气提法去除油田污水中腐蚀性气体的实验分析

摘 要：随着我国油田的不断开采，目前多数油田已经是步入开发后期，油田采出液的含水量竟然可以达到90%以上，并且也成为多数油田主要的注水水源。因为油田采出液里面含有硫化氢和二氧化碳一些腐蚀性的气体，直接回注将造成开采设备和管道的腐蚀，因此很有必要在污水回注之前做好污水处理，去除溶解在污水中的腐蚀性气体。本文就气提法去除油田污水中腐蚀性气体的实验进行分析。

关键词：气提法 污水处理 腐蚀性气体 实验分析

油田污水主要包括油田采出水、钻井污水和站内其他类型的含油污水，油田采出水是油田污水的主要组成部分[1]。这些含油污水的温度以及矿化度得非常高，并且含有腐蚀性气体和悬浮物一系列的物质，也是造成工业中设备和金属管道破坏的主要原因因此注水工艺技术在低渗透油田的开发中的重视程度也在加强，气提法对于去除油田污水中腐蚀性气体的作用就越来越重要。

一、进行气提法实验

1.实验所需要的仪器设备

PHS-3DpH计、CP214分析天平、恒温干燥箱（LG-223）、FC-130型台式二氧化碳测定仪、烧杯、移液管、氮气/二氧化碳气瓶；氢氧化钠、氢氧化钙、盐酸、无水乙醇、A3碳钢（76.0×mm13.0×1.5mm）等[2]。实验前要做好检查工作，要检测好装置的气密性、标定流量计要设定到实验所需要的流量、保温夹套保持实验所需的温度、对实验的油田污水进行PH测定等，实验结束后要把气瓶关闭，排出气提装置里面的污水，并且用清水反复进行冲洗，避免带给下次实验出现误差。

2.实际的具体方法

气提法是依照气液相平衡和传质速度的理论继续的，在一定的温度条件下，当气液达到相互之间的平衡时，溶质气体的分压和该气体在气相中的浓度是成正比的。将载气通入水中，使之互相充分接触，破坏气液平衡，使水中溶解气体和挥发性物质穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除污染物的目的[3]。

在污水处理站对采出液进行高含CO2采集，并且进行实验。打开气体阀门，使得氮气进入到气体瓶，然后将污水中的CO2气体去除，在中和瓶里尾气把CO2气体中和。由于氧气和二氧化碳是溶解性气体并且可以溶于水中，这样就极大的增加了油田污水的腐蚀性，因此采用氮气做为载气进行实验。

二、实验结果以及分析

1.不同条件气水比的效果

把水域的温度控制在30℃，并且氮气的流量控制在1～4L/min，取通气0～120min内八个水样对余量CO2测定。当氮气进入到气体瓶中，污水中含有的CO2就会扩散到氮气中，并且一同排出。当氮气通量增加时，增大了气液相接触面积，降低了气相中CO2的分压，增大了CO2的解吸推动力，使污水中溶解的CO2以更快的速度扩散到氮气中并随之排出[4]。根据实验的结果，并且考虑到耗能问题，最佳条件是氮气通量4L/min，通气的世界是20min，那么气水比就是5：1。

2.Hp不同的结果

对污水的pH进行调节，维持在4～8范围内，对9个水样进行实验，水浴温度控制在30℃，气液比为最佳的5：1。CO2的存在形式在水溶液中会是各种各样的。如果pH较低，水中只含有CO2和H2CO3，当Hp高的时候，只有CO32-，而HCO3-在中等pH的范围内就占有绝对的优势，特别在pH达到8的时候最大。在实验中，当PH≤5时，超过90%的CO2是以分子的形式存在，PH≥8的时候，以分子形式存在的CO2不到1%。使用气提法只能把分子形式下的二氧化碳给脱除，但是如果以CO2分子形式存在的二氧化碳的比例越高，脱除二氧化碳就能更加彻底。

3.温度条件不同下的结果

把水浴温度控制在20～50℃内的7个温度，在PH=5和5：1的最佳气液比的条件下进行气提实验。温度的上升增加CO2的去除率，增大了二氧化碳在水中的扩散和传质系数，使得CO2的平衡分压增加，降低了在水中的溶解度。最后得出温度为30℃是最适宜的。

4.不同含油量的处理效果

把水浴温度控制在30℃，并且PH为5和最佳气液比的条件下进行实验，在部分污水取油质量浓度在200～1000mg/L进行除油处理。当水中含油量增加，CO2的去除量也随之下降，当浓度超过600mg/L的时候，效果更加明显。污水中的油类物质会对CO2气体产生阻碍，影响CO2气体向氮气中进行扩散。在使用气提法去除油田污水的时候，可以尽量把污水的含油量降低，提高气提的处理效果。

5.实验结束后的水质情况

利用气提法去除油田污水中的腐蚀性气体，会受到PH、温度、通气时间、载气通量、含油量的影响，程度按照从大到小依次为PH、通气时间、载气通量、温度、含油量。在水浴温度为30℃、污水PH值为5、氮气流量4L/min、含油质量浓度为600mg/L、气液比是5：1的最佳条件下进行实验，结果显示油田污水中的CO2含量、PH、腐蚀速率达到SY/T5329-94《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》，气提法都与油类物质的去除不是十分明显。

三、结语

氮气气提去除油田污水中的CO2效果明显，增大气液比、升高温度、减低PH、降低含油量有助于提高CO2的去除效果，在温度为30℃、气液比5：1、PH为5的条件下，污水中的CO2的去除率可达98%以上[5]。油田污水因为其水质复杂并且所含杂质较多，如果不及时的去除，对气提设备和管道都会造成损害，因此气提法去除油田污水中腐蚀气体，对各油田来说都是非常重要的。随着技术的不断成熟，气提法一定能更好的运用到对油田污水中腐蚀气体的去除，降低油田的生产成本，提高油田开采效益。

参考文献

[1]杨向平，曲虎，刘静，等.气提法去除油田污水中二氧化碳气体的实验研究[J].现代化工.2011.31（10）：31-34.

[2]梅诗宇，任健，祝铃钰，等.气提法脱除废水中的丙烯腊[J].化工进展.2010.29（7）：1201-1204.

[3]管善峰，曲虎，马梓涵，等.油田污水中CO2气体去除的气提工艺研究[J].化学工程与装备.2011（2）：160-163.

[4]毕英，平整液废水生化处理试验研究[J].环境科学与管理.2009（03）.

[5]冯立顺，李春辉，刘洪燕，王辉，玉米秸秆吸附去除水溶液中染料的性能研究[J].安徽农业科学.2010（24）.