合，置于恒温反应罐中，设置反应罐反应温度在45～50℃、搅拌速率为200～450 r/min，使含油污泥充分洗涤1~2h，将反应罐中的混合物静置1～3 小时，使混合物从上到下依次分成油、水、泥三层，通过反应罐上部的引流槽回收上层的油，反应罐下部的排泥管将下层的污泥排出，除去含油污泥中的油。
10.根据权利要求9所述的一种污泥除油药剂的使用方法，其特征在于，所述含油污泥与污泥除油药剂按如下步骤进行混合：
1)待除油的含油污泥质量为m1，根据含油污泥与污泥除油药剂的质量比为1:(2～4)，计算出需要配制的污泥除油药剂的质量为m2，根据污泥除油药剂的各组成及含量，配备好相应用量的羟甲基烷基糖苷、交联脂肪醇聚氧乙烯嵌段聚醚、碳酸钠、焦磷酸钾和水;
2)先向反应罐中加入步骤1)中配备好的水，再依次加入步骤1)中一半用量的碳酸钠和全部焦磷酸钾，然后向反应罐中加入待除油的含油污泥，将加入反应罐中的固液混合物搅拌混合均匀;
3)继续向反应罐中依次加入步骤1)中配备好的羟甲基烷基糖苷、交联脂肪醇聚氧乙烯嵌段聚醚以及剩余的碳酸钠，将含油污泥与污泥除油药剂搅拌混合均匀。
说明书
一种污泥除油药剂的制备方法及其使用方法
技术领域
本发明属于油田含油污泥处理领域，特别涉及一种污泥除油药剂的制备方法及其使用方法。
背景技术
我国的石油化学行业，每年产生大量的含油污泥，且产量还在逐年上升，含油污泥作为《国家危险废物名录》中的污染物质，必须进行处理，否则会对周边环境以及生产区域产生不同程度的影响，而且也是一种对资源的浪费，有效分离回收污泥中油质成分，既可以减少资源浪费也是开展含油污泥无害化处理及资源化利用的前提。
近年来，国内外研究人员对污泥除油开展了大量的研究工作，形成了许多处理方法。在污泥除油领域，国内外主要采用调质分离方法、生物处理方法、焚烧方法、溶剂萃取回收油方法和焦化法改性处理技术，但从应用效果上看，存在如下问题：生物处理方法菌种选择困难、处理周期过长、对含油量高的污泥难以适应;焚烧法处理成本及操作费用高、处理过程会产生SO2、CO及粉尘等二次污染;溶剂萃取回收法流程长、工艺复杂、溶剂价格高且处理费用高;焦化法处理投资成本高且工艺复杂。
药剂处理是国内外公认的低成本油质回收方式，高效药剂的开发是其中的关键，也是目前现场进行污泥除油的一个实际难题。现有技术中，采用药剂处理含油污泥，需要的药剂应用浓度较高，环境温度也需控制在规定区间内，导致成本过高。中国专利数据库中，申请号201210023784.0，申请日 2012.02.03的发明专利公开了一种油田含油污泥的处理方法，该方法中含油污泥经过初步过滤后还需再压滤，在90~120℃下两次通过过筛网，加入药剂后加热至45~60℃除油，仅能回收含油污泥中50%的原油，污泥的除油率低，且步骤繁琐，成本较高。申请号201010601322.3，申请日 2010.12.17的发明专利公开了一种含油污泥热化学分离剂及其使用方法，该方法制备的含油污泥热化学分离剂可用于处理含油污泥，特别是油罐底泥的处理，可将灌底油泥的残油率最低降至 0.5%，仍无法达到GB4284标准要求的低于0.3%。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种污泥除油药剂的制备方法，通过对烷基糖苷改性合成表面活性剂羟甲基烷基糖苷，羟甲基烷基糖苷与其它药剂复配，增强除油效果，复配制得的污泥除油药剂油水界面张力更低，经处理后的污泥含油量低于0.3%，符合国家标准;本污泥除油药剂的各组成成分浓度更低，降低现场污泥除油所需的成本。
本发明的目的是这样实现的：一种污泥除油药剂的制备方法，污泥除油药剂的组成及含量为：羟甲基烷基糖苷为0.1～1 wt %;交联脂肪醇聚氧乙烯嵌段聚醚为0.1～1 wt%;碳酸钠为0.1～5 wt %;焦磷酸钾为0.01～0.1 wt %;余量为水;所述污泥除油药剂的各组成成分百分含量之和为百分比百;所述羟甲基烷基糖苷由烷基糖苷改性制得。
本发明将烷基糖苷改性后制得羟甲基烷基糖苷，羟甲基烷基糖苷为表面活性剂，可以与同为表面活性剂的交联脂肪醇聚氧乙烯嵌段聚醚复配起到加和增效作用，进一步降低油水界面张力，提高表面活性剂渗透进入污泥表面及内部能力，增强污泥分散效果，提高污泥表面及内部油质剥离效果，降低油在泥质接触面的表面附着力，并使其脱离泥质表面，上浮分离，最终使含油污泥分为油、水和污泥3层，污泥中的油更加彻底地被分离，经处理后的污泥含油量低于0.3%，符合国家标准GB4284;本污泥除油药剂的各组成成分的浓度较低，配制污泥除油药剂的成本较低，降低了现场对污泥除油时所需的成本。
作为本发明的进一步改进，所述烷基糖苷通过如下步骤进行改性：
1)弱氧化烷基糖苷：取质量分数为45~50%的烷基糖苷溶液溶于乙醇中，烷基糖苷溶液与乙醇的体积比为1∶(1.5~1.8)，搅拌5~15min，向上述溶液中加入Sarett试剂，烷基糖苷与Sarett试剂的投料质量比为(0.002~0.004)∶1，继续搅拌溶液1~3h，至烷基糖苷被弱氧化;
2)亲核加成：向步骤1)的弱氧化产物中先加入质量分数为35~40%的甲醛水溶液，甲醛水溶液与步骤1)中初始烷基糖苷溶液的体积比为(1~1.33)∶1，再向溶液中缓慢加入浓度为4~6%的NaOH乙醇溶液，NaOH乙醇溶液与甲醛水溶液的体积比为1∶(1.5~2)，加热回流，控制混合溶液的温度在25~35℃，并充分搅拌，使弱氧化产物的碳负离子对甲醛亲核加成;
3)还原：将硼氢化钠粉末加入步骤2)中的亲核加成反应后的混合物中，硼氢化钠粉末的添加量按步骤1)中初始选取的每100ml烷基糖苷溶液加入1.5~1.8g硼氢化钠，在冰水浴冷却条件下对上述混合物搅拌3~5h后，硼氢化钠把醛酮还原为醇，提纯还原反应的产物，最后得到羟甲基烷基糖苷。
Sarett试剂将烷基糖苷弱氧化，弱氧化后的烷基糖苷与甲醛亲核加成、再由硼氢化钠还原，完成对烷基糖苷进行改性，制得羟甲基烷基糖苷，合成羟甲基烷基糖苷的步骤简单，合成成本较低。
作为本发明的改进，所述烷基糖苷改性过程发生的反应为：
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通过有机化学的基本方法，合成表面活性剂羟甲基烷基糖苷，合成路线简单，原料容易获得，成本更低。
作为本发明的进一步改进，所述步骤1)中的烷基糖苷通过如下步骤制得：将葡萄糖与长链烷基醇按1:(1～20)摩尔比混合，搅拌加热至45～135℃后，加入酸性催化剂继续搅拌，葡萄糖与酸性催化剂的摩尔比为1:(0.1～0.5)，葡萄糖与长链烷基醇进行缩醛脱水反应生成烷基糖苷粗品，经脱醇系统除去未反应的长链烷基醇，再经脱色处理后得到烷基糖苷成品。葡萄糖与长链烷基醇进行缩醛脱水反应制得烷基糖苷，葡萄糖与长链烷基醇容易获得成本较低，反应时不会产生对环境有污染的物质，生物环境更友好。
作为本发明的优选方案，所述长链烷基醇为己醇、辛醇、壬醇或癸醇。
作为本发明的优选方案，所述酸性催化剂为对甲苯磺酸或苯磺酸。
作为本发明的进一步改进，所述步骤3)中通过柱层析或分子蒸馏来提纯羟甲基烷基糖苷。
作为本发明的优选方案，所述交联脂肪醇聚氧乙烯嵌段聚醚为AEO-7或平平加。
本发明的目的之二是提供一种上述制备得到的污泥除油药剂的使用方法，在反应罐内将污泥除油药剂和含油污泥混合，控制反应罐的反应温度、搅拌速率和反应时间，更彻底地去除污泥中的油质，将处理后的污泥的含油量降到0.3%以下。
本发明的目的是这样实现的：一种污泥除油药剂的使用方法，包括如下步骤：
将含油污泥与污泥除油药剂按照质量比1:(2～4)混合，置于恒温反应罐中，设置反应罐反应温度在45～50℃、搅拌速率为200～450 r/min，使含油污泥充分洗涤1~2h，将反应罐中的混合物静置1～3 小时，使混合物从上到下依次分成油、水、泥三层，通过反应罐上部的引流槽回收上层的油，反应罐下部的排泥管将下层的污泥排出，除去含油污泥中的油。
本发明通过污泥除油药剂在反应罐中洗涤含油污泥，静置后含油污泥从上到下依次分成油、水、泥三层，通过反应罐上部的引流槽回收上层的油，油可以重复利用，节省资源，反应罐下部的排泥管将下层的污泥排出;污泥除油药剂与含油污泥混合后，含油污泥中混入了水，含油污泥中包含油、水和泥三相，羟甲基烷基糖苷为表面活性剂，可以与同为表面活性剂的交联脂肪醇聚氧乙烯嵌段聚醚复配起到加和增效作用，进一步降低油水界面张力，提高表面活性剂渗透进入污泥表面及内部能力，增强污泥分散效果，提高污泥表面及内部油质剥离效果，降低油在泥质接触面的表面附着力，并使其脱离泥质表面，上浮分离，最终使含油污泥分为油、水和污泥3层，污泥中的油更加彻底地被分离，经处理后的污泥含油量低于0.3%，符合国家标准GB4284;本污泥除油药剂的各组成成分的浓度较低，配制污泥除油药剂的成本较低，降低了现场对污泥除油时所需的成本。
作为本发明的进一步改进，所述含油污泥与污泥除油药剂按如下步骤进行混合：
1)待除油的含油污泥质量为m1，根据含油污泥与污泥除油药剂的质量比为1:(2～4)，计算出需要配制的污泥除油药剂的质量为m2，根据污泥除油药剂的各组成及含量，配备好相应用量的羟甲基烷基糖苷、交联脂肪醇聚氧乙烯嵌段聚醚、碳酸钠、焦磷酸钾和水;
2)先向反应罐中加入步骤1)中配备好的水，再依次加入步骤1)中一半用量的碳酸钠和全部焦磷酸钾，然后向反应罐中加入待除油的含油污泥，将加入反应罐中的固液混合物搅拌混合均匀;
3)继续向反应罐中依次加入步骤1)中配备好的羟甲基烷基糖苷、交联脂肪醇聚氧乙烯嵌段聚醚以及剩余的碳酸钠，将含油污泥与污泥除油药剂搅拌混合均匀。
混合污泥除油药剂和含油污泥时，先向反应罐中投加全部焦磷酸钾和一半用量的碳酸钠，然后将待处理的含油污泥投入反应罐中，最后再依次将羟甲基烷基糖苷、交联脂肪醇聚氧乙烯嵌段聚醚以及剩余的碳酸钠投入到反应罐中;通过将碳酸钠分两步添加，可以使得含油污泥更加充分地被洗涤，除油效果提高10%，经洗涤处理后的污泥含油量低于0.3%，符合国家标准GB4284。