油田高温采出废水改性回注的加压空气-多相催化方法技术

本发明专利技术涉及油田废水处理与回注领域，具体地说涉及一种催化剂用于处理油田含聚合物废水回注领域。用于油田废水回注的催化剂，由活性组分和载体组成，其特征在于：以Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ或Ｃｕ中一种或几种的氧化物为活性组分担载在ＳｉＯ↓［２］或ＭｎＯ↓［２］载体上，其中金属组分的重量百分含量为０．５～５％，其余为载体。该催化剂的制备方法为浸渍法，用含有金属离子的可溶性氯化物或Ｍｎ（ＮＯ↓［３］）↓［３］溶液浸渍载体后，于７０～９０℃放置１０～１２小时，于１１０℃下烘干５～７小时，再于３００～４００℃下焙烧３～５小时，自然冷却到室温制成催化剂。本发明专利技术运行费用低，无需投加絮凝剂和浮选剂，空气催化反应在低压下快速进行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油田采出废水处理，具体地说是一种油田含聚合物的高温采出废水改性回注的加压空气-多相催化氧化方法。
技术介绍
油田采出废水除含有原油和乳化油外，还含有挥发酚、硫化物和Fe2+等物质以及化学药剂PAM等多种成分。考虑到环境保护和节约水资源等问题，将这部分污水进行处理后作为生产用水回注地层是三次采油最经济有效的办法。目前，将油田采出废水处理回注的主要工艺是混凝气浮分离与精细过滤。混凝气浮分离技术一般分为混合、絮凝、气浮三个阶段。气浮法主要是在水中通入或产生大量微细气泡，形成水、气及被去除物质三相非均一体系，在界面张力、气泡上浮力和静水压力差的作用下，使气泡和被去除物质的结合体上浮至水面，实现与水分离。混凝与气浮两种方法结合使用，使污染物得以去除。气浮效果好坏的关键因素在于絮凝剂和浮选剂的作用。该法的缺点是药剂用量大，运行费用高。压力溶气气浮法是油田高温采出废水处理回注的有效工艺和方法，它是将压力加到2～5kg，空气溶入废水中，而后通过释放器释放空气形成微气泡分散在水中并与絮块粘附在一起。此方法优点是高压下溶气量大，通过释放器释放出的微气泡微细，粒度均匀，密集度大，上浮稳定，对液体的扰动微小，特别适用于疏松微粒细小颗粒的固液分离。其缺点是能耗高、药剂用量大，运行费用高。对于低渗透油田采出水处理，因低渗透油田对水质要求更严格，通常只有利用精细过滤和膜分离技术才可达到其要求，从而使流程变长。而且由于精细过滤器价格昂贵、寿命短、需反复清洗。随着油田开发进入中晚期，聚合物驱油技术将作为一项比较成熟的和有重大实用价值的技术而越来越受青睐。但由于聚合物驱采出水中含有相当数量的聚合物分子，分离出来的污水粘度大，形成的乳化油较稳定，使油水分离更加困难。一般在油田水处理回注中需加入化学药剂，主要有絮凝剂和三防药剂。油田回注水所用的三防药剂系指缓蚀剂、阻垢剂和杀菌剂。水质改性技术作为一种较新的水质处理回注技术，它打破了传统的加入三防药剂进行水处理的惯例。从油田采出水的性质着手，采用离子调整工艺，通过加入一种三组分(JYA、JYB和JYC)调整剂，使水中离子进行重新调整，除掉某些离子后，使水呈弱碱性，形成一种稳定的水体。从而消除了水在输入过程中由于压力、温度、流速的变化以及与管、罐内壁接触时引起的化学反应，因此减缓或控制了腐蚀和结垢。提出的油田高温采出废水改性回注的加压空气-多相催化反应过程，是在压力溶气催化反应罐内通过把化学催化与空气氧化及加压溶气与后续气浮过程结合到一起，利用压力场中催化剂活性组分和氧气的共同作用，使反应分子活化，可在低压场中进行单用空气不能发生的反应。加压空气多相催化氧化是在5kg以下的压力以及空气与催化剂的压力协同作用下，从油田采出水的水质改性着手，采用加压多相催化氧化方法，通过加压强化催化空气氧化过程，除掉某些还原性物质后，使水质改性呈弱碱性和非还原活性，形成一种稳定的弱碱性功能水体。从而消除了污水中的活性物质对聚合物产生的严重降解，提高了注入液粘度，降低了聚合物驱用量和增加了聚合物驱的效果。从而达到提高油田回注水的采油效果。加压空气多相催化氧化和压力溶气气浮法等回注技术相比，有许多优点如反应条件温和，低压下进行；对水质没有特殊的要求；无需投加絮凝剂和浮选剂，运行费用低；所需的设备简单，占地面积小，操作简便；不产生二次污染；特别适合处理含还原性物质的油田高温采出废水，对某些浓度不高、但不适合生化处理的油田废水，也能收到较好的效果。在用加压空气多相催化反应处理含石油类、挥发酚、硫化物、SS和Fe2+等油田废水过程中，实际上是挥发酚、硫化物和Fe2+等还原性物质被催化氧化和改性；其反应过程是，一方面在外加空气的条件下，可通过在水溶液中加压加速引发产生以·OH为主的自由基，由于生成的·OH自由基具有很强的氧化性和对还原性质和有机物反应的无选择性，使得挥发酚、硫化物和Fe2+等在低压下的加速催化氧化成为可能；另一方面，被处理的挥发酚、硫化物和Fe2+等可在催化剂表面被选择地进行压力强化催化氧化。因此，加压空气多相催化技术需在空气及催化剂的压力协同作用下实现对还原性活性物质的氧化，选择适当含活性组分的催化剂和加压条件就可高效率地进行催化氧化还原性物质的反应。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种对油田高温采出废水进行适当加压强化空气多相催化反应过程以及提供一种适当的活性组分的催化剂处理油田高温采油废水后回注的方法。为实现上述目的，本专利技术技术方案为一种用于油田废水回注的催化剂，由活性组分和载体组成，其特征在于该催化剂以Fe、Ni、Mn或Cu中一种或几种的氧化物为活性组分担载在SiO2或MnO2载体上，其中金属组分的重量百分含量为0.5～5％，其余为载体。其中金属组分的重量百分含量最好为1~3％。所述的用于油田废水回注的催化剂的制备方法为浸渍法，用含有金属离子的可溶性氯化物或Mn(NO3)3溶液浸渍载体后，于70～90℃放置10～12小时，于110℃下烘干5～7小时，再于300～400℃下焙烧3～5小时，自然冷却到室温制成催化剂。所述的用于油田废水回注的催化剂的应用方法，其专用设备主要由压力溶气泵、压力催化反应罐、气浮分离罐和过滤罐组成；废水依次经压力溶气泵、压力催化反应罐、气浮分离罐和过滤罐；压力溶气泵的空气气水比0.5~3/1，催化反应罐压力0.2~3kg，氧化反应时间1~5分钟。所述的用于油田废水回注的催化剂的应用方法，所述专用设备压力催化反应罐在以不锈钢为材质，平行放置两块带微孔的隔板，隔板间装填催化剂。通过压力溶气泵的加压作用对油田高温采出废水和空气进行混和及加压，使空气溶解在水中，压力溶气泵的出水进入压力催化反应罐内，在空气与催化剂的加压协同作用下进行催化氧化还原性及活性物质，出水通过压力释放器释放后，在气浮罐内发生浮选、沉淀，将石油类、SS和催化氧化形成的沉淀物等从水体中快速、有效地分离出来，达到水质改性同时除去SS和沉淀物的目的。本专利技术具有如下优点1.本专利技术方法可有效处理油田采出废水，以及采油过程中产生的含聚合物高温采出废水。实验结果表明，处理油田高温采出废水后可直接回注，在满足油田污水配制聚合物溶液需求的前提下可大幅度降低聚合物驱过程中聚合物用量。2.本专利技术方法中比压力溶气气浮法等运行费用低，无需投加絮凝剂和浮选剂。3.本专利技术方法中加压空气多相催化过程操作简便，在低压下进行，特别适合处理一些低浓度含还原性物质的油田高温采出废水，设备简单，无二次污染产生。4.本专利技术方法针对油田废水，研制出一种经济、高效的颗粒催化剂，在催化剂上用压力溶气方法进行曝气，在低压条件下，使含油工业废水中的Fe2+和硫化物等还原性物质以及SS与沉淀物和油含量等减少。由于应用了加压溶气气浮、催化技术及空气氧化作用，所以能广泛用于各种含油工业废水，处理废水效率高，催化剂使用寿命长，节省处理费用。尤其对油田废水以及油田高温采出废水的回注处理，更能显示出本技术的优势。5.本专利技术为一种含油污水改性处理并用于油田回注配制聚合物的工艺与方法。将加压空气氧化、催化氧化和催化过滤作用以及压力溶气气浮与过滤相结合，设计研制成一加压空气催化及压力气浮与过滤反应器，使空气催化反应在低压下快速进行。具体实施例方式实施例1M/Mn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于油田废水回注的催化剂，由活性组分和载体组成，其特征在于：该催化剂以Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ或Ｃｕ中一种或几种的氧化物为活性组分担载在ＳｉＯ↓［２］或ＭｎＯ↓［２］载体上，其中金属组分的重量百分含量为０．５～５％，其余为载体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖羽堂，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]