三相分離技術(shù)在含油污水中的應(yīng)用

劉魯生，馬壽紅，張建軍

(中國石化中原油田分公司天然氣處理廠，河南濮陽 457162)

中原油田分公司天然氣處理廠第三氣體處理廠和三氣改擴建氣體處理廠是天然氣處理廠所屬的兩個主要氣體處理廠，兩廠處理能力相同，共同承擔著中原油田分公司的伴生氣處理任務(wù)。三氣改擴建氣體處理廠未投產(chǎn)前，三氣廠原料氣分離器1-V1排放至燃燒池的污水只含有少量的輕油，靠自然揮發(fā)即可脫離，平時無須點燃燃燒池。隨著三氣改擴建氣體處理廠的投產(chǎn)運行，排放至燃燒池的污水量明顯增加，污水中的輕油單靠自然揮發(fā)速度太慢，從安全角度考慮，只能在監(jiān)督下將燃燒池點燃，這樣會污染周圍環(huán)境，并且三氣改擴建氣體處理廠輕油收集罐8-V1中的輕油只能壓到燃燒池燒掉，既浪費資源又污染環(huán)境。

1 問題分析及采取措施

1.1 含油污水的來源分析

工廠采用原料氣壓縮、干燥脫水、膨脹機制冷加丙烷輔助制冷、輕烴回收和分餾的天然氣深冷工藝流程。低壓原料氣從工廠界區(qū)經(jīng)入口分離器初步分離后，進行由燃氣輪機驅(qū)動的原料氣壓縮機和由膨脹機驅(qū)動的增壓渦輪三段壓縮，壓力由0.35 MPa增高為3.6 MPa，形成高壓原料氣，進入干燥系統(tǒng)進行分子篩吸附脫水后，經(jīng)過工藝冷卻系統(tǒng)預(yù)冷，進入精餾單元進行分離，產(chǎn)出產(chǎn)品。

原料氣二級分離器1-V2、增壓機入口分離器1-V3、增壓機出口分離器1-V4、再生氣出口分離器分離出的油水混合物、三相分離器1-V7、穩(wěn)定塔1-C1水相都匯集到原料氣一級分離器1-V1中排至燃燒池，是裝置中含油污水的來源。

圖1 天然氣深冷工藝流程圖

停機、運行時非正常情況下塔、泵及儲罐排液。裝置區(qū)各塔、回流泵、外輸泵、儲罐中的排液匯集到污油收集罐8-V2，污油收集罐8-V2中的油水混合物液位監(jiān)測達到滿量程的70%時，污油收集罐8-V2利用干氣加壓壓到燃燒池或罐區(qū)。壓到燃燒池處理造成環(huán)境污染、重烴浪費;壓到罐區(qū)則因含水極易造成罐區(qū)液位計和調(diào)節(jié)閥凍堵、凍裂。幾乎每年冬季都會發(fā)生罐區(qū)由于含水引發(fā)的凍裂事故。

1.2 采取措施

鑒于目前的污水處理方法無法滿足環(huán)保的要求和輕油無法回收的情況，提出了三相分離技術(shù)改造方案。工藝流程簡圖如圖2所示。

該方案是第三氣體處理廠和三氣改擴建氣體處理廠分別裝1套三相分離器1-V9，對分離器1-V1排放的含油污水進行分離，分離出的氣相引至放空系統(tǒng)燒掉，水相排放至污水池中用污水泵送至污水處理廠回收處理，油相排放到輕油回收罐中，當罐中的輕油達到一定液位后，通過柱塞泵輸送到原工藝分離器1-V7中，分離后進入穩(wěn)定塔中回收處理。這樣，即可避免由于燃燒造成的環(huán)境污染，又可對污水和輕油回收罐中的輕油進行回收。通過技術(shù)改造后，燃燒池中排放污水基本不含輕油，明火亦無法點燃，輕油經(jīng)過回收進入氣體處理裝置。

圖2 三項分離器技術(shù)改造工藝流程簡圖

污水三相分離器的分離原理如圖3所示。

圖3 三相分離器1-V9結(jié)構(gòu)圖

污水三相分離器將離心分離機理和氣浮原理相結(jié)合，對天然氣中油—氣—水進行三相分離。根據(jù)油水密度不同，利用分離器較大的分離空間和分離界面，油、水能充分地進行分離。由于靜止后分層的特點，當油相達到溢流堰上端后就會通過溢流堰流入隔離的油箱內(nèi)。水相通過導流管線進入隔離的水箱內(nèi)，通過泵送入污水處理站。隔離的容器在分離器頂部互相連通，保持壓力一致，氣相通過頂部放空管線放空。

技術(shù)指標:①根據(jù)三相分離技術(shù)分離油—氣—水三相的特點，將兩種分離方法，即離心分離和氣浮分選統(tǒng)一于同一分離腔內(nèi)，使輕油組分盡可能的回收;②特殊的回收輕油結(jié)構(gòu)可以將進入的水和油分開，可以縮短后續(xù)的工藝流程和回收油設(shè)備的體積;③油—氣—水分離同時進行，設(shè)備的占地面積小，處理量大，外排水的含油量為100×10-6左右，有效回收輕油。

2 應(yīng)用情況

改造后的污水輕油回收裝置最大的特點就是實現(xiàn)了重烴回收利用的密閉循環(huán)，達到了環(huán)境保護的目的。三相分離器1-V9收集的輕油，通過柱塞泵輸送到原裝置的分離器1-V7分離，分離器1-V7的油相直接進入穩(wěn)定塔進行進一步的輕油提煉，提煉出輕油進入丁烷塔產(chǎn)出高純度的輕油，供下游工廠做原料，整個過程是連續(xù)的工藝流程。

在原裝置上加入新裝置，實現(xiàn)了流程平穩(wěn)運行。因為三相分離器1-V9的投用，將輕油打入原裝置，必將改變原工藝的物料平衡和熱量平衡，輕者引起參數(shù)波動，重者會造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格，直接影響下游流程的操作。技術(shù)人員重新進行了衡算，選取了合理的柱塞泵，將進入原裝置的輕油量控制在一定的范圍內(nèi)，實現(xiàn)了無擾動操作。

輕油收集罐8-V1中輕油的有效利用。此裝置投用以前，輕油收集罐8-V1中輕油是通過干氣加壓壓往罐區(qū)，只能當作污油處理。此裝置投用以后，輕油收集罐8-V1中的輕油通過干氣壓往柱塞泵入口和1-V9底部的輕油，共同進入1-V7重新分離，有效利用。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟效益

該項目半年后全部收回投資，通過改造前后效果對比，每年可增產(chǎn)輕油產(chǎn)量600 t，每噸按照2 000元計算，年創(chuàng)經(jīng)濟效益120萬元，并且避免了每年20萬元的污染賠償，合計年創(chuàng)效140萬元。

3.2 社會效益

減少環(huán)境污染是實現(xiàn)節(jié)約、清潔、可持續(xù)發(fā)展的本質(zhì)手段，含油污水分離器1-V9的投用在原料氣逐年遞減的情況下，回收了輕烴。又有效的減少對周圍環(huán)境的污染，順應(yīng)了建設(shè)綠色節(jié)約型社會的整體形勢。

4 結(jié)束語

該項目自投入運行以來，一方面解決了排放到燃燒池的輕油燃燒所造成的環(huán)境污染，改善了周邊環(huán)境，減少了污染賠償。另一方面將排放掉的輕油收集起來，有效利用，實現(xiàn)節(jié)約增效。取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，為同行業(yè)中輕烴高效回收提供了一個新的路子。