一、減頂水處理的必要性

原油加工過程首先將原油先按不同產(chǎn)品的沸點分割成不同的直餾餾分油，然后按照產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，除去這些餾分油中的非理想組分；或者通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化，生成所需要的組分，進(jìn)而得到一系列合格的石油產(chǎn)品，蒸餾是最常用且經(jīng)濟的一種分離手段，也正是煉廠加工原油的第一道加工程序。

圖1 常減壓系統(tǒng)

通過初、常減壓蒸餾將原油分成不同的餾分，一般塔頂?shù)挠蜌饨?jīng)冷凝在油水分離器中完成油、水和氣的分離，因其冷凝污水通常含有高濃度的硫化物被稱為含硫污水，通常是經(jīng)過汽提處理后作為凈化水送至下游裝置回用。近年來，由于加工原油的劣質(zhì)化和多樣化，常減壓裝置塔頂冷凝水容易乳化帶油，不僅造成輕質(zhì)油品的損失，而且給下游裝置造成了很大的沖擊，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

1. 氣液平衡被破壞：油分作為表面活性物質(zhì)，在汽提塔內(nèi)強烈的汽水接觸情況下，極易發(fā)生起泡現(xiàn)象，大量的泡沫使氣液相的傳質(zhì)不能有效進(jìn)行，增加了蒸汽消耗量，造成操作波動，降低塔的處理能力。

2. 塔盤與再沸器堵塞：乳化油成分復(fù)雜，污水中含油量高時，油分容易在塔盤和再沸器等關(guān)鍵部位積聚導(dǎo)致堵塞，這不僅影響裝置的傳質(zhì)效率，還可能引發(fā)局部過熱，降低設(shè)備的整體性能和使用壽命。

3. 副產(chǎn)品污染：汽提過程中，若酸性水含有烴類會產(chǎn)生黑硫磺，液氨帶油影響產(chǎn)品質(zhì)量。

二、乳化原因分析

隨著原油的劣質(zhì)化越來越嚴(yán)重，劣質(zhì)重油含有天然的表面活性劑（瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、石油酸等），采油過程中添加的助劑（烷基苯磺酸、脂肪醇聚氧乙烯醚等），常減壓蒸餾過程中添加的緩蝕劑（堿液），形成了陰離子表面活性劑，它們水化程度低，直接進(jìn)入內(nèi)Helmholtz面取代水偶極層，與油滴表面產(chǎn)生特性吸附，使得油水界面張力下降，同時油滴表面所帶負(fù)電荷與陰離子表面活性劑形成Stern雙電層，產(chǎn)生x電位。由于液體溫度較高，其擴散作用也更明顯， Stern雙電層越厚，x電位也越大，油滴間的排斥力也越大，且在油水界面形成定向吸附，從而形成穩(wěn)定而牢固的界面膜，阻礙油滴碰撞時的聚結(jié)，這也是常、減頂水中水包油型乳化液穩(wěn)定存在，長時間靜置不分層，含油量較高的原因。

為了保障汽提工藝的效率及穩(wěn)定性，需要在酸性水進(jìn)入汽提塔之前進(jìn)行除油處理，一般要求含油量低于50mg/L，目前各廠采用的除油技術(shù)主要是以下幾種：

表1 除油技術(shù)

三、技術(shù)效益對比

科力邇科技在除油領(lǐng)域有較多試驗探索和工業(yè)應(yīng)用工作。2021年在洛陽某石化企業(yè)的含硫污水處理中采用了“CDFU旋流溶氣氣浮+高效聚結(jié)除油”的組合工藝進(jìn)行了15m3/h規(guī)模的處理，在進(jìn)水平均含油量為15%的條件下，出水含油量濃度低于50mg/L，除油效率達(dá)到99.96%。

工業(yè)化應(yīng)用

目前，各大煉廠普遍采用的大罐重力沉降法，沉降時間一般為50~70h，通常設(shè)置兩臺，一臺為沉降罐，一臺為緩沖罐，兩罐串聯(lián)操作。該法要求罐容及占地較大，而且除油效果難以保證，罐內(nèi)的浮油不易收集。相比于大罐重力沉降法，“CDFU+高效聚結(jié)除油”的組合工藝在乳化油去除方面除了停留時間僅僅5分鐘之外，回收油也可直接進(jìn)入裝置回?zé)?，這也避免了傳統(tǒng)工藝回收油品質(zhì)不佳造成的油品加工損失，同時，假設(shè)此工藝比傳統(tǒng)重力沉降多回收輕質(zhì)乳化油按300mg/L計，則一年可多產(chǎn)生43萬元回收輕質(zhì)油的經(jīng)濟效益。

表2 技術(shù)對比

注：酸性水中含油2%，年運行時長8000小時，回收輕質(zhì)油按6000元/噸，輕質(zhì)油加工損失按500元/噸計。

此外，酸性水中含油量較高時，對于溶氣氣浮來說，由于酸性氣在輕質(zhì)油和水中溶解度相差不大，一部分酸性氣體和輕質(zhì)油被一起回收，另一部分則會在進(jìn)入氣浮時被吹脫回收。溫度和pH值對吹脫的影響效果較大，在常溫、pH值為7.5，控制好氣液比的情況下，酸性水中硫化氫去除率可達(dá)70%。配合其他脫硫手段（如脫硫劑）可滿足一般煉廠酸性水回用要求。

表3 節(jié)約能耗

注：酸性水硫化氫按2000mg/L計。