1．技術(shù)開(kāi)發(fā)背景

隨著國(guó)內(nèi)油田大都進(jìn)入二次開(kāi)采的末期和三次開(kāi)采階段，原油乳化?重質(zhì)化日趨嚴(yán)重。一方面，隨著三次采油技術(shù)的被逐漸應(yīng)用，采出液多為水包油乳狀液或水包油與油包水交替出現(xiàn)的復(fù)雜乳狀液，采油過(guò)程中大量注聚物、化學(xué)助劑的加入，使得原油脫鹽、切水難度大大增加；另一方面，國(guó)內(nèi)原油加工量的不斷提高，進(jìn)口原油，特別是中東等高含硫重質(zhì)原油的摻煉比例持續(xù)增加，進(jìn)一步加劇了國(guó)內(nèi)煉油企業(yè)原油重質(zhì)化?劣質(zhì)化的趨勢(shì)?

原油的重質(zhì)化和劣質(zhì)化特別是乳化問(wèn)題，嚴(yán)重影響著煉廠的安全平穩(wěn)生產(chǎn)，造成含油—蒸餾裝置操作難度越來(lái)越大，尤其是含油切水帶油問(wèn)題益發(fā)突出。含油切水帶油問(wèn)題已成為國(guó)內(nèi)煉油企業(yè)所面臨的迄待解決的一大難題，含油裝置污水已成為煉油企業(yè)污水、污油的主要來(lái)源之一。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)幾乎所有的煉油企業(yè)都出現(xiàn)了含油裝置切水嚴(yán)重帶油問(wèn)題，所帶來(lái)的直接后果就是大大增加了煉油廠重污油量、裝置加工損失增加、污水污油處理難度增加，污油回?zé)拰?dǎo)致煉油裝置操作不穩(wěn)，而相應(yīng)的環(huán)保問(wèn)題也日益凸現(xiàn)。

國(guó)內(nèi)煉油企業(yè)污水處理一般仍采用“老三套”技術(shù)， 即“沉降、隔油—浮選—生化”。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)較低；缺點(diǎn)是占地面積大，油水分離效果差，對(duì)污水中溶解油、乳化油和分散油不能有效去除。隨著重質(zhì)、劣質(zhì)原油摻煉比例不斷提高、含油污水乳化程度加劇，該設(shè)施已不能滿足清潔生產(chǎn)要求。

因此在環(huán)保要求越來(lái)越高和原油價(jià)格居高不下的情況下，開(kāi)展含油裝置含油污水綜合處置技術(shù)研究，開(kāi)發(fā)新型污油、污水處理裝備，可以有效回收利用原油資源、降低裝置加工損失和實(shí)現(xiàn)裝置污水的達(dá)標(biāo)排放，減輕含油污水對(duì)后續(xù)污水處理廠的沖擊和二次污染，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將十分顯著?

2  旋流分離技術(shù)簡(jiǎn)介

旋流分離技術(shù)被普遍認(rèn)為是一種高效節(jié)能分離技術(shù)，其關(guān)鍵部分是旋流分離器，簡(jiǎn)稱旋流器。旋流器可用于液-液、固-液、氣-液／液-氣、液-液-固、液-液-氣等非均相混合物的澄清、增濃或切水、分級(jí)、洗滌等等分離過(guò)程。旋流分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，制造成本低，工作可靠，維護(hù)費(fèi)用低，能耗少，所占空間小，效率高，應(yīng)用廣，無(wú)污染。推廣旋流分離技術(shù)對(duì)增效節(jié)能、減少環(huán)境污染、提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益具有重大的意義

圖1  液-固分離旋流分離工作原理圖          圖2  液-液分離水力旋流器工作原理圖

旋流分離技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)可概括如下：

① 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備緊湊、占地面積小；

② 成本低（包括制造成本、維護(hù)費(fèi)用、能耗方面）；

③ 安裝方便（旋流器可任意角度安裝）；

④ 操作簡(jiǎn)單、工作可靠、維修方便；

⑤ 分離效率高、自動(dòng)化程度強(qiáng)（可連續(xù)性操作、易清洗、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化）；

⑥ 適應(yīng)性好、用途廣，生產(chǎn)及調(diào)節(jié)范圍寬（并聯(lián)可增加生產(chǎn)能力，串聯(lián)可提高產(chǎn)品質(zhì)量，操作溫度及壓力不受限制）。

旋流分離技術(shù)作為一種高效節(jié)能型分離技術(shù)，主要可分離液固、液液（如油和水體系）、氣液、氣液固多相體系，其應(yīng)用范圍極為廣泛。與其它除油技術(shù)相比，旋流除油技術(shù)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、除油效率高、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、使用壽命長(zhǎng)、流程密閉無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。

表1中列出了在石油化工領(lǐng)域中的典型應(yīng)用。

表1   旋流分離技術(shù)在石油化工中的典型應(yīng)用領(lǐng)域

4．工業(yè)應(yīng)用條件

⑴常減壓裝置含油切水操作（提供）參數(shù)

①     切水量：最大35t/h，平均25 t/h，最小10 t/h。

②     切水溫度：70℃～90℃。

③     含油量：最大10000mg/l，正常350 mg/l，最小30 mg/l。

④     原料油密度：0.9288～0.8585g/cm³。

⑤     切水壓力：冷卻器前1.0MPa，冷卻器后0.6MPa。

⑵ 污水旋流分離工業(yè)試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)指標(biāo)

①  進(jìn)料壓力：1.0MPa

②  處理能力：3.5 t/h

③  切水溫度：70℃～90℃。

④  進(jìn)料含油：<10000mg/l

⑤  總壓降（排水）<0.4 MPa

⑥  凈化水含油：<400ppm

⑦  凈化水外排：3.22 t/h；回罐污油（含水）：0.28 t/h

4.2 工業(yè)應(yīng)用流程

考慮到含油裝置污水含油濃度波動(dòng)幅度較大，為確保試驗(yàn)過(guò)程中分離后外排凈化水達(dá)到裝置排放標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)流程為兩級(jí)串聯(lián)處理，也可進(jìn)行單級(jí)處理。圖3、圖4分別為單級(jí)、兩級(jí)串聯(lián)試驗(yàn)方案流程簡(jiǎn)圖和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝照片。

4.4  工業(yè)應(yīng)用結(jié)論

⑴ 分析結(jié)果達(dá)到了原設(shè)計(jì)指標(biāo)，分離效率高于原估算值。

⑵ 在進(jìn)液含油濃度變化范圍比較大的情況下，所設(shè)計(jì)新型軸流式旋流器具有很好的適應(yīng)性，操作彈性較大。

⑶ 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果估算：

① 在旋流分離器入口含油濃度<5000 ppm，旋流凈化后外排水中濃度可以控制在200ppm以下，滿足裝置外排要求。

② 在含油切水正常情況下，切水含油濃度穩(wěn)定在350~500ppm時(shí)，旋流凈化后外排水中含油濃度可以降低至50 ppm。