電脫鹽污水處理設(shè)施在常壓裝置中的應(yīng)用

劉發(fā)亮，龔 文，黃龍顯，周景山

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

電脫鹽單元是常壓蒸餾裝置中不可或缺的單元之一，電脫鹽單元的運行效果在很大程度上影響煉油生產(chǎn)裝置的長期、安全、穩(wěn)定運行。原油電脫鹽的作用是脫除原油中的無機鹽和水，其方法是在電脫鹽罐中通過加入一定量的破乳劑和水，在一定溫度下使鹽溶解于水中，并在電場作用下使油水分離，從而達到原油脫鹽、脫水的目的。在此過程中原油攜帶的雜質(zhì)或產(chǎn)生瀝青質(zhì)在電脫鹽罐內(nèi)沉降后隨水相排出。吸附原油和固體顆粒的污水發(fā)黑，不僅造成設(shè)備的腐蝕泄漏，增加檢修費用，而且電脫鹽外排水處理難度大，給下游水處理裝置造成生產(chǎn)壓力，產(chǎn)生較大的費用和能耗。新增的污水旋流除油除砂設(shè)施將從除砂和除油兩方面解決污水不達標的難題，確保外排污水的連續(xù)達標排放。

1 污水旋流除油除砂設(shè)施

污水旋流除油除砂設(shè)施主要由除砂器和除油器組成，主要工作原理為利用污水流經(jīng)設(shè)備內(nèi)部旋流管時，通過重力分離將污水中的固體顆粒及污油分離出來，從而實現(xiàn)除砂除油的目的[1]。影響旋流分離器分離性能的主要因素有進料流量、溢流比以及旋流分離器的壓差。在一定的流量范圍內(nèi)，旋流分離器的分離效率隨進料流量的增加而增加，旋流分離器的壓力降隨溢流比的增加而增加。進料流量越大，壓力降越大[2]。通過旋流管計算可得到最適合的布置方式和形式。其中除砂器中旋流管為垂直布置，材質(zhì)為氧化鋁陶瓷。除油器中旋流管為水平布置，材質(zhì)為雙相鋼2205。含油污水型旋流分離器的分離性能通常用分離效率E 表示,其定義如下[3]：

式中：Cd-底流中的含油量；Ci-進料中的含油量。

除砂器和除油器增設(shè)在換熱器E120 污水（一、二、三級脫水總線）入口之前，去除污水中的固體顆粒和水中油。除砂器的污水出口作為除油器的入口，除油器的凈水出口進入換熱器E120，除油器的污油出口進入電脫鹽注水罐D(zhuǎn)109A。污水經(jīng)過除砂器時，粒徑在11 μm 以上且密度在1 100 kg/m3的固體顆粒被收集在除砂器下方的泥沙收集罐中。污水經(jīng)過除油器時，密度在950 kg/m3以下的各類油品和固體懸浮物連同一部分水從污油口連續(xù)排出。從除油器排出來的污油量不超過入口流量的3%，壓力約為0.2 MPa。污油進入現(xiàn)有的電脫鹽注水罐D(zhuǎn)109A 頂部，與電脫鹽注水混合后返回至電脫鹽罐。除油器凈水出口壓力為0.5 MPa，流量大約占污水入口流量的97%，含油量為20～50 mg/L，凈水相繼進入換熱器E120 和空冷器A104，然后出裝置到污水處理廠。

2 運行過程中出現(xiàn)的問題及解決措施

在常壓電脫鹽污水旋流除油除砂設(shè)施投用初期發(fā)現(xiàn)除油效果不明顯，處理后的污水COD 未達到設(shè)計要求小于1 500 mg/L 的目標。為了解決此項問題，通過優(yōu)化電脫鹽除砂除油的工藝流程[4]，將除油器凈水至換熱器E120 的控制手閥由閘閥更換為截止閥，確保壓差的穩(wěn)定。提高除油器的污水-凈水壓差，增強了污水進入除油器的分離效果。COD 由原來的2 000 mg/L 降低至最低1 100 mg/L，有了大幅的下降。

在穩(wěn)定除油器出入口壓差的基礎(chǔ)上，優(yōu)化電脫鹽污水旋流除油除砂設(shè)施的進料流量，調(diào)整除砂器旋流管及除油器旋流管的有效工作數(shù)量，增加了堵管的數(shù)量，增大了進入每根旋流管的流量，增強湍流程度和分離深度。確保進入污水旋流除油除砂設(shè)施的進料流量在最佳范圍，使進料流量與旋流分離器的處理能力匹配。在對污水旋流除油除砂設(shè)施改造過程中進行過三次旋流管調(diào)整。截至目前，除砂器旋流管由原來7 根減少為6 根，除油器旋流管由原來17 根減少為14根，污水COD 由2 110 mg/L 進一步降低至902 mg/L。除油效果明顯但不穩(wěn)定，下一步將通過摸索工藝參數(shù)，對整體工藝參數(shù)優(yōu)化并固化操作，使除砂除油的效果趨于穩(wěn)定。

3 效果評價

電脫鹽污水旋流除油除砂設(shè)施投用前電脫鹽污水含油量均在300～400 mg/L，COD 含量在3 000～4 000 mg/L。自2022 年6 月常壓電脫鹽污水旋流除油除砂設(shè)施通過穩(wěn)定除油器出入口壓差及調(diào)整進料流量等一系列措施對工藝流程進行優(yōu)化調(diào)整后，目前出口污水含油量均在60 mg/L 以下，出口污水COD含量均在2 000 mg/L，污水含油量及COD 含量大幅下降。常壓電脫鹽污水固體顆粒物大幅度降低，降低了后續(xù)設(shè)備的沖刷腐蝕，腐蝕速率均在合格范圍內(nèi)，腐蝕速率小于0.2 mm/a。減輕了后續(xù)污水廠的處理難度，節(jié)省了處理污水的費用，降低了裝置的能耗。常壓電脫鹽污水旋流除油除砂設(shè)施投用后，電脫鹽裝置運行穩(wěn)定，無大的工藝波動，整體趨勢向好。

4 結(jié)語

通過增設(shè)常壓電脫鹽污水旋流除油除砂設(shè)施，減輕了后續(xù)污水廠的處理難度，節(jié)省了處理污水的費用，降低了裝置的能耗。減小了設(shè)備及管線的腐蝕速率，避免了污水堵塞換熱器管束造成非計劃停工的后果，保障了常壓裝置的安全平穩(wěn)運行及長周期運行。下一步將通過摸索工藝參數(shù)，對整體工藝參數(shù)優(yōu)化并固化操作，使常壓電脫鹽污水旋流除油除砂設(shè)施的效果趨于穩(wěn)定。結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)及運行原理對運行過程中出現(xiàn)的問題進行分析，使電脫鹽污水旋流除油除砂設(shè)施達到設(shè)計要求，各指標均穩(wěn)定達到合格范圍。