王泉生，王龍?zhí)?，王龍波，王龍聰，王龍真，王龍?/p>

(福建省迅達(dá)石化工程公司，福建 泉港 362801)

高效三液位油水分離器應(yīng)用分析

王泉生，王龍?zhí)?，王龍波，王龍聰，王龍真，王龍?/p>

(福建省迅達(dá)石化工程公司，福建 泉港 362801)

針對傳統(tǒng)油水分離器達(dá)不到油罐洗渣的油水分離問題,介紹了一種高效三液位油水分離器，釆用了杠桿內(nèi)外平衡法，將密度大于水的重油及粘度大的淤渣先脫出，然后油水混合物中的輕質(zhì)油、水經(jīng)四級逐漸分離，將油和水完全分離，克服了常規(guī)脫水器識別系統(tǒng)失真和脫盡率比較低問題。此設(shè)備可以廣泛應(yīng)用于石化工業(yè)在生產(chǎn)、倉儲以及轉(zhuǎn)移中，在設(shè)備、容器、設(shè)施清理中對清洗出的油水混合體，可把重油、輕油、水進(jìn)行分離。

油水分離；油罐；油渣

油儲罐（包括油槽、排污井及污油池等）在長期使用過程中，油品中的無機(jī)物及瀝青質(zhì)、石蠟等重油性組分在其重力作用下自然沉降，并積累在原油儲罐底部，形成又黑又稠的淤積油渣，并占據(jù)了很大的儲存空間。一般儲罐大修間隔期限為5～7年，并且在檢修或更換儲油品種之前必須清洗。在儲罐清洗過程中加入熱水清洗淤積油渣是不可缺少的工序，顯然清洗儲罐的副產(chǎn)物是淤渣油水混合物。由于淤積油渣中既包括由鐵銹、砂子、泥土和濕性碳等構(gòu)成的無機(jī)沉積物，又包括由油、蠟和瀝青質(zhì)等構(gòu)成的有機(jī)沉淀物，其中油和蠟占據(jù)整個淤積油渣的90%以上，因此淤渣油水混合物中的大部分是可值得回收利用的油狀物質(zhì)。另一方面淤渣油水混合物對環(huán)境有污染不能直接排放，也要求對其進(jìn)一步處理。

目前對淤渣油水混合物無論是何種處理方法，其僅是起到分離淤渣的功效，即從油渣分離裝置分離出來的油水混合物仍需要進(jìn)行重油、輕質(zhì)油以及水的二次分離，故亟需一套能一次性將重油、輕質(zhì)油和水有效分離開的油水分離設(shè)備。目前市場上雖然有用于將油品與水分離的脫水器，該脫水器主要是基于油品與水的密度差，并利用一浮球來進(jìn)行分離；但是該浮球往往會因?yàn)橹赜透采w在浮球上而使浮球密度改變，即導(dǎo)致油水分離不準(zhǔn)確。另外，整個脫水器往往需要較大的動力支持，從而具有耗費(fèi)較多能量的缺陷。此外，現(xiàn)有技術(shù)中還有采用電子式感應(yīng)的結(jié)構(gòu)，在輕質(zhì)油脫水時尚可，但是在用于原油或混合油脫水時，由于這些油品黏度大粘性強(qiáng)，很容易附著在浮球上和傳感器上，造成浮球及傳感器識別失真，達(dá)不到脫水的目的。

福建省迅達(dá)石化工程公司長期以來從事石油化工設(shè)備制造、安裝和維修工程項(xiàng)目，熟悉石油化工行業(yè)生產(chǎn)過程設(shè)備檢修和維護(hù)，其中包括石化儲罐和冷換設(shè)備的清洗作業(yè)。在施工作業(yè)過程中，根據(jù)目前國內(nèi)外儲罐清洗過程中存在的問題，開發(fā)了能一次性將重油（淤渣）、輕質(zhì)油和水有效分離開的油水分離設(shè)備。

1 高效三液位油水自動分離設(shè)備

在煉化企業(yè)實(shí)際清洗作業(yè)中，一些儲油罐中的油品密度大于水，簡單的油水分離無法進(jìn)行。在設(shè)計(jì)油水分離時，解決此問題是技術(shù)關(guān)鍵。本文開發(fā)的高效三液位油水分離設(shè)備首先釆用了杠桿內(nèi)外平衡法，將密度大于水的重油及粘度大的淤渣先脫出，然后將油水混合物中的輕質(zhì)油、水經(jīng)四級逐漸分離，直至油和水完全分離，克服了常規(guī)脫水器識別系統(tǒng)失真和脫盡率比較低問題。

高效三液位油水分離器（見圖1）主要由預(yù)熱箱、加熱盤管、油水混合體溢流管、油水混合體倉、重油平衡桶組合、輕油水溢流管、一級脫水箱及浮球組合、二級脫水箱及浮球組合、三級脫水箱及浮球組合、吊桶鏈、杠桿支點(diǎn)、杠桿、平衡配重塊、油水混合體入口、重油排口、蒸汽入口、蒸汽回口、脫水排口、脫油排口，液位計(jì)等組合成。油水混合體經(jīng)過位于高效三液位油水分離器底部的油水混合體入口進(jìn)入預(yù)熱箱，此時油水混合體受到通有蒸汽的加熱盤管的加熱，溫度保持在65℃左右，隨著油水混合體不斷進(jìn)入，液位會不斷升高，當(dāng)油水混合體液位升至重油平衡桶上口時，油水混合體就會經(jīng)過油水混合體溢流管，溢進(jìn)重油平衡桶內(nèi)，當(dāng)重油平衡桶溢滿后，若僅是輕質(zhì)油油水混合體，或有一部分輕質(zhì)油油水混合體，重油平衡桶底部的開關(guān)蓋板保持不工作靜止?fàn)顟B(tài)，油水混合體液位會繼續(xù)升高，直至經(jīng)輕油水溢流管循序溢入一、二、三、四級脫水箱，分別進(jìn)行脫水過程。當(dāng)重油平衡桶內(nèi)溢滿了密度大于水的密度重油（或淤渣）時，這時平衡懸掛在油水混合體倉內(nèi)的重油平衡桶失去平衡垂落，位于重油平衡桶下方頂桿，就會把開關(guān)蓋板頂開，重油當(dāng)即經(jīng)重油排口流進(jìn)回收容器。重油排盡后恢復(fù)平衡，重油平衡桶又自動回到平衡原位置，同時，在重油平衡桶下方頂桿上的彈簧作用下，開關(guān)蓋板被推回到關(guān)閉狀態(tài)，又恢復(fù)到上述工作條件，重復(fù)進(jìn)行，達(dá)到重油分離的目的。溢流到一、二、三、四級脫水箱的輕質(zhì)油油水混合體的脫水過程是：因?yàn)樗拿芏却笥谳p質(zhì)油的密度，所以水始終處在底層，輕質(zhì)油始終處在上層。隨著輕質(zhì)油油水混合體不斷溢入而液位的不斷升高，甚至是達(dá)到了滿箱程度。這時，如果輕質(zhì)油水混合體中含輕油的比例大，含水的比例小，處在底層的水位還淹沒不到浮球，浮在上層的輕質(zhì)油就會自動從過流管溢流至下一級脫水箱，只到完成四級脫水工作。隨著時間推移，存留在每一級底層的水會越來越多，水位會逐漸升高，當(dāng)完全淹沒到了浮球時，浮球會浮起（浮力根據(jù)水的密度調(diào)整，水的密度大于輕質(zhì)油密度，只有浮球完全被水淹沒后才具有浮力），同時帶動與浮球下方相連接的伐板逐漸開啟，脫出的水經(jīng)脫水排口排到指定的容器或循環(huán)水系統(tǒng)，水排至低于淹沒浮球水位時，浮球浮力逐漸下降，同時也帶動伐板逐漸關(guān)閉，直到再次浮球被水位淹沒，再次帶動伐板逐漸開啟，不斷進(jìn)行排水。為了提高脫水效果，經(jīng)過一級脫水箱脫水后的上層的輕質(zhì)油，讓其再循序溢流至二級脫水箱，三級脫水箱、用同樣方法進(jìn)行進(jìn)一步脫水的目的，是為了進(jìn)一步的提高水的脫盡率。最后把較純的輕質(zhì)油回收再利用。

圖1 高效三液位油水分離器主視圖

表1 運(yùn)行主要參數(shù)及結(jié)果

2 試驗(yàn)結(jié)果

采用本文開發(fā)的三液位油水分離器對油水混合體進(jìn)行了油水分離，運(yùn)行主要參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果由表1所示。分離出的淤渣質(zhì)量分率約在5%，水約50%。從表1可知，操作參數(shù)（預(yù)熱溫度、蒸汽用量、進(jìn)料速率）隨油水混合體種類的變化而變化，如對于粘度較高如蠟油水混合體就需要較高的操作溫度，較低的進(jìn)料速度；有些參數(shù)隨季節(jié)氣溫變化而變化的，蒸汽用量冬季就明顯比夏季多；水脫盡率達(dá)到了96%以上，說明本分離器具有較高的油水分離效率。

分離前后的樣品經(jīng)廈門華測檢測技術(shù)有限公司檢測，檢測結(jié)果表明分離水達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)，水也可以作為生產(chǎn)循環(huán)水使用，達(dá)到了環(huán)保要求。

3 結(jié)語

高效三液位油水分離器不需要用動力電源，達(dá)到石化廠嚴(yán)格防爆要求，用于分離油水混合物中的重油（砂、蠟、瀝青質(zhì)等構(gòu)成）、輕質(zhì)油以及水，實(shí)現(xiàn)三組分分離，從而使重油和輕質(zhì)油能夠分別回收利用，水也可以作為工業(yè)用水重復(fù)使用，避免了大量污水的排放對生態(tài)環(huán)境造成破壞，還能提高能源的利用率，可以廣泛應(yīng)用于石化工業(yè)生產(chǎn)、倉儲以及轉(zhuǎn)移中。

[1]李國興. 機(jī)械化清洗設(shè)備在原油儲罐清洗上的應(yīng)用[J]. 管道技術(shù)與設(shè)備，2014（5）：423-424.

[2]倪燎. 機(jī)械化清洗設(shè)備在原油儲罐清洗上的研究[J]. 工程技術(shù)，2016，7（1）：277.

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1671-0711（2017）05（下）-0099-02

福建省科技計(jì)劃區(qū)域發(fā)展（高新）項(xiàng)目，資助號2015H4013。