原料罐區密閉切水系統的應用

汪廣超(中韓(武漢)石油化工有限公司，湖北 武漢 430082)

1 原料罐區概述

中韓(武漢)石油化工有限公司(簡稱中韓石化)儲運部原料罐區主要包括汽油罐區、原油罐區和柴油罐區，原油罐區主要供兩套常減壓裝置，柴油罐區加氫原料油供2、3#柴油加氫裝置，汽油罐區不合格汽油主要付催化裝置摻煉，任何一種原料油都須脫水后才能進入下游裝置，否則會造成下游裝置異常波動，甚至出現沖塔、著火事故。近幾年，中韓石化儲運部逐漸在各原料罐區引入密閉切水技術，在原料脫水方面取得了明顯效果。本文介紹中韓石化原料罐區密閉切水技術的具體過程和實際應用案例。

2 密閉切水系統

2.1 人工脫水流程及其缺點

油品由裝置進入罐區，經充分沉降后，作業人員打開儲罐的脫水閥，直接將儲罐內的水通過脫水口脫到敞開式的脫水池，然后沿著脫水池的地溝進到防火堤內的污水集中池，通過污水泵排至污水處理場進行處理，罐區人工脫水流程如圖1所示。人工脫水方式要求作業人員堅守在脫水池旁，隨時觀察水質變化情況，變換閥門開度，嚴禁同時對兩罐進行脫水，更不允許離開脫水現場做其它工作。因此，人工脫水有如下缺點：

(1)人工脫水一般采用觀察法區分油水，無法準確把握脫水閥開度，會出現脫水帶油情況；

(2)現場脫水時間長，人工勞動強度大，粗心大意還會造成脫水跑油事故；

(3)當油罐處于邊收邊付狀態時無法及時將儲罐內沉降水脫出；

圖1 罐區人工脫水流程圖

(4)脫水時作業人員可能長期處于硫化氫環境中，極易發生硫化氫中毒事故。同時污水散發的臭味對周圍環境也造成了影響。

2.2 密閉切水技術的原理及優勢

罐區密閉切水系統是在儲罐的脫水管線處連接一臺自動脫水器，再用管線將自動脫水器出口連接至選定的含油污水罐，儲罐內通過自動脫水器脫出來的含油污水進入到含油污水罐內，利用罐體界位計可以確定油水界面高度，通過污水泵將含油污水罐內的污水外排至污水處理場，罐區密閉切水系統的工藝流程如圖2所示。

密閉切水系統將原先敞開式的脫水過程通過自動脫水器、管線、污水罐、機泵等連接起來，使得整個污水外排過程全密閉，杜絕了敞開式脫水帶來的異味問題，而且對于邊收邊付的儲罐，能做到實時脫水，最大限度解決了原料含水難題。

圖2 密閉切水系統流程圖

3 自動脫水器選型

密閉切水過程中最關鍵的環節是要保證油水檢測的準確可靠性，因此自動脫水器是密閉切水工藝的核心部分，選擇合適的自動脫水器是保證罐區密閉切水系統正常運行的前提條件。隨著技術的發展，各式各樣的自動脫水器陸續被發明并應用到石化企業中，目前儲罐中常用的自動脫水器有機械浮球式脫水器、微波、超聲波等傳感器式自動脫水器和液柱諧振式自動脫水器。各種類型的自動脫水器都有其適用領域和局限性，需要綜合考慮原料性質以及罐區實際情況來選擇合適的自動脫水器。

3.1 脫水原理分析

油罐脫水的原理都是按照油和水的特性差異來設計的。人工脫水主要利用油和水的顏色、氣味和黏度等特性差異來完成脫水；自動脫水器主要利用油和水的黏度、密度、電導率、介電常數、導光性能、微波吸收能力、超聲波回波等特性差異來設計。不同的原料的性質是有差別的，可以根據原料的特性差異來選擇適合的自動脫水器，輕質油一般選用浮球式自動脫水器，原油選用液柱諧振式自動脫水器。

3.2 自動脫水器原理

3.2.1 浮球式自動脫水器

浮球式自動脫水器利用一個密度介于水和油之間的浮子，漂浮于油水分界面之間并隨著油水分界面升降，在升降過程中通過連桿帶動閥芯動作。當水位超過預定高度H后，閥芯脫離閥座，脫水器內水被排出，當水位下降到H時，閥芯與閥座閉合，從而完成自動脫水過程，浮球式自動脫水器的原理如圖3所示。

圖4 為一帶有排氣閥的浮球式自動脫水器，輕質油極易揮發，油氣進入自動脫水器后，氣體不斷累積，占據了自動脫水器的空間，將會影響自動脫水器的脫水效果，因此，在輕質油的自動脫水過程中，需采用帶有排氣閥的浮球式自動脫水器，定期排盡容器內揮發油氣，保證自動脫水器正常運行。

圖3 浮球式自動脫水器(A)

圖4 浮球式自動脫水器(B)

3.2.2 液柱諧振式自動脫水器

液柱諧振式自動脫水系統由導流管、傳感器、加熱保溫系統、脫水控制閥等組成，如圖5所示。在一定的溫度下，水中油含量發生變化時，其黏度和密度都會發生變化，相應的諧振頻率和振幅都會發生變化，通過檢測其諧振頻率和振幅的變化，就可以定性檢測水中油含量，振幅越大，水越干凈，振幅越小，水中油含量越高，這樣就可以定性地檢測水中含油量。

圖5 液柱諧振式自動脫水器

工作時，當兩臺油水檢測傳感器均檢測到管線內水中的油含量達到外排指標時，將檢測數據傳送至控制器，控制器根據檢測結果控制脫水閥的開關及閥門的開度。當任何一個傳感器檢測到水中油含量超標時，控制器關閉脫水閥，停止脫水作業，同時回油泵自動啟動，將脫水器上部的油送回至油罐，油罐底部的水自流進入到脫水器，保證脫水作業的連續性。

3.3 自動脫水器的選擇

中韓石化儲運部原料罐區包括汽油罐區、原油罐區和柴油罐區，汽油罐區和柴油罐區的油品品種單一，性質相對穩定，污染小，并且油水密度相差較大，油水分層快，因此選用一般的浮球式自動脫水器，但汽油極易揮發，所以汽油罐區脫水器設置有排氣閥，防止脫水器內形成大量氣體，影響設備運行。原油罐區原油品種多，密度變化大，性質復雜，污染嚴重，液柱諧振式自動脫水器能很敏感地檢測水中的微量含油，能在介質流動的過程中，檢測水中的油含量，不需要油水界面，因此原油罐區采用液柱諧振式自動脫水器。

4 原料罐區密閉切水系統

中韓石化儲運部汽油罐區、柴油罐區和原油罐區的密閉切水系統原理相似，都是通過自動脫水器將水脫至含油污水罐內，然后泵送至污水處理場。選擇307、219和502罐分別作為柴油罐區、汽油罐區和原油罐區密閉切水系統的專用水罐，罐體配備有界位計，可根據界位計確定油水液位高度，專用水罐液位控制參數如表1所示，每次送污水時，需控制專用水罐液位不低于0.3 m。

表1 含油污水罐液位規定

下面以汽油罐區為例具體介紹密閉切水系統，圖6為汽油罐區密閉切水系統的流程圖。汽油罐區密閉切水系統是通過石腦油罐區、汽油罐區不合格汽油罐自動脫水器密閉脫水至219罐，通過219罐界位計區分油水液位，將219罐污水送至污水處理場或綜合車間，污水送完后，將污油送至汽油209、210罐。

圖6 汽油罐區密閉切水系統流程圖

通過觀察界位計判斷219罐含有的污水和油的液位，先將污水送至污水處理場，剩余污油送至209罐和210罐，每次送污水時，需控制219罐污水液位不低于0.3 m，輸送污油時將罐剩余污水和污油送至209、210罐，禁止將219罐污油送至污水處理場。同時219罐污水液位不能高于1.5 m(液位低于219、210罐)，防止219罐含油污水通過自動脫水器反串至209、210罐。

4.1 應用效果分析

4.1.1 大幅提高罐區環境質量

以往，原料罐區采用敞開式脫水方式，含油污水中COD、氨氮、總氮、VOCs含量高，對環境影響大，為對比敞開式脫水對環境的影響，特選取汽油罐區209罐、柴油罐區311罐和原油罐區112罐水樣進行分析，結果如表2所示。

表2 原料罐水樣分析表

從表中可以看出，209、311、112罐人工脫水，排出的含油污水不僅污染環境，而且對人體也會造成一定傷害，有時原料COD、氨氮、總氮超出污水處理場處理能力時，還會影響儲罐脫水以及后續的生產加工，通過密閉切水系統將原料罐中的含油污水密閉輸送至含油污水罐儲存，不僅不會影響原料的及時加工，而且徹底杜絕了脫水過程中硫化氫惡臭氣體的溢出，排除了脫水作業人員硫化氫中毒事故的隱患，大大減少了脫水過程中有機氣體的排放，解決了因脫水造成的附近異味問題。

4.1.2 脫水效果明顯

密閉切水系統自投用以來，通過對原料罐112、311和209罐進行水含量分析，從表3可以發現，實測水含量均在質量控制指標之內，密閉切水系統取得了較好的脫水效果。

表3 原料水含量分析表

4.1.3 降低作業人員勞動強度

去年一年，原料罐區累計脫水約200 t，人工脫水約為1 t/h，僅僅去年一年，通過投用這套密閉切水系統，就為公司節約工時200 h，降低了公司的勞動成本。

4.2 存在問題及建議

(1)自動脫水器雖然能做到實時脫水，不需要作業人員守在脫水口，但原料油中可能會存在油漬堵塞脫水器，作業人員需要監控脫水情況，自動脫水器需要定期檢查與維護。

(2)專用污水罐液位控制在規定范圍內，液位高了要及時送至污水處理場，否則會有串液風險。

5 結語

原料罐區密閉切水系統的投用降低了人工勞動強度，減少了脫水過程中散發的VOC氣體對罐區環境的污染，而且在脫水效果方面取得了很好的效果，但在使用過程中，仍要加強檢查與維護，發現異常情況及時處理。