路蒙蒙

（中國中化 泉州石化有限公司，福建 泉州362103）

隨著原油加工量的不斷提高以及原油中硫含量的不斷增加，酸性水的排放量不斷增大。其中含硫污水汽提裝置主要用于處理常減壓、催化裂化、延遲焦化、重油加氫、加氫裂化、加氫精制等裝置的含硫、含油污水，然而酸性水帶油可能造成大量油氣在塔內(nèi)積聚，破壞汽提塔內(nèi)的氣液平衡，造成汽提塔操作波動，影響汽提效果和產(chǎn)品質(zhì)量；同時造成輕烴流失[1]。因此，酸水除油對含硫污水汽提裝置的平穩(wěn)運行具有重要意義。

酸性水除油應(yīng)以不影響汽提過程、凈化水質(zhì)、酸性氣和氨純度為前提[2]。目前，大多采用重力沉降技術(shù)，但其難以去除乳化油，為此，有的煉廠使用破乳劑或增設(shè)過濾器進(jìn)行破乳；另外，也有的煉廠使用油水分離器、旋流分離技術(shù)以及罐中罐等技術(shù)進(jìn)行除油。為詳細(xì)了解煉廠含硫污水汽提裝置除油措施，論文詳細(xì)綜述了重力沉降技術(shù)、油水分離器、旋流分離技術(shù)及罐中罐技術(shù)的原理、工業(yè)應(yīng)用、以及各自的優(yōu)缺點。

1 重力沉降技術(shù)

重力沉降技術(shù)是一種最常見、最簡單易行的除油方法，其原理是根據(jù)油、水兩相存在密度差，在重力作用下，經(jīng)過一定時間，油水混合物會自動分離。重力沉降技術(shù)除油一般設(shè)兩個大罐：重力沉降罐和進(jìn)料緩沖罐。兩罐串聯(lián)操作，兩罐之間以倒U型管道連接，酸性水的自沉降罐順著倒U型管道自流入緩沖罐；沉降罐出口水線有管道和泵入口相接，以便在非正常情況下酸性水可由泵抽送至汽提塔汽提[3]。

大連西太平洋石化公司新建110t·h-1單塔低壓汽提裝置的污水儲罐采用重力沉降，酸性水脫氣后由重力沉降罐底部進(jìn)罐，沉降罐保持高的液位，通過調(diào)整倒U型管副線的開度來調(diào)節(jié)沉降罐的實際液位降至排油口，撇油至污油罐。中國石化金陵石化的全廠含硫污水送至污水汽提裝置儲罐集中后進(jìn)行混合沉降，以脫除污水中的油份和雜質(zhì)，其含硫污水儲罐采用兩罐串聯(lián)流程，經(jīng)沉降的污水再進(jìn)入裝置內(nèi)兩個串聯(lián)的儲罐進(jìn)行二次沉降，能保證進(jìn)入塔污水含油量小于50mg·L-1。并且，延遲焦化來的帶焦粉的含硫污水經(jīng)長時間的沉降，沉降于罐底，可以定期對罐底進(jìn)行清理[4]。

重力沉降法可以接受任何濃度的含油污水，以除去大量游離狀態(tài)的污油，尤其對粒徑在100μm以上的浮油去除特別有效。但當(dāng)處理水量大時，過濾罐的數(shù)量多，流程相對復(fù)雜，自動化程度低；進(jìn)料對沉降罐有擾動，影響沉降效果；其處理后水中含油量約×10-4，一般達(dá)不到進(jìn)入塔內(nèi)酸性水的油含量小于50×10-6的要求；另外，還需要定期清除罐底污泥，送去安全掩埋，以延長裝置開工周期。

1.1 破乳劑

來自常減壓蒸餾和延遲焦化裝置排放的酸性水，其中較難處理的是除油，因為大部分油與水乳化，形成比較穩(wěn)定的油包水或者水包油結(jié)構(gòu)，處理非常困難，除采用除油設(shè)施外，還需加入破乳劑破乳。而破乳劑是一種表面活性物質(zhì)，可消除乳化形成的具有一定強(qiáng)度的乳化界面，即破壞乳化狀的液體結(jié)構(gòu)，使各相從乳化液中分離開來。

中國石油錦州石化公司[5]在1號原料水罐中加入破乳劑，平均含油量可由880mg·L-1降至303mg·L-1，去除效果比較理想。但由于在1號罐中加藥對進(jìn)料的影響滯后，要降低入塔油含量必須長時間的加破乳劑或從投產(chǎn)開始就加破乳劑。中國石油蘭州石化公司[6]針對延遲焦化裝置酸性水含大量焦粉和乳化油的特點，采用加注促進(jìn)劑和隔焦劑的處理方法，在酸性水進(jìn)原料水罐前的管線上加注藥劑，藥劑隨水的流動自然攪拌，除油和除焦粉的效果明顯。江漢機(jī)械研究所[7]開發(fā)出的一種以藥劑為中心的水處理技術(shù)的旋流混合反應(yīng)澄清罐，此技術(shù)主要用于油田含油污水的處理，但也為煉廠污水處理提供了技術(shù)參考。

加藥劑除乳化油的處理方式具有低能耗、低處理成本的特點。但是需要大量的破乳劑，破乳之后的污水還需要配置相應(yīng)的沉降罐，焦粉沉降于罐底，需要定期清理罐底。

1.2 增設(shè)過濾器

由于原料污水中乳化油、懸浮物（如焦粉、催化劑粉末）含量較高，導(dǎo)致一些煉廠汽提塔的處理能力降低。為此，中國石化長嶺分公司[8]在原料污水進(jìn)罐之前，增設(shè)了兩臺過濾器，每半個月對過濾器進(jìn)行反沖洗，發(fā)現(xiàn)：增設(shè)過濾器對除去原料污水中粉塵和乳化油的效果良好。而中國石油克拉瑪依石化公司[9]則在焦化裝置中新增了一套自動反沖洗過濾器，能將含硫污水中大于25μm的雜質(zhì)顆粒過濾下來，當(dāng)過濾器進(jìn)出口壓差大于設(shè)定值時，逐個對過濾器進(jìn)行自動反沖洗。此法已經(jīng)保證污水汽提裝置連續(xù)平穩(wěn)運行10個月以上。雖然采用過濾器破乳除焦是一種較為經(jīng)濟(jì)的方法，但由于焦粉顆粒一般小于20×10-6，因此，過濾效果一般并不理想[10]。

1.3 增設(shè)分布器

傳統(tǒng)的大罐重力沉降技術(shù)受進(jìn)料量波動的影響較大，導(dǎo)致罐內(nèi)原料水液面的擾動，影響靜置除油的效果。為此，在原料水罐內(nèi)增設(shè)分布器，提高了除油效果，同時減少了原料水的連續(xù)流動對罐頂油面的影響[11]。如圖1所示，原料水由進(jìn)水口進(jìn)入罐內(nèi)堵板以上的立管后，自喇叭口流入原料水罐中，喇叭口距離出油口有一定的距離，以減少流動對罐內(nèi)液面的影響。罐內(nèi)污水通過長方孔進(jìn)入堵板以下的立管后，自出水口流入另外的緩沖罐，然后由原料水泵打入汽提塔。

圖1 緩沖罐內(nèi)構(gòu)件示意圖[3]Fig.1

中國石油烏魯木齊石化公司和中國石化洛陽分公司[12,13]均在污水汽提塔裝置的原料水罐中增設(shè)分布器，經(jīng)脫油后，不但能保證原料水的除油效果，并且提高了汽提效果。中國石化滄州分公司[3]在新建60t·h-1酸性水汽提裝置的原料水罐內(nèi)設(shè)置了分布器，結(jié)合加破乳劑、過濾等措施，可將原料酸性水中的油含量降至100×10-6以下，汽提后的凈化水達(dá)到預(yù)期的設(shè)計。

在原料水罐中增設(shè)分布器，節(jié)省投資，減少占地面積，但除油效果受原料水波動的影響較大，并且除油效果并不太理想，需要與其它的除油措施結(jié)合才能保證除油效果。

2 油水分離器

油水分離器主要是利用油和水的密度差，進(jìn)行重力分離。水中細(xì)小的不易分離的油滴在通過不銹鋼燒結(jié)氈時與不銹鋼燒結(jié)材料表面發(fā)生碰撞、潤濕，油滴聚集而尺寸逐漸變大。油滴集聚變大后上升至集油器，從而完成油水分離過程[14]。

福建煉化公司[16]的污水汽提裝置為增強(qiáng)除油效果，新增加了油水分離器：含油廢水進(jìn)入油水分離器產(chǎn)生平穩(wěn)的層流，緩慢進(jìn)入水平布置的波紋板（聚集器），小顆粒的油滴逐步聚集成大油滴，沿著波紋板移動到其隆起部分的頂部，由波形板頂部的小孔迅速浮到油水分離器表面，使油水徹底分離。其除油效果可達(dá)到設(shè)計要求值。中國石化武漢分公司[17]將預(yù)處理污油回收分為三級，其中一級原料污水罐為重力沉降罐、二級原料污水罐為進(jìn)料緩沖罐及三級的油水分離器。經(jīng)過三級處理，原料水中油含量應(yīng)低于 50mg·L-1。

傳統(tǒng)油水分離設(shè)備出水含油量50～100mg·L-1，可以部分分離直徑為60μm的細(xì)小油滴，但出水效果不穩(wěn)定，受污水含油量的高低的影響。各設(shè)計院在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，研發(fā)出一些新型油水分離器，如：中國石化上海分公司[18]延遲焦化聯(lián)合裝置中的酸性水汽提裝置所使用的DYF-80型除油器，其采用高效旋液、射流粗?；退蛛x技術(shù)，除油能力強(qiáng)，能夠達(dá)到出水中油含量（不計乳化油）在20mg·L-1以下，穩(wěn)定了汽提塔的操作。

酸性水汽提裝置新型油水分離器將旋液、粗粒化、沉降3種污水處理工藝結(jié)合成為一個有機(jī)的整體，安裝在一個密封的臥式容器中，減少了酸性氣揮發(fā)對環(huán)境的影響。在正常工藝條件下，可以將大罐切出檢修等。同時脫油率較為穩(wěn)定，設(shè)備外形尺寸較小，操作簡單，容易實現(xiàn)自動化脫油[19]。但其除油效果也受到原料水處理量、水中油含量、乳化程度等限制，而原料水流量及油含量波動較大，油水乳化較為嚴(yán)重。

3 旋流分離技術(shù)

旋流分離技術(shù)是屬于離心分離的范疇的一種高效節(jié)能、安裝方便、成本低廉的新型含油污水處理技術(shù)，可分為旋風(fēng)分離和旋液分離兩種，而以水為主體介質(zhì)的旋液分離器往往也被稱為水力旋流器，水力旋流器有動態(tài)水力旋流和靜態(tài)水力旋流兩大類，其中靜態(tài)水力旋流器因其無運動元件、構(gòu)造簡單、占地面積小而在工程實際中備受青睞[20]。

南陽石蠟精細(xì)化工廠[21]在污水汽提裝置運行過程中發(fā)現(xiàn)：污水乳化導(dǎo)致含油較高，因而在原料污水進(jìn)入汽提塔之前增加液-液旋流分離器，在其外旋流和內(nèi)旋流的作用下分別由底流口和溢流口排出，底流口的脫油水進(jìn)入汽提塔，溢流口則除去凝縮油，從而大大降低了進(jìn)塔污水含油量，提高了汽提效果。中國石化九江分公司[22]的污水裝置進(jìn)料量由原29t·h-1猛增至50t·h-1時，原有的污水儲罐很難保證原料水油含量不超標(biāo)，為了減少污水進(jìn)料油含量，新建的催化裝置投用兩臺水力旋流除油器，配合污水原料罐的隔油作用，可使原料水油含量小于50×10-6，并減少了催化裝置粗汽油的損失。

水力旋流分離器具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小、不需要經(jīng)常更換易損件、電力消耗和管理費用低等優(yōu)點，作為一種無需投藥和人工操作的自動物理除油技術(shù)，對裝置污染源油的控制尤為適用[23]。但是水力旋流分離器的入口一般都需要用增壓泵增壓，而增壓泵可能會引起油水混合液的再次乳化，降低了水力旋流器的分離效率。另外，流量波動會降低水力旋流器的分離效率，不能分離液體中的固體懸浮物[20]。

4 “罐中罐”技術(shù)

“罐中罐”技術(shù)為上海中舟凈化工程有限公司研發(fā)的一種水力旋液分離浮油自動收集排油組合裝置的專利技術(shù)[24]，即：在污水調(diào)節(jié)罐的內(nèi)部加入一個包括水力旋液分離區(qū)和沉淀分離區(qū)的腔室（即內(nèi)罐）；在腔室內(nèi)將水力旋液分離器、自動撇油器和沉淀錐斗連成一個完整的系統(tǒng)；再通過內(nèi)、外罐的虹吸連通管系、周邊出水布水堰槽、層流穿孔排水管系、傾斜排泥管系等，成為組合式的一體化裝置[25]。

蘇丹喀土穆煉廠[26]除油設(shè)施采用大罐重力沉降除油及罐中罐高效旋流除油技術(shù)，保證進(jìn)塔前酸性水中油含量小于100mg·L-1。中國石化鎮(zhèn)海分公司[25]在新建的處理水量為400t·h-1的煉油污水一級處理系統(tǒng)中，采用兩座并聯(lián)的5000m3“罐中罐”型污水調(diào)節(jié)罐，出水油含小于300mg·L-1。

罐中罐集污水調(diào)節(jié)、均質(zhì)和油水旋流分離、浮油自動收集及錐形罐底水力排泥等功能為一體，它采用高效密閉化、自動排油的除油器。收油排泥操作時可以維持正常運行，設(shè)施利用率高。占地少、投資省、裝置自動化程度高、收油或排泥操作簡便，操作人員少，值得推廣和應(yīng)用。

5 結(jié)論

國內(nèi)目前的酸性水除油技術(shù)主要為重力沉降技術(shù)、旋流分離技術(shù)及罐中罐技術(shù)等，這些技術(shù)具有一定的除油效果，但普遍存在壓降高、小顆粒懸浮物及油的去除效率低的缺點。為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，可以幾種技術(shù)聯(lián)合使用，以盡量避免各技術(shù)的局限性，發(fā)揮各處理技術(shù)的優(yōu)勢。還可以從源頭上減少污染，以減輕后端處理壓力。

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