低场核磁共振技术在油泥含油率检测中的应用

含油污泥是指混入原油、各种成品油、渣油等重质油的污泥。含油污泥不是自然界固有存在的，而是由于油田开采、石油炼制过程、运输、使用、贮存等各种与原油、成品油有关的工业、民用、个人等，因各种事故、操作不当、设备陈旧、破损、腐蚀等原因造成原油、成品油跑、冒、滴、漏，外泄到地面，沉积到海洋、湖泊、河底，与泥土、水等混合在一起而形成的油、土，水，甚至掺混有等其他污染物的混合物。含油污泥对人体有害，对植物、水体生物有害，蒸发在空气中的油气能刺激皮肤、眼睛及呼吸器官，使土地失去植物生长的功能，处理和修复困难，是石油及石油化工工业的主要污染物之一^[1]。

据不完全统计，我国石化行业平均每年产生80万t含油污泥，全石化行业平均每年产生6000万t含油污泥。油泥是一类具有资源回收价值的含油固体废物。

低场核磁共振作为一种高新技术，一般在2min内完成对油泥含油率的检测，可以对油泥的油回收水平进行快速评估，以及对油泥处理工艺进行实时评价。

一、含油污泥的主要产生场景^[2]？

1）原油开采产生含油污泥：原油开采过程中产生的含油污泥主要来源于地面处理系统，采油污水处理过程中产生的含油污泥，污水净化处理中投加的净水剂形成的絮体、设备及管道腐蚀产物和垢物、细菌(尸体)等组成了含油污泥。此种含油污泥一般具有含油量高、粘度大、颗粒细、脱水难等特点,它不仅影响外输原油质量,还导致注水水质和外排污水难以达标。

2）油田集输过程产生含油污泥：油田集输过程产生的含油污泥的主要来源于接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池底泥、炼厂含油水处理设施、轻烃加工厂、天然气净化装置清除出来的油沙、油泥，钻井、油田作业、管线穿孔而产生的落地原油及含油污泥。油品储罐在储存油品时，油品中的少量机械杂质、沙粒、泥土、重金属盐类以及石蜡和沥青质等重油性组分沉积在油罐底部，形成罐底油泥。这些含油污泥本身成分复杂，含有大量的老化原油、蜡质、沥青质、胶体和固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物等，在污水处理过程中还加入了大量的凝聚剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水处理药剂，也混于含油污泥中。

3）炼油厂污水处理场产生的含油污泥：炼油厂污水处理场的含油污泥主要来源于隔油池底泥、浮选池浮渣、原油罐底泥等，俗称“三泥”，这些含油污泥组成各异，通常含油率在10%～50%之间，含水率在40%～90%之间，同时伴有一定量的固体。

4）钢铁冶炼等行业用油所导致的污染的泥土。

5）海上油田开采，造船修船使用重油烃所污染的海岸线、河流边际，海底含油污泥，石油油罐车船事故导致的油品泄漏造成的水体、地表含油污泥等。

二、含油污泥的主要处理方法？

含油污泥因污染造成的原因等不同而组成不同，一般油田、贮罐等产生的含油污泥含油率在10%～50%，含水率在40%～90%。这些含油污泥的产生、数量和组成基本上比较稳定，是一种可以进行回收的资源，目前主要的处理方式有以下几种^[3]。

1）固液机械分离法：固液机械分离法是研究较早、较成熟、较通用的含油污泥处理方法，其从真空过滤法、加压过滤法到滚压过滤法，再到离心脱液法，实现了含油污泥从固、液两相分离到油、水、渣三相分离，分离后的水相进污水处理厂进行处理，油相至炼厂回炼，滤渣通常采取填埋、焚烧和生物处理及部分综合利用等措施进行处理。

2）化学热洗法：化学热洗法也称热脱附，是利用热化学溶液对含油污泥进行反复洗涤，使油类物质从固体表面脱离的方法。常用的热洗液主要是混合碱，可由无机碱和无机盐组成，也可选用更经济的洗涤用品。洗涤后的混合液可通过气浮的方式实现油水分离。

3）溶剂萃取法：溶剂萃取法是利用物质极性的相似相溶原理，选取有机溶剂作为萃取剂，将含油污泥中的油类物质抽提出来，而后对萃取液进行蒸馏，将溶剂与油类物质分离的方法。油类物质可回收利用，残渣达到环保要求后可直接填埋或进一步利用。

4）热解法：热解法是指在无氧微正压的条件下加热含油污泥，使其中的油类和有机物析出，将含油污泥分离为热解渣、热解液、热解气，达到资源利用目的的方法。

此外除了以上含油污泥处理方法外，还有地耕法、含油污泥固化法、化学破乳法、固液分离法、土地填埋技术，含油污泥的综合利用一般是利用含油污泥铺路、制砖、制作蜂窝煤等。国外还有含油污泥低温热解技术，以及采用溶剂和低频声波分离油泥的方法等。

可以看出，对油泥的回收处理技术比较繁多，那么有什么方法可以快速评价污泥的处理效果呢？这里就提供了低场核磁共振法，用于快速评价污泥的油回收效果评价^[4]。

三、低场核磁共振法在油泥油含量检测中的应用

那如何使用低场核磁共振技术来检测油泥中的油含量呢？以下带来详细的应用案例：

1）准备一批从污泥样品处理回收获得的油样。

2）称取0.5g油样，进行核磁信号的检测，随后增加油样，记录对应的重量，以及对应的核磁信号。（称取的油样质量满足范围即可，这一步是为了建立油信号标线，一般取五个点，要求相关系数＞0.999）

3）将不同质量下的油样的质量以及对应的核磁信号，进行拟合，得到油样质量和核磁信号的标线。

4）将需要检测的油泥样品，加入油水分离剂，并充分搅拌分离，使用同标线一样的参数，获得油的核磁信号。

5）将待测样品的油核磁信号带入标线，即可得到油泥中的油质量，从而获得油泥的含油率。

参考资料

[1]刘五星, 骆永明, 滕应, 等. 我国部分油田土壤及油泥的石油污染初步研究[J].土壤, 2007, 39(2):5.

[2]李建柱, 李晓鸥, 封瑞江, 等. 油泥及其处理工艺发展现状[J].炼油技术与工程, 2009(12):4.

[3]Zhong, Hanyi, Qiu, et al. A preliminary study of the preparation of shale stabilizer with oil sludge – From waste to resource[J].Journal of Petroleum Science & Engineering, 2018.

[4]Jin Y, Zheng X, Chi Y.Experimental Study and Assessment of Different Measurement Methods of Water in Oil Sludge[J].Drying technology: An International Journal, 2014.