孫明(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引言

為了實(shí)現(xiàn)收率注入聚合物當(dāng)中的AP-P4含量，渤海油田中心處理平臺(tái)提升了產(chǎn)液的聚含量濃度，最終使得聚合物驅(qū)產(chǎn)出污水的污水粘度大于水驅(qū)含油污水，并且相比之下油水的分離速度也出現(xiàn)下降，除此之外，含聚污水經(jīng)過乳化后，油滴的粒徑也變得更小，界面膜的強(qiáng)度也得到提升，性質(zhì)也更加穩(wěn)定，但是經(jīng)過處理的污水油含量仍然很高，同時(shí)伴有較大的攜砂量。對(duì)于聚合物驅(qū)采油廢水，用常規(guī)的處理技術(shù)存在一定的處理難度。如果堅(jiān)持采用常規(guī)的處理技術(shù)進(jìn)行處理，那么在進(jìn)行總沉降工作時(shí)需要的時(shí)間往往大于常規(guī)水驅(qū)，通常為2倍左右，對(duì)于這種情況海上平臺(tái)處理系統(tǒng)是難以滿足的。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)含聚污水的高效處理，實(shí)現(xiàn)注水水質(zhì)達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)，因此渤海油田中心處理平臺(tái)決定使用全新的旋流加氣浮選器，對(duì)含聚污水進(jìn)行高效處理。

1 旋流加氣浮選器的工作原理與技術(shù)特點(diǎn)

1.1 工作原理

之所以選擇旋流加氣浮選器，是因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)對(duì)粒徑相對(duì)較小的油滴與固體懸浮顆粒物與生產(chǎn)水實(shí)現(xiàn)分離。運(yùn)用旋流加氣浮選器，利用氣浮與旋流的雙重作用強(qiáng)化油水分離。生產(chǎn)水源自于撇油器，與立式壓力罐形成一種切線角度，從而使生產(chǎn)水從兩個(gè)噴嘴進(jìn)入到歷史壓力罐當(dāng)中。在立式壓力罐的筒體上還設(shè)置了另外兩個(gè)噴嘴，在溶氣泵的作用下，立式壓力罐底部的循環(huán)含氮液體與在氮?dú)獍l(fā)生器作用下產(chǎn)生的氮?dú)庠跉飧^(qū)可以實(shí)現(xiàn)將氣體瞬間減壓，進(jìn)而將大量的密集微氣泡釋放出來[1]。

污水在上升時(shí)會(huì)與微氣泡實(shí)現(xiàn)較為充分的結(jié)合，在這種條件下，油滴與懸浮物就會(huì)附著在微氣泡上進(jìn)而被帶出液面，最終實(shí)現(xiàn)較為理想的除油效果。

1.2 技術(shù)參數(shù)

旋流加氣浮選器的主要組件包括氮?dú)獍l(fā)生器、循環(huán)射流泵以及加氣浮選器，具體技術(shù)參數(shù)詳見表1。

1.3 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

相比傳統(tǒng)的加氣浮選器，旋流加氣浮選器具有一系列優(yōu)點(diǎn)：不存在需要移動(dòng)的內(nèi)部構(gòu)件，維護(hù)低，所需要的占地面積較小、操作相對(duì)便捷，在還上操作平臺(tái)的使用過程中可以節(jié)省一定的操作空間，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化；將水利旋流工藝氣浮工藝實(shí)現(xiàn)有效結(jié)果，強(qiáng)化含聚污水處理效率；最大程度上適應(yīng)污水流程波動(dòng)造成的影響[2]。

表1 氮?dú)獍l(fā)生器、循環(huán)射流泵以及加氣浮選器的具體技術(shù)參數(shù)

2 使用條件與處理效果

微氣泡尺寸、油滴尺寸、污水的礦化程度、化學(xué)藥劑等諸多因素都會(huì)對(duì)氣浮效果造成不同程度的影響，所以需要對(duì)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，結(jié)合化學(xué)藥劑對(duì)旋流加氣浮選器的最佳使用條件進(jìn)行確定。

2.1 污水水質(zhì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

污水含有濃度檢測(cè)設(shè)備使用Infra CalTOG/TPH Analyzer含有分析儀，嚴(yán)格參照Q/HS 2042—2008《海上碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》。

2.2 旋流加氣浮選器參數(shù)設(shè)定

對(duì)于旋流加氣浮選器來說，參數(shù)的設(shè)定是一項(xiàng)非常重要的工作，因?yàn)樾骷託飧∵x器參數(shù)設(shè)置的合理與否直接決定了旋流加氣浮選器的除油效果，其中設(shè)備壓力、水相液位控制、油相液位控制、收油時(shí)間等都是決定旋流加氣浮選器除油效果的重要參數(shù)[3]。不同的含油污水具有不同的性質(zhì)，所以根據(jù)性質(zhì)的不同旋流加氣浮選器的參數(shù)設(shè)置也不同，結(jié)合設(shè)備生產(chǎn)廠家的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)備壓力為75kPa，PV3010氮?dú)鈮毫﹂y設(shè)定值70kPa，PV-3012設(shè)定值75kPa。進(jìn)行旋流加氣浮選器調(diào)試工作之前，氮?dú)鈮毫﹂yPV-3010設(shè)定值4kPa，PV-3012設(shè)定值5kPa，顯然與調(diào)試后的參數(shù)相比要低。氣液比、設(shè)備內(nèi)部氣體釋放氣泡的直徑都是影響氣體壓力調(diào)試的影響因素。

旋流加氣浮選器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

LV-3010水相液位調(diào)節(jié)閥設(shè)定值為55%，收油液位設(shè)定值為62%，LV-3012油相液位調(diào)節(jié)閥設(shè)定值為70%，出口閥只能實(shí)現(xiàn)開或關(guān)；設(shè)定油水分離時(shí)間5min，設(shè)定收油時(shí)間1min。

2.3 實(shí)際除油效果

對(duì)旋流加氣浮選器的實(shí)際除油效果的每一種情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

圖1 旋流加氣浮選器結(jié)構(gòu)示意圖

(1)雙臺(tái)設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行不使用有機(jī)絮凝劑。設(shè)備參數(shù)設(shè)定完畢，不添加有機(jī)絮凝劑，對(duì)旋流加氣浮選器的進(jìn)、出口水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)加氣懸浮器的除油效果進(jìn)行確定。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，如果沒有添加有機(jī)絮凝劑，即便是使用了旋流加氣浮選器只能實(shí)現(xiàn)對(duì)含聚污水當(dāng)中浮油與一小部分不穩(wěn)定乳化油的去除[4]。因?yàn)槭茿、B兩臺(tái)旋流加氣浮選器并聯(lián)運(yùn)行，每臺(tái)設(shè)備的流量均為170m3/h。A、B設(shè)備進(jìn)出口含油量與除油效果如表2所示。

表2 雙臺(tái)設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行且不使用有機(jī)絮凝劑的除油效果

如表2數(shù)據(jù)所示，足以說明在對(duì)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)整以后，旋流加氣浮選器的除油效果可以維持在60%左右，對(duì)比設(shè)備參數(shù)調(diào)試之前得到顯著提升。

(2)雙臺(tái)設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行并使用有機(jī)絮凝劑。為了實(shí)現(xiàn)將乳化油高效去除，同時(shí)保證出口的含油量小于20mg/L，此時(shí)需要運(yùn)用到化學(xué)藥劑的效應(yīng)。選擇聚丙烯酞胺類的HB-2060作為有機(jī)絮凝劑。A、B兩臺(tái)旋流加氣浮選器并聯(lián)運(yùn)行，每臺(tái)設(shè)備的流量仍然保持在170m3/L左右，具體除油效果如表3所示。在使用了聚丙烯酞胺類HB-2060有機(jī)絮凝劑以后，設(shè)備的實(shí)際除油效果與所使用化學(xué)藥劑的濃度成正比，由此證明有機(jī)絮凝劑對(duì)于去除乳化油具有顯著的效果[5]。聚丙烯酞胺類HB-2060有機(jī)絮凝劑濃度維持在40mg/L左右，此時(shí)檢測(cè)到設(shè)備污水出口的污水含油量可以維持在20mg/L左右。

表3 雙臺(tái)設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行且使用有機(jī)絮凝劑的除油效果

(3)單臺(tái)設(shè)備運(yùn)行并使用有機(jī)絮凝劑。用單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試選用旋流加氣浮選器B，流量控制在240m3/L左右，使用聚丙烯酞胺類HB-2060有機(jī)絮凝劑。表4所示為旋流加氣浮選器B單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的進(jìn)水口、出水口的水質(zhì)對(duì)比以及除油效果。在一個(gè)立式壓力罐運(yùn)行的情況下，可以將含聚污水的滯留時(shí)間縮減一半，在保證氮?dú)鈮毫Σ蛔兊那闆r下，旋流加氣浮選器液比縮減一半，相比之下處理效果遜色于雙臺(tái)設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行[6]。使用聚丙烯酞胺類HB-2060有機(jī)絮凝劑的濃度為70mg/L左右時(shí)，可以將設(shè)備污水出口污水含油量控制在20mg/L左右，除油效果可以高達(dá)80%[7]。

表4 單設(shè)備運(yùn)行且使用有機(jī)絮凝劑的除油效果

3 結(jié)語

旋流分離技術(shù)作為一門可以實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定、高效的分離方式得到石油化工行業(yè)的廣泛認(rèn)可，并且被運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。含油污水的油相復(fù)雜且分離難度較高，所以旋流分離技術(shù)在實(shí)現(xiàn)含聚污水油水分離當(dāng)中的運(yùn)用還有待遇進(jìn)一步探究。

旋流加氣浮選器具備相對(duì)出眾的油水分離性能，在處理含聚污水出油的工作中可以發(fā)揮重要的作用。為了確保旋流加氣浮選器的最佳使用效果，本次研究中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，其中包括化學(xué)藥劑與有機(jī)絮凝劑的配合使用，最終得出以下幾點(diǎn)：(1)影響旋流加氣浮選器除油效果的因素是壓力、水相液位、油相液位、收油時(shí)間；(2)在旋流加氣浮選器除油過程中，配合一定濃度的有機(jī)絮凝劑可以強(qiáng)化除油效果，在使用有機(jī)絮凝劑的條件下，旋流加氣浮選器出水口濃度可以控制在20mg/L左右；(3)如果選擇使用單臺(tái)旋流加氣浮選器運(yùn)作，處理時(shí)間與氣液比必然被減少，進(jìn)而除油效果也在一定程度上下降。所以為了實(shí)現(xiàn)高效除油，仍然建議使用雙臺(tái)設(shè)備并聯(lián)并配合適合濃度的有機(jī)絮凝劑；(4)設(shè)備所需空間更小，需要更少的維護(hù)工作，同時(shí)對(duì)于流量的變化相對(duì)不敏感，具有較大的操作彈性，自動(dòng)化操作效果更強(qiáng)。