新疆理化所在石化行业油-水混合物分离和资源化利用领域取得进展

发布时间:2022-09-26

石化行业产生的含油污水具有乳化程度高、成分复杂、化学需氧量(COD)和固体悬浮物含量高等特点,如何将其妥善处理并实现资源化利用一直是行业痛点。目前常采用药剂絮凝-气浮法处理此类污水,该工艺相对成熟但需持续添加化学药剂,导致运行成本高,且油-水混合物中油类以油泥形式产出,造成资源浪费。开发绿色和低成本的新型分离技术,对于实现含油污水高效分离和资源化利用至关重要,这在实际应用中也有迫切需求。

中科院新疆理化所分离材料与技术团队多年来从事油-水分离材料的制备及其应用研究,并提出聚集诱导破乳技术(Aggregation-induced demulsification, AID)实现油-水混合物分离的新方法。在此基础上,科研团队与中科瑞丽分离科技无锡有限企业合作,利用自行研发的油-水分离材料制备成标准组件,并采用分离材料梯度配置-分离组件多级串联的方案(图1),开展AID技术用于石化行业高度乳化油-水混合物的分离研究。长时间连续运行结果表明:在含油污水COD波动情况下(3000-12450 mg/L),经AID分离反应器处理后最终出水平均COD329 mg/LCOD去除效率高达93.5%,并实现乳化油-水混合物中重质和轻质油类的回收。科研人员进一步探究了进水COD浓度对去除效率的影响,发现相邻AID反应器之间对乳化油的分离存在协同作用,而分离反应器的压降和其流量之间存在线性关系(图2),据此优化了整个分离系统的防污堵和去除固体悬浮物的设计方案。此外,还考察了AID系统中油-水分离材料对环境的耐受性,结果表明在现场经九个月使用后,材料的力学和表面润湿特性仍能保持原有性能的80%以上。AID技术与传统的絮凝-气浮工艺相比,具有结构简单、耐冲击能力强、可有效回收油品等优势,并通过零化学品消耗和纯物理分离方式,为含油污水的处理提供了更清洁、低成本且环境友好的替代方案。

该项研究是AID技术在石化行业含油污水分离领域的首次规模化应用,验证了相关材料和技术在实际应用场景下的有效性和稳定性,将有助于石油石化领域含油污水的深度处理和资源化利用。研究成果近期发表在Journal of Cleaner Production上,研究工作得到中科院十四五新兴前沿方向和未来技术方向、新疆高层次人才引进计划等项目的支撑。

 

1.  聚集诱导分离过程示意图

2.  分离反应器压降与其流量之间关系

论文信息:

Ma FXHao B, Xi XY, Wang R, Ma PC. Aggregation-induced demulsification technology for the separation of highly emulsified oily wastewater produced in the petrochemical industry. Journal of Cleaner Production 2022, 374, 134017论文链接.