聚結(jié)分離和旋流溶氣氣浮在電脫鹽脫水處理中的應(yīng)用

米是博

中國(guó)石油化工股份有限公司滄州分公司

DOI:10.12238/eep.v3i9.1053

[摘 要] 常減壓電脫鹽裝置受原油劣質(zhì)化以及污油品種等多方面影響,易造成石油類含量超標(biāo)等問題繼而影響下游污水處理裝置平穩(wěn)運(yùn)行。采用聚結(jié)分離和旋流溶氣氣浮處理可以取得較好的效果,出水石油類穩(wěn)定在100mg/L并可回收大量污油,具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

[關(guān)鍵詞] 電脫鹽脫水；聚結(jié)分離；旋流溶氣氣浮 

中圖分類號(hào)：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Application of coalescence separation and swirl dissolved air floatation in electrodesalination dehydration Shibo MiCangzhou Branch of China Petrochemical Company Limited [Abstract] The atmospheric and vacuum electric desalination plant is affected by the inferior quality of crude oil,which easily affects the operation of downstream sewage treatment plant. By means of coalescence separation and swirl-soluble air flotation treatment, good results can be obtained. The effluent oil is stable at 100 mg/L and a large amount of sewage oil can be recovered, which has high economic benefit.

[Keywords] Electric dehydration; Separation of coalescence; Cyclone dissolved air floatation

引言

常減壓裝置被稱為石油化工企業(yè)的龍頭裝置,是以原油為原料的一次煉油加工裝置,主要產(chǎn)品有初頂石腦油、常頂汽油、柴油、減壓渣油等。常減壓裝置由電脫鹽、常壓蒸餾和減壓蒸餾系統(tǒng)等三部分組成。電脫鹽通過在原油中注水,使原油中的鹽份溶于水中,再通過注破乳劑,破壞油水界面和油中固體鹽顆粒表面的吸附膜,然后借助高壓電場(chǎng)的作用,使水滴感應(yīng)極化而帶電,通過高變電場(chǎng)的作用,帶不同電荷的水滴互相吸引,融合成較大的水滴,借助油水比重差使油水分層。近年來隨著加工高酸、重質(zhì)原油的比例逐年提高,電脫鹽油水分離難度不斷上升。在電脫鹽優(yōu)先保證脫后原油鹽、水等指標(biāo)的情況下,電脫鹽脫水無有效的調(diào)整手段,油含量時(shí)常超標(biāo),對(duì)下游污水處理裝置平穩(wěn)運(yùn)行造成較大隱患。加工劣質(zhì)原油或回?zé)捨塾蜁r(shí)脫水石油類含油高達(dá)3000-10000mg/L,更嚴(yán)重甚至出現(xiàn)無法檢測(cè)的情況。因此電脫鹽裝置增設(shè)了污水預(yù)處理設(shè)施,采用聚結(jié)分離和旋流溶氣氣浮技術(shù),將油水進(jìn)一步分離使出水石油類穩(wěn)定在100mg/L并回收大量污油,取得了滿意的效果。

1 工藝技術(shù)簡(jiǎn)介

電脫鹽切出含油污水經(jīng)換熱冷卻后,進(jìn)入高效聚結(jié)分離器,污水中浮油、分散油和部分乳化油在分離器中聚集、聚結(jié)成大油團(tuán),快速?gòu)奈鬯蟹蛛x進(jìn)入集油包排出,初步油水分離后污水仍然含有大量乳化油再進(jìn)入高效旋流溶氣氣浮進(jìn)行進(jìn)一步處理,乳化油被超微氣泡撲捉后在旋流作用下不斷集聚、聚結(jié)破乳形成油團(tuán)快速?gòu)奈鬯蟹蛛x,破乳聚結(jié)后污油排出,處理后污水進(jìn)入污水處理廠管網(wǎng)進(jìn)行進(jìn)一步處理。

1.1高效聚結(jié)分離單元

目前聚結(jié)分離除油的機(jī)理仍然處在探討階段。根據(jù)聚結(jié)材料潤(rùn)濕性能的不同分為潤(rùn)濕聚結(jié)和碰撞聚結(jié),可以統(tǒng)稱為材料聚結(jié)。碰撞聚結(jié)理論建立在親水憎油材料的基礎(chǔ)之上,該理論認(rèn)為,聚結(jié)過程直接發(fā)生在油滴之間,聚結(jié)材料為油滴的聚結(jié)提供了孔道,從而提高了油滴間的碰撞幾率和沖量。碰撞聚結(jié)理論指出了油滴聚結(jié)成大顆粒的條件,即促使聚結(jié)的合外力大于其與連續(xù)相之間的界面張力。 潤(rùn)濕聚結(jié)理論建立在親油憎水材料的基礎(chǔ)之上,該理論認(rèn)為,油滴先在聚結(jié)材料上潤(rùn)濕附著,然后后來的油滴與先吸附的油滴碰撞聚集,使材料表面吸附的油滴粒徑不斷增大,當(dāng)粒徑增大到一定程度時(shí),在浮力的作用下油滴從材料表面脫落,從而達(dá)到油水兩相分離的目的。潤(rùn)濕聚結(jié)的原因是液體分子間的相互作用力小于液體分子與聚結(jié)材

料固體分子之間的相互作用力,因此潤(rùn)濕聚結(jié)除油的效果和材料的表面性質(zhì)有很大關(guān)系。同時(shí)填料的空間構(gòu)成形式對(duì)聚結(jié)除油效率有重要影響,當(dāng)潤(rùn)濕聚結(jié)機(jī)理和碰撞聚結(jié)機(jī)理同時(shí)存在時(shí),聚結(jié)效率可得到大幅度地提高。高效聚結(jié)壓力除油器是綜合應(yīng)用聚結(jié)分離和stokes原理,優(yōu)化改進(jìn)的新型高效除油器。通過采用高效聚結(jié)內(nèi)件,增大油滴粒徑,極大地縮短了油滴停留時(shí)間,實(shí)現(xiàn)高效油水分離的同時(shí)使得容器尺寸更小,結(jié)構(gòu)更為緊湊。與傳統(tǒng)除油器相比具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)：停留時(shí)間短,停留時(shí)間為30-45min；除油效率高,單級(jí)除油效率可達(dá)到90%；填料抗於堵能力強(qiáng)。

圖2 聚結(jié)分離除油器示意圖

1.2旋流溶氣氣浮單元

氣浮技術(shù)是在待處理水中通入大量的、高度分散的微氣泡,使之作為載體與懸浮在水中的顆粒(油滴、SS或絮狀物)粘附,形成整體密度小于水的浮體,依靠自然上浮力作用一起上浮到水面,形成浮渣而加以去除,以完成水中分散油、乳化油和細(xì)小的懸浮固體物分離的凈水方法。氣浮分離的必要條件：必須向水中

提供足夠量的細(xì)微氣泡；必須使污水中的污染物質(zhì)能形成懸浮狀態(tài)；必須使氣泡與呈懸浮狀態(tài)的物質(zhì)產(chǎn)生粘附作用,泡與呈懸浮狀態(tài)的物質(zhì)產(chǎn)生粘附作用,從而附著于氣泡上浮升。有了上述三個(gè)

基本條件,才能完成處理過程,達(dá)到污染物去除的目的。

氣浮法可以分為布?xì)鈿飧》?、電氣浮法、生物及化學(xué)氣浮法,溶氣氣浮法等。各種氣浮處理方法最本質(zhì)的區(qū)別,在于水中形成氣泡的方式選擇、氣泡的大小控制、強(qiáng)化浮選過程中微氣泡與油滴碰撞等。溶氣氣浮是使空氣在一定壓力下溶于水中并呈飽和狀態(tài),然后使壓力驟然下降,這時(shí)溶解的空氣便以微小的氣泡的形式從水中析出并進(jìn)行氣浮。用這種方法產(chǎn)生的氣泡直徑為20-100μm,并且可人為的控制氣泡與廢水的接觸時(shí)間。旋流溶氣氣浮裝置(CDFU)則是一種將離心分離技術(shù)、溶氣氣浮分離技術(shù)等有效的結(jié)合于一體,對(duì)含油、含懸浮物污

水進(jìn)行高效分離的一種混合型裝置。污水進(jìn)入旋流溶氣氣浮(CDFU)裝置,經(jīng)混合器與溶氣水釋放出來的微氣泡(氣泡直徑5～30μm)混合后,沿著CDFU 罐壁切向進(jìn)入旋流溶氣氣浮裝置后形成旋流,通過旋流產(chǎn)生的離心力作用,微氣泡和乳化油滴向中間集聚形成浮渣和析出氮?dú)庖黄饛姆蛛x油出口流入污油收集罐,在污油收集罐中,分離出來的氮?dú)鈴臍怏w出口排出；處理后污水逐漸向下從CDFU水出口流出。旋流溶氣氣浮裝置(CDFU)與傳統(tǒng)旋流氣浮相比具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)：除油效率高,單級(jí)效率可達(dá)到90%以上；去除油滴粒徑小,最小去除粒徑≤2μm；停留時(shí)間短(僅1～5min),占地面積少(僅為傳統(tǒng)溶氣氣浮20%)；適應(yīng)性強(qiáng),在不同水力載荷、油粘性以及含油比重變化等情況下有很強(qiáng)的適應(yīng)；運(yùn)動(dòng)部件少,穩(wěn)定性強(qiáng)。

2 運(yùn)行效果分析

電脫鹽脫水預(yù)處理裝置自正式投入運(yùn)行后通過優(yōu)化操作,各系統(tǒng)運(yùn)行良好,裝置在電脫鹽脫水除油等方面達(dá)到了預(yù)期效果。選取電脫鹽裝置脫水超標(biāo)時(shí)段進(jìn)行分析以說明裝置對(duì)含油污水處理能力。期間裝置進(jìn)水石油類含量最高為3%,最低為63.6mg/L(特殊工況)；出水石油類含量最高為38.1mg/L,最低為17.9mg/L；去除效率最高為99.93%,最低為63%(特殊工況下)；污油靜置脫水后含水率最高10%,最低7%；達(dá)到石油類

≤100mg/L的要求。

3 結(jié)論

聚結(jié)除油器+旋流溶氣氣浮組合處理工藝對(duì)電脫鹽脫出含油污水具有非常好的處理效果,大幅降低了污水中的含油量,出水石油類含量穩(wěn)定小于100mg/L,保障了下游污水處理裝置的平穩(wěn)運(yùn)行,社會(huì)和環(huán)保效益顯著。

[參考文獻(xiàn)]

[1]桑義敏,云昊,韓嚴(yán),等.污水中油滴聚結(jié)機(jī)理與材料聚結(jié)技術(shù)研究進(jìn)展

[J].工業(yè)水處理,2016,(10):6-10.

[2]方健.渤海油田D平臺(tái)聚結(jié)-氣浮除油技術(shù)[J].石油與天然氣化工,2015,(4):110-113.

[3]賴奇峰.電脫鹽污水含油超標(biāo)對(duì)策[J].煉油技術(shù)與工程,2016,(3):36-39.

[4]蔣昊琳,楊明全,張振超,等.含油污水聚結(jié)除油研究進(jìn)展[J]. 能源化工,2016,(2):27-31.

[5]李建平,孫繼濤.幾種氣浮除油工藝的應(yīng)用比較[J].工業(yè)用水與廢水,2015,(6):28-31.