Research Progress of Thermochemical Cleaning Agent for Oily Sludge

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.05.002

Abstract

Abstract:

Oily sludge has been classified as hazardous waste because of its complex composition， high stability and difficult treatment. At present， the treatment technologies of oily sludge include landfill， solvent extraction， thermochemical cleaning， ultrasonic assisted treatment and biological treatment. Among them， the thermochemical cleaning technology has the advantages of easy operation and high reliability， and the key technology lies in the selection of cleaning agent. Different types of single cleaning agents are introduced， including inorganic sal cleaning agents， chemical surfactants and biological surfactants. This paper classifies and summarizes the compound of different types of single cleaning agents， and focuses on the mechanism of the compound of non?ion?anionic surfactant， non?ion?non?ionic surfactant， alkaline inorganic salt?surfactant and biological surfactant. Based on this， the development direction of thermochemical cleaning agent is prospected in order to improve the cleaning effect of oily sludge.

Key words: Oily sludge, Surfactant, Biosurfactant, Thermochemical cleaning, Cleaner

摘要：

含油污泥组成极其复杂，稳定性高，处理难度大，已被列为危险废物名录。目前对含油污泥的处理技术包括溶剂萃取、热化学清洗、超声辅助处理以及生物处理等。其中，热化学清洗技术具有易于操作、可靠性强等优点，其技术关键在于清洗剂的选取。介绍了不同类型的单一清洗剂，包括无机盐清洗剂、化学表面活性剂和生物表面活性剂；对不同类型单一清洗剂的复配进行分类和总结，着重论述了非离子?阴离子表面活性剂复配、非离子?非离子表面活性剂复配、碱性无机盐?表面活性剂复配和两种生物表面活性剂复配的研究进展。基于此，对热化学清洗剂的发展方向进行展望，以期提高对含油污泥的清洗效果。

关键词: 含油污泥, 表面活性剂, 生物表面活性剂, 热化学清洗, 清洗剂

CLC Number:

TE39

Xianming FENG, Jinxi ZHOU, Linmu WANG, Jianbao CHEN. Research Progress of Thermochemical Cleaning Agent for Oily Sludge[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2023, 43(5): 7-13.

冯宪明, 周金喜, 王邻睦, 陈建宝. 含油污泥热化学清洗剂研究进展[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(5): 7-13.

Figures/Tables 2

References 58

1	NEZHDBAHADORI F， ABDOLI M A， BAGHDADI M， et al. A comparative study on the efficiency of polar and non⁃polar solvents in oil sludge recovery using solvent extraction［J］. Environmental Monitoring and Assessment， 2018， 190（7）： 389.
2	AL⁃FUTAISI A， JAMRAH A， YAGHI B， et al. Assessment of alternative management techniques of tank bottom petroleum sludge in Oman［J］. Journal of Hazardous Materials， 2007， 141（3）： 557⁃564.
3	XU N， WANG W X， HAN P F， et al. Effects of ultrasound on oily sludge deoiling［J］. Journal of Hazardous Materials， 2009， 171（1/3）： 914⁃917.
4	LIU C H， ZHANG Y， SUN S S， et al. Oil recovery from tank bottom sludge using rhamnolipids［J］. Journal of Petroleum Science and Engineering， 2018， 170： 14⁃20.
5	CHEN H S， ZHANG Q M， YANG Z J， et al. Research on treatment of oily sludge from the tank bottom by ball milling combined with ozone⁃catalyzed oxidation［J］. ACS Omega， 2020， 5（21）： 12259⁃12269.
6	LEE J M， LIM K H. Changes in morphology of three⁃phase emulsions with temperature in ternary amphiphile/oil/water systems［J］. Colloids and Surfaces A： Physicochemical and Engineering Aspects， 2004， 248（1/3）： 57⁃65.
7	VERMA S， BHARGAVA R， PRUTHI V. Oily sludge degradation by bacteria from Ankleshwar， India［J］. International Biodeterioration & Biodegradation， 2006， 57（4）： 207⁃213.
8	王嘉辉. 污油泥清洗工艺的研究［D］. 抚顺：辽宁石油化工大学， 2020.
9	黎城君，郜洪文. 我国含油污泥处理处置技术研究现状分析［J］. 山东化工， 2018， 47（23）： 77⁃79.
10	HU G J， LI J B， ZENG G M. Recent development in the treatment of oily sludge from petroleum industry： a review［J］. Journal of Hazardous Materials， 2013， 261： 470⁃490.
11	MU B， ZHU W， ZHONG J， et al. Mechanism of separation and removal of water from oily sludge using liquid dimethyl ether to dissolve hydrocarbons［J］. Chemosphere， 2021， 279： 130452.
12	DUAN M， LI C C， WANG X D， et al. Solid separation from the heavy oil sludge produced from Liaohe Oilfield［J］. Journal of Petroleum Science and Engineering， 2019， 172： 1112⁃1119.
13	BEFKADU A A， CHEN Q Y. Surfactant⁃enhanced soil washing for removal of petroleum hydrocarbons from contaminated soils： a review［J］. Pedosphere， 2018， 28（3）： 383⁃410.
14	LI J T， LIN F W， LI K， et al. A critical review on energy recovery and non⁃hazardous disposal of oily sludge from petroleum industry by pyrolysis［J］. Journal of Hazardous Materials， 2021， 406： 124706.
15	王晓军. 油田含油污泥处理的洗涤药剂筛选［D］. 大连：辽宁师范大学， 2017.
16	刘晓燕. 含油污泥与热化学洗涤技术的研究［D］. 北京：中国石油大学（北京）， 2016.
17	陈婷婷. 含油污泥的热化学清洗工艺研究［D］. 大庆：东北石油大学， 2012.
18	张田田. 无机盐对阴离子型表面活性剂油水界面聚集行为影响的MD模拟［D］. 青岛：中国石油大学（华东）， 2015.
19	张全娟. 含油污泥热化学洗涤处理研究及装置设计与调试［D］. 大庆：东北石油大学， 2020.
20	黄朝琦，秦志文，尚绪敏，等. 含油污泥化学热洗的药剂配方及工艺优化［J］. 化工进展， 2020， 39（4）： 1478⁃1484.
21	肖楠，朱玲，张芮鑫，等. 含油底泥高效清洗剂的研究［J］. 工业安全与环保， 2018， 44（7）： 103⁃106.
22	王琦，李美蓉，祝威，等. 不同类型清洗剂对含聚油泥清洗效果及界面性质的影响［J］. 环境工程学报， 2012， 6（5）： 1739⁃1743.
23	张大山，陈慧娴，毛林强，等. 碱性无机盐⁃表面活性剂协同处理炼化油泥［J］. 化工进展， 2022， 41（1）： 468⁃475.
24	JING G L， CHEN T T， LUAN M M. Studying oily sludge treatment by thermo chemistry［J］. Arabian Journal of Chemistry， 2016， 9（S1）： S457⁃S460.
25	宋健. 油田含油污泥热洗处理技术研究［D］. 大庆：东北石油大学， 2015.
26	梁宏宝，刘福生，陈博，等. 含油污泥热化学清洗剂的研制与清洗效果实验分析［J］. 环境工程学报， 2017， 11（11）： 6117⁃6123.
27	魏艺涵. 含油污泥清洗剂研究进展综述［J］. 石油和化工设备， 2019， 22（8）： 120⁃122.
28	崔鹏，郭铁. 含油污泥药剂处理方法研究进展［J］. 当代化工， 2013， 42（7）： 999⁃1002.
29	闫莉，杨昌柱. 乳化含油废水处理方法研究［J］. 化学与生物工程， 2003， 20（6）： 9⁃11.
30	LIANG J L， ZHAO L X， HOU W G. Solid effect in chemical cleaning treatment of oily sludge［J］. Colloids and Surfaces A： Physicochemical and Engineering Aspects， 2017， 522： 38⁃42.
31	HAN C J， LI M， QIN S P， et al. Treatment and recovery of oily sludge using washing method［C］//2009 3rd International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering. Beijing： IEEE， 2009： 1⁃4.
32	JING G L， LI M， QIN S P. The use of nonionic and anionic surfactant in the treatment of oily sludge［C］//2009 International Conference on Energy and Environment Technology. Guilin： IEEE， 2009： 660⁃663.
33	焦龙，程超，闫昕，等. 表面活性剂⁃碱协同处理老化油泥工艺［J］. 油田化学， 2019， 36（3）： 535⁃539.
34	MA Y， YAO M Z， LIU L， et al. Mechanism and characteristics of oil recovery from oily sludge by sodium lignosulfonate treatment［J］. ACS Omega， 2021， 6（39）： 25819⁃25827.
35	陈世宁，陈典章，梅光军，等. 环保型清洗剂处理含油污泥研究［J］. 油气田环境保护， 2020， 30（6）： 25⁃28.
36	PUASA S W， ISMAIL K N， MUSMAN M Z A， et al. Enhanced oily sludge dewatering using plant⁃based surfactant technology［J］. Materials Today Proceedings， 2019， 19： 1159⁃1165.
37	王晨伊，刘琦，彭勃，等. Surfactin生物表面活性剂及其驱油研究进展［J］. 化工进展， 2019， 38（9）： 4012⁃4019.
38	MAZAHERI ASSADI M， TABATABAEE M S. Biosurfactants and their use in upgrading petroleum vacuum distillation residue： a review［J］. International Journal of Environmental Research， 2010， 4（4）： 549⁃572.
39	黄立信，刘楚晗，张尹，等. 生物表面活性剂在含油污泥资源化回收中的应用研究［J］. 化学与生物工程， 2018， 35（9）： 49⁃54.
40	LIU X N， YAO T T， LAI R Q， et al. Recovery of crude oil from oily sludge in an oilfield by sophorolipid［J］. Petroleum Science and Technology， 2019， 37（13）： 1582⁃1588.
41	LIU C， XU Q， HU X F， et al. Optimization of process parameters of rhamnolipidreatment of oily sludge based on response surface methodology［J］. ACS Omega， 2020， 5（45）： 29333⁃29341.
42	白羽，程远鹏，胡九江，等. 含油污泥热清洗处理技术研究现状与展望［J］. 应用化工， 2020， 49（6）： 1498⁃1501.
43	刁潘，刘静，张永奎，等. 阴离子/非离子表面活性剂体系洗涤含油污泥［J］. 化工进展， 2014， 33（10）： 2753⁃2757.
44	YANG K， ZHU L Z， XING B S. Enhanced soil washing of phenanthrene by mixed solutions of TX100 and SDBS［J］. Environmental Science & Technology， 2006， 40（13）： 4274⁃4280.
45	卢媛，马小东，孙红文，等. 表面活性剂清洗处理重度石油污染土壤［J］. 环境工程学报， 2009， 3（8）： 1483⁃1487.
46	毛华军，巩宗强，方振东，等. 多环芳烃污染土壤表面活性剂清洗及生物柴油强化［J］. 农业环境科学学报， 2011， 30（9）： 1847⁃1852.
47	龙绛雪，傅海燕，高攀峰，等. 生物⁃非离子型表面活性剂对土壤石油污染的清除［J］. 湖北农业科学， 2014， 53（6）： 1277⁃1280.
48	刘程. 表面活性剂应用大全（修订版）［M］. 北京：北京工业大学出版社， 1994.
49	陈宇，杨江，赵晓龙，等. 环境友好型石油石化污水油泥处理剂［J］. 辽宁石油化工大学学报， 2020， 40（4）： 1⁃5.
50	孙俊祥. 热化学法清洗油泥过程中化学药剂及工艺条件研究［D］. 大连：大连理工大学， 2007.
51	孙佰仲，白林峰，王擎，等. 热化学法清洗页岩油泥实验［J］. 化工进展， 2014， 33（6）： 1596⁃1600.
52	黄昭露，陈泉源，周娟，等. 钠盐类型对表面活性剂清洗煤油污染土壤的强化效应［J］. 环境科学， 2015， 36（5）： 1849⁃1855.
53	赵旖楠，姚远. 落地油泥热化学清洗研究［J］. 矿冶， 2018， 27（6）： 78⁃81.
54	WEI L X， SONG Y， TONG K， et al. Compound cleaning agent for oily sludge from experiments and molecular simulations［J］. ACS Omega， 2021， 6（49）： 33300⁃33309.
55	陈贤，陈弘毅，张贤明，等. 复合生物表面活性剂处理含油污泥实验研究［J］. 石油与天然气化工， 2015， 44（6）： 122⁃124.
56	DUAN M， WANG X D， FANG S W， et al. Treatment of Daqing oily sludge by thermochemical cleaning method［J］. Colloids and Surfaces A： Physicochemical and Engineering Aspects， 2018， 554： 272⁃278.
57	BAO Q H， HUANG L X， XIU J L， et al. Study on the treatment of oily sludge in oil fields with lipopeptide/sophorolipid complex bio⁃surfactant［J］. Ecotoxicology and Environmental Safety， 2021， 212： 111964.
58	包红旭，张欣，赵峰，等. 不同结构配比的鼠李糖脂乳化活性与油泥清洗效果［J］. 生态学杂志， 2020， 39（1）： 243⁃251.

表面活性剂	类型	简写
十二烷基苯磺酸钠	阴离子型	SDBS/LAS
十二烷基硫酸钠	阴离子型	SDS
十二烷基醇醚硫酸钠	阴离子型	Na⁃AES
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠	阴离子型	AES
辛基苯酚乙氧基化物	非离子型	TX100
烷基糖苷	非离子型	APG
山梨坦单硬脂酸酯	非离子型	司盘60
失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚	非离子型	吐温80
脂肪醇聚氧乙烯醚⁃9	非离子型	AEO⁃9
聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯	非离子型	吐温60
辛基酚聚氧乙烯醚⁃10	非离子型	OP⁃10
脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚	非离子型	JFC⁃SF
烷基酚聚氧乙烯醚	非离子型	APEO
壬基酚聚氧乙烯醚	非离子型	NP⁃10
脂肪醇聚氧乙烯醚	非离子型	AEO

表面活性剂	类型	简写
十二烷基苯磺酸钠	阴离子型	SDBS/LAS
十二烷基硫酸钠	阴离子型	SDS
十二烷基醇醚硫酸钠	阴离子型	Na⁃AES
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠	阴离子型	AES
辛基苯酚乙氧基化物	非离子型	TX100
烷基糖苷	非离子型	APG
山梨坦单硬脂酸酯	非离子型	司盘60
失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚	非离子型	吐温80
脂肪醇聚氧乙烯醚⁃9	非离子型	AEO⁃9
聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯	非离子型	吐温60
辛基酚聚氧乙烯醚⁃10	非离子型	OP⁃10
脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚	非离子型	JFC⁃SF
烷基酚聚氧乙烯醚	非离子型	APEO
壬基酚聚氧乙烯醚	非离子型	NP⁃10
脂肪醇聚氧乙烯醚	非离子型	AEO

年份	文献	药剂复配方案	应用效果
2009	[45]	m（LAS）/m（TX100）/m（碳酸钠）=2.4∶0.6∶5.0	洗涤后含油污泥含油率从20.00%降低至4.60%，除油率达76.90%，对土壤中石油烃去除率达到55.00%以上
2014	[43]	m（LAS）/m（APEO）/m（硅酸钠）=2∶3∶3	经过清洗后污泥含油率从26.07%降低至1.21%
2018	[53]	m（AEO）/m（SDS）/m（硅酸钠）=2∶3∶5	含油率为42.8%的落地含油污泥经过清洗后残油率为0.40%
2020	[20]	SDS+NP⁃10+硅酸钠	对胜利油田含油污泥的除油率达85.40%，高于单一清洗剂
2020	[19]	m（AEO⁃9）/m（LAS）/m（碳酸钠）=2∶3 ∶2	对含油污泥的除油率达到90.00%以上
2021	[23]	m（AES）/m（OP⁃10）/m（碳酸钠）=1∶1∶1	对炼化含油污泥的除油率达75.10%，且对原油中的长链烷烃组分（C₃₁-C₃₆）去除率达到98.00%
2021	[54]	m（硅酸钠）/m（LAS）/m（JFC⁃SF）=3∶1∶1	对辽河油田污泥除油率达到93.53%，洗涤后的土壤残油率为2.13%

年份	文献	药剂复配方案	应用效果
2009	[45]	m（LAS）/m（TX100）/m（碳酸钠）=2.4∶0.6∶5.0	洗涤后含油污泥含油率从20.00%降低至4.60%，除油率达76.90%，对土壤中石油烃去除率达到55.00%以上
2014	[43]	m（LAS）/m（APEO）/m（硅酸钠）=2∶3∶3	经过清洗后污泥含油率从26.07%降低至1.21%
2018	[53]	m（AEO）/m（SDS）/m（硅酸钠）=2∶3∶5	含油率为42.8%的落地含油污泥经过清洗后残油率为0.40%
2020	[20]	SDS+NP⁃10+硅酸钠	对胜利油田含油污泥的除油率达85.40%，高于单一清洗剂
2020	[19]	m（AEO⁃9）/m（LAS）/m（碳酸钠）=2∶3 ∶2	对含油污泥的除油率达到90.00%以上
2021	[23]	m（AES）/m（OP⁃10）/m（碳酸钠）=1∶1∶1	对炼化含油污泥的除油率达75.10%，且对原油中的长链烷烃组分（C₃₁-C₃₆）去除率达到98.00%
2021	[54]	m（硅酸钠）/m（LAS）/m（JFC⁃SF）=3∶1∶1	对辽河油田污泥除油率达到93.53%，洗涤后的土壤残油率为2.13%

[1]	Xia Bin， Ma Guiyang， Yin Siwen， Jin yuan. Effect of Recombination of Dilute Salt and Surfactant on Hydrate Formation [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2021, 41(2): 42-50.
[2]	Meng Fanyi， Du Shengnan， Feng Xianming， Wang Chao， Wang Weiqiang. Effect of Compound Bacteria on Wax Content and Viscosity of Waxy Crude Oil [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2020, 40(6): 14-20.
[3]	Chen Yu, Yang Jiang, Zhao Xiaolong, Li Shengke. Environmental Friendly Oil Sludge Treatment Agent for Petrochemical Wastewater [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2020, 40(4): 1-4.
[4]	Ma Di， Pan Yi， Zhang Jinhui， Rassadkina Regina， Liao Songze， Zhang Ran. Study on Foaming Agent System of Heavy Oil Foam Flooding [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2020, 40(2): 11-15.
[5]	Sun Yadan. Effect of Anionic⁃Nonionic Surfactant on Emulsification of Heavy Oil [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2020, 40(2): 16-21.
[6]	Liu Meng，Liu Xia，Wu Yuguo，Xie Laibao，Yang Honglin，Zhang Bonan. Review of Influence for Stability of Heavy Oil⁃in⁃Water Emulsions [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2019, 39(4): 11-18.
[7]	Lü Wenyi，Wu Yuguo，Zhang Mengke，Liu Meng，Yang Honglin. The Effect of Triton X⁃100 and Betaine (BS⁃12) Compound Viscosity Reducer on Emulsification and Viscosity Reduction of Heavy Oil [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2019, 39(3): 22-25.
[8]	Ma Chao, Wan Zhilong, Zhang Ningtao, Li Shengsheng, Hu Feng, Yin Lingxue. Study on High Carbon Chain Erucic Acid Clean Fracturing Fluid [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2018, 38(02): 16-19.
[9]	Ning Chunying, Li Zheng, Gu Guizhou, Yang Lei. Application of Gglycolipid Biosurfactant in Oil Recovery [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2016, 36(2): 13-16.
[10]	Wang Wei, Tian Yan, Wan Sheng, Fang Hongbo, Zhang Lei, Zhang Lu. Study on the Characteristic of Dynamic Interfacial Tension between EOR Surfactants and Shengli Crude Oils [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2015, 35(2): 1-5,16.
[11]	Li Xuan, Xie Ribin, Qi Haiyan, Wan Gang. Performance Research of Indigenous Microbe andSurfactant Combined Flooding in the Offshore Oilfield [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2015, 35(1): 41-46.
[12]	Yan Yuling, Song Jinyu, Wang Dingcong. TEM and TPR of Nanosized Ni Al2O3 Bulk Catalysts and Reaction Mechanism [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2014, 34(6): 11-15.
[13]	YAN Yuling, SONG Jinyu, WANG Dingcong. Synthesize of Bulk NiAl2O3 Catalysts in the Way of SuperSolubilization  Nanometer SelfAssembly and Its characterization [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2013, 33(1): 30-34.
[14]	FENG Cai-xia， BAI Jing， ZHAO Lin. EG10 Ethanol-Gasoline Blends Hydrotropy [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2012, 32(3): 21-24.
[15]	TONG Le， QI Hai-tao. Experimental on Degradation of Polymer Plug in Oil and Water Well With Surfactant [J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2012, 32(1): 54-58.