含油汙水旋流除油技術

2019-02-27 15:05:33 湖北欧美色情在线環保石化設備有限公司

1.技術開發背景

隨著國內油田大都進入二次開采的末期和三次開采階段,原油乳化、重質化日趨嚴重。一方麵,隨著三次采油技術的被逐漸應用,采出液多為水包油乳狀液或水包油與油包水交替出現的複雜乳狀液,采油過程中大量注聚物、化學助劑的加入,使得原油脫鹽、切水難度大大增加;另一方麵,國內原油加工量的不斷提高,進口原油,特別是中東等高含硫重質原油的摻煉比例持續增加,進一步加劇了國內煉油企業原油重質化、劣質化的趨勢。

原油的重質化和劣質化特別是乳化問題,嚴重影響著煉廠的安全平穩生產,造成含油—蒸餾裝置操作難度越來越大,尤其是含油切水帶油問題益發突出。含油切水帶油問題已成為國內煉油企業所麵臨的迄待解決的一大難題,含油裝置汙水已成為煉油企業汙水、汙油的主要來源之一。近年來,國內幾乎所有的煉油企業都出現了含油裝置切水嚴重帶油問題,所帶來的直接後果就是大大增加了煉油廠重汙油量、裝置加工損失增加、汙水汙油處理難度增加,汙油回煉導致煉油裝置操作不穩,而相應的環保問題也日益凸現。

國內煉油企業汙水處理一般仍采用“老三套”技術, 即“沉降、隔油—浮選—生化”。該技術的優點是造價較低;缺點是占地麵積大,油水分離效果差,對汙水中溶解油、乳化油和分散油不能有效去除。隨著重質、劣質原油摻煉比例不斷提高、含油汙水乳化程度加劇,該設施已不能滿足清潔生產要求。

因此在環保要求越來越高和原油價格居高不下的情況下,開展含油裝置含油汙水綜合處置技術研究,開發新型汙油、汙水處理裝備,可以有效回收利用原油資源、降低裝置加工損失和實現裝置汙水的達標排放,減輕含油汙水對後續汙水處理廠的衝擊和二次汙染,經濟效益和社會效益將十分顯著。

2  旋流分離技術簡介

旋流分離技術被普遍認為是一種高效節能分離技術,其關鍵部分是旋流分離器,簡稱旋流器。旋流器可用於液-液、固-液、氣-液/液-氣、液-液-固、液-液-氣等非均相混合物的澄清、增濃或切水、分級、洗滌等等分離過程。旋流分離器結構簡單,沒有運動部件,製造成本低,工作可靠,維護費用低,能耗少,所占空間小,效率高,應用廣,無汙染。推廣旋流分離技術對增效節能、減少環境汙染、提高社會經濟效益具有重大的意義。


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旋流分離技術的技術特點可概括如下:

① 結構簡單、設備緊湊、占地麵積小;

② 成本低(包括製造成本、維護費用、能耗方麵);

③ 安裝方便(旋流器可任意角度安裝);

④ 操作簡單、工作可靠、維修方便;

⑤ 分離效率高、自動化程度強(可連續性操作、易清洗、易於實現自動化);

⑥ 適應性好、用途廣,生產及調節範圍寬(並聯可增加生產能力,串聯可提高產品質量,操作溫度及壓力不受限製)。

旋流分離技術作為一種高效節能型分離技術,主要可分離液固、液液(如油和水體係)、氣液、氣液固多相體係,其應用範圍極為廣泛。與其它除油技術相比,旋流除油技術具有結構緊湊、體積小、重量輕、除油效率高、無運動部件、使用壽命長、流程密閉無汙染等優點。

表1中列出了在石油化工領域中的典型應用。

工業領域

應用範圍

石油化工

1、含油廢水的去油、除固

2、原油切水、除砂

3、原料水除油

4、煙氣脫氣、脫硫

5、催化劑回收

6、聚合物洗滌

7、粒度分級

8、井水/河水除砂

9、濃縮懸浮液

10、熱交換係統中去除固體

11、添加劑的去除和回收

12、過濾器助濾劑預塗

13、水中去酚(碳酸)

14、結晶回收

15、塑料粒子脫沫

16、石灰乳去雜

17、油漿液固分離

18、堿渣處理(脫油等)

19、發動機/壓縮機前進氣切水等



 

3. 含油汙水油水分離需要考慮的幾個物性參數

從含油含油汙水含油形態分析來看,重力沉降難以對含油汙水含油進行有效分離,因此必須采用更為有效的旋流分離方法。含油汙水的性質對旋流器性能的影響包括油滴粒徑分布、汙水粘度和溫度、油水密度差等因素。

⑴ 溫度

溫度升高,一方麵液體介質粘度會下降,有利於油水分離;但另一方麵溫度升高,油滴的粘度下降,表麵張力減小,油滴的變形和破碎的可能性加大,使油水分離變得更加困難。溫度過低,原油增加。一般認為液液分離中,分散相油滴的動力粘度超過30mPa·s時,油水分離會變得較為困難。原油與水的分離實驗表明,含油汙水介質在50~70℃時,對旋流器的分離性能沒有顯著影響。

含油含油汙水一般控製在50℃,根據操作情況,可以做適當調整。

⑵ 油水密度差

油水旋流分離是依靠油水之間的密度差,利用汙水在旋流管內高速旋轉產生的離心力場將油滴從水中分離出來。油水兩相密度差越大,分離越是容易;密度差越小,分離越難。一般而言,旋流分離技術適用於兩相密度差>50kg/m3的分離情況。

含油切水溫度在50℃左右,在此溫度條件下,油水兩相的平均密度差Δρ>100 kg/m3,滿足旋流分離的兩相密度差條件。

⑶ 粘度

此處粘度條件主要指得是(油水混合)汙水的平均粘度。粘度的大小直接決定了旋流器的分離性能和阻力降。

從實際情況來看,含油汙水在50℃狀態下動力粘度<1mPa.s,低於20℃下清水粘度,對於旋流分離來說處於一個比較有利的粘度範圍。

4.工業應用條件

⑴常減壓裝置含油切水操作(提供)參數

①     切水量:最大35t/h,平均25 t/h,最小10 t/h。

②     切水溫度:70℃~90℃。

③     含油量:最大10000mg/l,正常350 mg/l,最小30 mg/l。

④     原料油密度:0.9288~0.8585g/cm3。

⑤     切水壓力:冷卻器前1.0MPa,冷卻器後0.6MPa。

⑵ 汙水旋流分離工業試驗裝置設計指標

①  進料壓力:1.0MPa

②  處理能力:3.5 t/h

③  切水溫度:70℃~90℃。

④  進料含油:<10000mg/l

⑤  總壓降(排水)<0.4 MPa

⑥  淨化水含油:<400ppm

⑦  淨化水外排:3.22 t/h;回罐汙油(含水):0.28 t/h

4.1工業應用流程

考慮到含油裝置汙水含油濃度波動幅度較大,為確保試驗過程中分離後外排淨化水達到裝置排放標準,試驗流程為兩級串聯處理,也可進行單級處理。圖3、圖4分別為單級、兩級串聯試驗方案流程簡圖和現場實際安裝照片。


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4.2  工業應用結論

⑴ 分析結果達到了原設計指標,分離效率高於原估算值。

⑵ 在進液含油濃度變化範圍比較大的情況下,所設計新型軸流式旋流器具有很好的適應性,操作彈性較大。

⑶ 根據試驗結果估算:

① 在旋流分離器入口含油濃度<5000 ppm,旋流淨化後外排水中濃度可以控製在200ppm以下,滿足裝置外排要求。

② 在含油切水正常情況下,切水含油濃度穩定在350~500ppm時,旋流淨化後外排水中含油濃度可以降低至50 ppm。

 

5 .含油汙水旋流除油技術的工業應用

根據工業試驗結果及實際工藝技術要求,含油汙水旋流除油裝置設計中需要重點解決三個問題:

(1)壓降要小,防止因係統憋壓而影響含油罐操作;

(2)切水含油濃度範圍較寬,幾百到數千、甚至幾萬ppm;

(3)含油且切水量變化較大,分離器必須能夠實現寬流量操作。

實際工業應用中充分考慮了軸流式旋流器的高效率、低壓降、操作彈性大的特點,采用了兩級旋流分離方案,無泵操作,流程方案簡圖如圖7所示。

 

5.1 含油汙水旋流除油技術工業應用結論

工業應用結果表明,由於所開發的含油汙水旋流除油技術采用了新型高效軸流式旋流管,切水旋流除油裝置具有以下顯著特點:

⑴ 在除油裝置入口含油濃度<5000 ppm,旋流淨化後外排水中濃度可以控製在200ppm以下,滿足裝置外排要求。

⑵ 國內首次實現了原油含油裝置含油切水的除油裝置化處理工藝技術,成套裝置分離效果好、壓降低、自動化程度高、操作彈性大、適應性好。

⑶ 工業應用結果證明,對於自主開發的含油切水旋流分離技術,在不增加能耗、不添加任何化學藥劑的情況下實現了含油裝置含油汙水的就地處理和達標排放,實現汙油的就地回收,有效的減少裝置加工損失,降低汙水處理廠的負荷、處理成本和二次汙染,經濟效益和社會效益十分顯著