科研開(kāi)發(fā)濾料清洗劑的研制與應(yīng)用

朱成華1，侍路勇2，王富來(lái)2，孫文山2，楊立2（1中海油能源發(fā)展鉆采工程研究院渤海實(shí)驗(yàn)中心，天津300452；。中石化河南油田分公司新疆勘探開(kāi)發(fā)中心，新疆焉841000）鐵、氧化鐵、水垢及三次采油用聚合物等，濾料清洗溫度低、難度大，以往的清洗劑除油率低，難以滿(mǎn)足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要。針對(duì)油田污水過(guò)濾系統(tǒng)中濾料的清洗，依據(jù)表面活性劑清洗原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)與篩選，研制出的濾料清洗劑配方，具有低溫低泡沫、高效除油、良好的配套性、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等特點(diǎn)，除油率大于95，經(jīng)油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用完全符合生產(chǎn)要求。

油田污水處理系統(tǒng)普遍采用12級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)，由于油田開(kāi)發(fā)處于中后期，采出液含水量高達(dá)9 0，過(guò)濾系統(tǒng)普遍負(fù)荷較重，因此濾料的清洗和再生是保證污水處理達(dá)標(biāo)的重要因素。受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，濾料的清洗多采用常溫運(yùn)行，因此研制高性能常溫水基濾料清洗劑對(duì)污水處理達(dá)標(biāo)、節(jié)約能源、降低能耗、保護(hù)環(huán)境至關(guān)重要。

濾料清洗劑是以水為溶劑，以中低溫情況下仍能發(fā)揮穩(wěn)定除油、除雜性能的表面活性劑為主要成分，同時(shí)輔以堿性助洗劑、分散劑、抗二次沉著劑、消泡劑、有機(jī)除、防銹劑等組成的清洗濾料表面的藥劑。水基清洗劑以水代油，具有高效、低耗、不燃燒、不揮發(fā)、減少污染等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛應(yīng)用及推廣。

有關(guān)水基清洗的理論及清洗藥劑配方常見(jiàn)諸于各專(zhuān)業(yè)期刊，但是，具體產(chǎn)品的清洗性、泡沫性、除油性、除雜性、防銹性等綜合性能往往不能滿(mǎn)足使用要求，因此常溫水基清洗劑的研制開(kāi)發(fā)顯得尤為緊迫和必要。：2012-08-11―），女，天津人，中海油能源發(fā)展鉆采工程研究院渤海實(shí)驗(yàn)中心化工工程師，主要從事油田水分析與評(píng)價(jià)、油田污水處理及化工產(chǎn)品分析與評(píng)價(jià)。

1濾料清洗劑的開(kāi)發(fā)原理1.1濾料表面的污物種類(lèi)般情況下，吸附于濾料表面的污物由油污、懸浮雜質(zhì)、細(xì)菌及其產(chǎn)物、硫化亞鐵、氧化鐵、水垢及三次采油用聚合物等化學(xué)劑組成。

1.2濾料清洗劑的清洗機(jī)理濾料表面的清洗過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜、綜合的物理化學(xué)過(guò)程。清洗劑在濾料與污物界面之間，通過(guò)潤(rùn)濕、分散、溶解、卷縮、乳化、螯合、皂化等作用，增大污物與清洗液表面之間的輔展系數(shù)，從而使污物得以剝離并懸浮于清洗溶液中，達(dá)到清洗目的。

1.3配方組合原理非離子表面活性劑具有廣泛的酸堿適應(yīng)性和優(yōu)異的油污清洗性能，因而成為水基清洗劑配方中表面活性劑的。但是非離子表面活性劑濁點(diǎn)的存在，局限了它的使用溫度范圍。只有在濁點(diǎn)溫度附近，非離子表面活性劑才能發(fā)揮佳清洗效能。因此開(kāi)發(fā)常溫清洗劑的重點(diǎn)就在于尋找濁點(diǎn)在常溫范圍（2 025C）的非離子表面活性劑。同時(shí)，由于清洗助劑（尤其是鹽類(lèi)產(chǎn)品）的加入，會(huì)進(jìn)一步降低表面活性劑的實(shí)際濁點(diǎn)，因此可以保證清洗劑在常溫下正常發(fā)揮清洗效果，滿(mǎn)足實(shí)際使用要求。

為完善和增強(qiáng)清洗劑綜合性能，需復(fù)配添加化工科技分散助劑、水基防銹劑等。

清洗劑主要原料及性能見(jiàn)表1.表1清洗劑主要原料及性能主要原料外觀性能產(chǎn)地壬基酚聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚烷基苯黃酸鈉氮川三乙酸鈉三乙醇胺淺黃色液體無(wú)色液體黃色液體白色固體黃色粘稠液體濁點(diǎn)：2025C，非離子表面活性劑陰離子表面活性劑、分散劑螯合劑、穩(wěn)定劑、防銹劑防銹劑南京金陵石化南京金陵石化南京金陵石化巴斯夫公司市售2實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)異的清洗劑必須具備良好的綜合性能，清洗性、老化性、泡沫性、穩(wěn)定性是其中4項(xiàng)主要性能。采用正交實(shí)驗(yàn)方式，分別針對(duì)上述4項(xiàng)性能優(yōu)化組合各種表面活性劑及助劑，根據(jù)清洗綜合效果，調(diào)整各成分添加比例，經(jīng)過(guò)32種不同選擇實(shí)驗(yàn)后終確認(rèn)配方。

22性能檢測(cè)性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)用材料為河南油田常用的核桃殼濾料，規(guī)格為粒徑0.81.5mm，耐老化實(shí)驗(yàn)使用的油品為河南油田雙河聯(lián)合站處理原油。

2.2.1穩(wěn)定性能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，具體內(nèi)容及結(jié)果如下。

室溫穩(wěn)定性：室溫下放置7d，觀察溶液狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：穩(wěn)定，無(wú)分層。

高溫穩(wěn)定性：將50mL原液置于50mL具塞量筒中，加塞后放入60±2 C水浴中，6h后，取出量筒冷卻到室溫檢查，并考察高溫實(shí)驗(yàn)后原液的清洗性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：穩(wěn)定、無(wú)分層；清洗性能經(jīng)實(shí)驗(yàn)后確認(rèn)無(wú)變化。

低溫穩(wěn)定性：將高溫頭驗(yàn)后的原液放入低溫冰箱中，于一18±3C保持1h后，取出量筒，待試液恢復(fù)到室溫并保持1h后，將試液傾倒5次進(jìn)行觀察；并放置于不同的低溫下，確定溶液的冰點(diǎn)，考察低溫實(shí)驗(yàn)后原液的清洗性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：放置1h后，溶液不分層，傾倒后與未做實(shí)驗(yàn)前狀態(tài)相同；清洗性能經(jīng)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)無(wú)變化。

222清洗性能在室溫（25C）條件下，配制20L質(zhì)量分?jǐn)?shù)5的清洗液，分別進(jìn)行反洗、浸漬實(shí)驗(yàn)，用分光光度計(jì)測(cè)定除油率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2、表3.表2反洗實(shí)驗(yàn)測(cè)試除油率反洗時(shí)間/min除油率/表3浸潰實(shí)驗(yàn)測(cè)試除油率浸潰時(shí)間/min除油率/ 2.2.3耐老化性能將實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)濾料裝好，在實(shí)驗(yàn)室溫度（25C）下配制20L質(zhì)量分?jǐn)?shù)5 的清洗液，并依次在其中加入原油，進(jìn)行反洗清洗。原油分4次加入，每次加入量均為20g.每加入1次，循環(huán)2h后再測(cè)試除油率。

每次測(cè)試除油率時(shí)，分別設(shè)定4個(gè)時(shí)間點(diǎn)，即3、5、10、15min，記錄各時(shí)間點(diǎn)的除油率。結(jié)果見(jiàn)表4.表4耐老化性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果除油率/原油加入量/（gL-清洗性差當(dāng)清洗液含油量為3g/L以下時(shí)，工作液狀態(tài)穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)材料除油率均可達(dá)到要求。當(dāng)溶液含油量為4g/L時(shí)，工作原液基本喪失清洗能力，說(shuō)明在此條件下，清洗液應(yīng)放棄，需重新配制。2.2.4泡沫性能000mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5 的清洗液，預(yù)熱至302C.移取100mL清洗液倒入具塞量筒中，使液面距筒塞下端面約7cm.蓋塞后在30士2C的烘箱中放置10min，取出后立即上下?lián)u動(dòng)1min，搖動(dòng)距離約為40cm，頻率100110次/min.搖動(dòng)完畢后，打開(kāi)塞筒，將量筒置于30士2C的烘箱中靜置10min，觀察泡沫消失情況，記下殘留泡沫高度。

10min后泡沫高度為0.65cm，屬于低泡沫清洗劑。B/T4323.11999中規(guī)定，測(cè)試液靜置10min后泡沫高度<堿度/點(diǎn)外觀微黃、均、穩(wěn)定、透明液體1.0cm為低泡沫清洗劑。

2.3確定產(chǎn)品配方經(jīng)過(guò)上述實(shí)驗(yàn)性能檢測(cè)和原材料篩選，后確定常溫濾料清洗劑配方見(jiàn)表5.表5濾料清洗劑配方w/壬基酚醚脂肪醇醚氮川三乙酸鈉三乙醇胺烷基苯磺酸鈉碳酸氫鈉氫氧化鈉水其余2.4理化檢驗(yàn)指標(biāo)研制的常溫濾料清洗劑為中低堿性產(chǎn)品，具體理化指標(biāo)見(jiàn)表6.表6清洗劑理化指標(biāo)（總堿度）：。2 3現(xiàn)場(chǎng)使用情況為進(jìn)一步確認(rèn)該產(chǎn)品的實(shí)際實(shí)用性能，選擇客戶(hù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)使用清洗液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為5，工作溫度為常溫（2040°C），經(jīng)河南油田雙河聯(lián)合站、江河聯(lián)合站、安棚站、寶浪聯(lián)合站等使用，均得到了滿(mǎn)意的效果。實(shí)際使用結(jié)果證明，該產(chǎn)品具有如下明顯優(yōu)勢(shì)。

低溫低泡沫。即使在攪拌式反洗中使用也不會(huì)發(fā)生泡沫外溢現(xiàn)象。

高效除油性。由于采用專(zhuān)用表面活性劑，大大提高了除油效率，反洗10min即可完全除油。

良好的配套性。該產(chǎn)品進(jìn)行常溫清洗除油，腐蝕率低，對(duì)后續(xù)處理系統(tǒng)影響小。

優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)性。低溫、低配比使用濃度，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

環(huán)保性。具有使用溫度低，配比低、無(wú)揮發(fā)等特點(diǎn)，有效地維護(hù)和改善了現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境。

4結(jié)論該產(chǎn)品具有良好的低溫適應(yīng)性能，在20 40C均可使用。

該產(chǎn)品具有良好的清洗性能，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)510，可保證清洗除油率達(dá)到95以上。

現(xiàn)場(chǎng)管理簡(jiǎn)單，可以根據(jù)實(shí)際清洗效果自行控制使用濃度。