一种基于水合物法的油气采出水处理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于水合物法的油气采出水处理方法及系统，包括将不溶于水的客体分子和非离子表面活性剂按比例加入具有重金属离子的含盐废水中混合得到含非离子表面活性剂的总溶液，将所得总溶液置于适合笼型水合物生成环境下，形成笼型水合物混合液，将笼形水合物混合液进行固液分离，将得到的笼型水合物固体进行自然分解，得到处理后的淡水、不溶于水的客体分子和非离子表面活性剂，将此两部分分离即可循环使用，采用本发明专利技术可以有效地达到油气采出水盐、重金属离子脱除和浓缩盐溶液生产的目的，脱盐效率为70

【技术实现步骤摘要】
一种基于水合物法的油气采出水处理方法及系统


[0001]本专利技术属于水处理领域，具体涉及一种基于水合物法的油气采出水处理方法及系统。

技术介绍

[0002]石油工业生产过程中会排放大量的油气采出水，其中不但含有很多高浓度无机盐和有机污染物，还伴随着大量的预处理化学品、重金属离子等。油气采出水的直接排放不仅会使污染物进入土壤和大气导致环境污染，还会造成资源的浪费。一些企业在投入较大成本处理采出水后仍然达不到国家有关排放标准，油气采出水的安全、经济合理的处置也已经成为制约相关行业发展的严重问题。因此，对油气采出水中有机物和重金属离子的高效处理并最终实现无机盐的回收和水资源的利用对解决资源短缺、环境污染问题和工业发展具有重大意义。
[0003]笼型水合物是晶体状非化学计量的固体化合物，由水分子在一定压力和温度条件下通过氢键作用形成笼状结构并包围客体分子而稳定存在，其他杂质则被排除在水合物结构外。利用笼型水合物技术可以进行海水、油气采出水等高盐废水的脱盐淡化处理。现有的脱盐工艺如反渗透法、多级闪蒸法等都存在能耗成本高、操作繁琐的缺点，相比之下，笼型水合物技术经过探索，已经展现出成本低、产物无污染、操作简单的优势，具有很大的发展前景。
[0004]然而，目前笼型水合物的制备仍然存在水合物诱导时间长、生成动力学缓慢等问题，传统制备系统使用高压反应釜，搅拌方式效率低、能耗高；且对于水合物浆与浓缩液的固液分离、水合物与其晶体间隙中的盐水分离的方式仍在探索中，未形成系统的分离流程，导致系统脱盐率及纯水产率无法得到有效提升；另外，系统中水合物客体分子及非离子表面活性剂的回收利用也是降低笼形水合物技术成本的重要因素。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于水合物法的油气采出水处理方法及系统，能够有效降低水合物体系成核时间，提高反应速率，强化分离效果，实现循环利用，降低能耗，为后续在海水、采出水等高盐废水的脱除净化应用提供指导作用。
[0006]其技术方案如下，其中本专利技术的目的之一是这样实现的：
[0007]一种基于水合物法的油气采出水处理方法，其关键在于包括以下步骤：
[0008]S1、制备含非离子表面活性剂溶液：
[0009]将不溶于水的客体分子和非离子表面活性剂按比例加入具有重金属离子的含盐废水中混合得到含非离子表面活性剂的总溶液，其中客体分子的质量为所述总溶液质量的7wt％～21wt％，所述非离子表面活性剂的质量为总溶液质量的0.1wt％～3wt％；
[0010]S2、晶体成核及生长：
[0011]将步骤S1所得总溶液置于适合笼型水合物生成环境下，客体分子在非离子表面活
性剂的作用下，与水分子结合形成笼型水合物混合液；
[0012]S3、固液分离：
[0013]将步骤S2得到的笼形水合物混合液进行固液分离，得到笼型水合物固体和浓缩的盐溶液；
[0014]S4、回收利用：
[0015]将步骤S3中得到的笼型水合物固体进行自然分解，得到处理后的淡水、不溶于水的客体分子和非离子表面活性剂，将淡水、水合物客体分子和非离子表面活性剂分离即可循环使用。
[0016]采用上述技术方案，
[0017]利用非离子表面活性剂的降低表面张力作用，促进客体分子和溶液的接触，增强水合物成核和生长的能力，使水分子与客体分子在常压下即可充分接触，有利于提高水合物速度，利用客体分子、非离子表面活性剂不与水相溶的特性，实现客体分子和非离子表面活性剂的回收利用，能够快速高效重复制备水合物。
[0018]作为优选：
[0019]上述的非离子表面活性剂为Span20或Span80。
[0020]上述客体分子为环戊烷或环己烷。
[0021]上述适合笼型水合物生成的环境，温度为5℃～
‑
10℃，搅拌的转速为300～800rpm，搅拌时间为60
‑
90min。
[0022]步骤S3中所述固液分离为采用真空抽滤、离心分离中的一种或两者结合。其中真空抽滤时间为2
‑
3min。
[0023]上述离心分离的温度为0℃～
‑
10℃，离心转速为2000～5000rpm，离心时间为3～10分钟。
[0024]上述含盐废水的盐浓度不超过16wt％。
[0025]步骤S4中将淡水、客体分子和非离子表面活性剂分离指通过分层移液法对淡水和不溶于水的部分进行分离。
[0026]本专利技术的目的之二是这样实现的：
[0027]一种适用于基于水合物法的油气采出水处理方法的系统，其关键在于：包括依次设置的常压反应模块，分离回收模块、数据处理模块；
[0028]其中常压反应模块主要包括恒温水浴箱，插设于恒温水浴箱内的热电偶，所述恒温水浴箱内还设置有磁力搅拌器；
[0029]分离回收模块包括真空泵，真空泵通过软管连接有锥形瓶，锥形瓶上放置布氏漏斗，还包括冷冻离心机和储料罐；
[0030]数据处理模块包括电导率仪，该电导率仪接有温度传感器和电极传感器。
[0031]采用上述技术方案，其中常压反应模块为水合物晶体的成核生长提供场所，分离回收模块用于水合物与溶液的固液分离、处理后淡水与客体分子、非离子表面活性剂的分离回收，数据处理模块用于测量并记录溶液盐浓度的数据变化。
[0032]进一步：
[0033]上述储料罐上下各设有一个出液口。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用非离子表面活性剂的降低表
面张力作用使水分子与客体分子在常压下充分接触，同时通过搅拌增强了晶体成核生长过程中的传热传质，实现了快速高效地生成水合物；使用真空泵抽滤进行水合物粗处理，结合冷冻离心机离心进行高效分离，能够实现对水合物浆与浓缩液、水合物与其晶体间隙中的盐水更好的分离效果，提高了脱盐效率和纯水率；利用客体分子、非离子表面活性剂不与水相溶的特性，实现客体分子和非离子表面活性剂的回收利用，能够快速高效重复制备水合物。
[0035]本专利技术以采出水处理为例，可以有效地达到油气采出水盐、重金属离子脱除和浓缩盐溶液生产的目的，脱盐效率最高可达86％，重金属离子的脱除效率最高可达95％，操作简便、经济性强、效率高，适用于各类高盐废水的水处理行业，对水合物技术的发展有着良好的指导作用。
[0036]本方法的重金属离子除镍、铬外，还适用于Cu、Zn、Li、Mn、As、Pb、Cd等等。
附图说明
[0037]图1为实施例1的系统示意图；
[0038]图2为使用实施例1的系统时物料实物图。
具体实施方式
[0039]下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。
[0040]实施例1，参考图1所示的一种基于水合物法的油气采出水处理方法的系统，包括依次设置的常压反应模块，分离回收模块、数据采集模块；常压反应模块主要包括恒温水浴箱1，该恒温水浴箱1顶部设有上盖，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水合物法的油气采出水处理方法，其特征在于包括以下步骤：S1、制备含非离子表面活性剂溶液：将不溶于水的客体分子和非离子表面活性剂按比例加入具有重金属离子的含盐废水中混合得到含非离子表面活性剂的总溶液，其中客体分子的质量为所述总溶液质量的7wt％～21wt％，所述非离子表面活性剂的质量为总溶液质量的0.1wt％～3wt％；S2、晶体成核及生长：将步骤S1所得总溶液置于适合笼型水合物生成环境下，客体分子在非离子表面活性剂的作用下，与水分子结合形成笼型水合物混合液；S3、固液分离：将步骤S2得到的笼形水合物混合液进行固液分离，得到笼型水合物固体和浓缩的盐溶液；S4、回收利用：将步骤S3中得到的笼型水合物固体进行自然分解，得到处理后的淡水、不溶于水的客体分子和非离子表面活性剂，将淡水、客体分子和非离子表面活性剂分离即可循环使用。2.根据权利要求1所述的一种基于水合物法的油气采出水处理方法，其特征在于：所述的非离子表面活性剂为Span20或Span80。3.根据权利要求1或2所述的一种基于水合物法的油气采出水处理方法，其特征在于：所述客体分子为环戊烷或环己烷。4.根据权利要求3所述的一种基于水合物法的油气采出水处理方法，其特征在于：所述适合笼型水合物生成的环境，温度为5℃～
‑
10℃，搅拌的转速为300～800rpm，搅拌时间为60

【专利技术属性】
技术研发人员：李政，朱文学，周雄，廖鑫，谭煜，季炫宇，申宪文，柏继松，徐明，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：