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(qū)概述

中韓(武漢)石油化工有限公司(簡稱中韓石化)儲(chǔ)運(yùn)部原料罐區(qū)主要包括汽油罐區(qū)、原油罐區(qū)和柴油罐區(qū)，原油罐區(qū)主要供兩套常減壓裝置，柴油罐區(qū)加氫原料油供2、3#柴油加氫裝置，汽油罐區(qū)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(jìn)入下游裝置，否則會(huì)造成下游裝置異常波動(dòng)，甚至出現(xiàn)沖塔、著火事故。近幾年，中韓石化儲(chǔ)運(yùn)部逐漸在各原料罐區(qū)引入密閉切水技術(shù)，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(qū)密閉切水技術(shù)的具體過程和實(shí)際應(yīng)用案例。

2 密閉切水系統(tǒng)

2.1 人工脫水流程及其缺點(diǎn)

油品由裝置進(jìn)入罐區(qū)，經(jīng)充分沉降后，作業(yè)人員打開儲(chǔ)罐的脫水閥，直接將儲(chǔ)罐內(nèi)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(jìn)到防火堤內(nèi)的污水集中池，通過污水泵排至污水處理場進(jìn)行處理，罐區(qū)人工脫水流程如圖1所示。人工脫水方式要求作業(yè)人員堅(jiān)守在脫水池旁，隨時(shí)觀察水質(zhì)變化情況，變換閥門開度，嚴(yán)禁同時(shí)對(duì)兩罐進(jìn)行脫水，更不允許離開脫水現(xiàn)場做其它工作。因此，人工脫水有如下缺點(diǎn)：

(1)人工脫水一般采用觀察法區(qū)分油水，無法準(zhǔn)確把握脫水閥開度，會(huì)出現(xiàn)脫水帶油情況；

(2)現(xiàn)場脫水時(shí)間長，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，粗心大意還會(huì)造成脫水跑油事故；

(3)當(dāng)油罐處于邊收邊付狀態(tài)時(shí)無法及時(shí)將儲(chǔ)罐內(nèi)沉降水脫出；

圖1 罐區(qū)人工脫水流程圖

(4)脫水時(shí)作業(yè)人員可能長期處于硫化氫環(huán)境中，極易發(fā)生硫化氫中毒事故。同時(shí)污水散發(fā)的臭味對(duì)周圍環(huán)境也造成了影響。

2.2 密閉切水技術(shù)的原理及優(yōu)勢

罐區(qū)密閉切水系統(tǒng)是在儲(chǔ)罐的脫水管線處連接一臺(tái)自動(dòng)脫水器，再用管線將自動(dòng)脫水器出口連接至選定的含油污水罐，儲(chǔ)罐內(nèi)通過自動(dòng)脫水器脫出來的含油污水進(jìn)入到含油污水罐內(nèi)，利用罐體界位計(jì)可以確定油水界面高度，通過污水泵將含油污水罐內(nèi)的污水外排至污水處理場，罐區(qū)密閉切水系統(tǒng)的工藝流程如圖2所示。

密閉切水系統(tǒng)將原先敞開式的脫水過程通過自動(dòng)脫水器、管線、污水罐、機(jī)泵等連接起來，使得整個(gè)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(duì)于邊收邊付的儲(chǔ)罐，能做到實(shí)時(shí)脫水，最大限度解決了原料含水難題。

圖2 密閉切水系統(tǒng)流程圖

3 自動(dòng)脫水器選型

密閉切水過程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是要保證油水檢測的準(zhǔn)確可靠性，因此自動(dòng)脫水器是密閉切水工藝的核心部分，選擇合適的自動(dòng)脫水器是保證罐區(qū)密閉切水系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提條件。隨著技術(shù)的發(fā)展，各式各樣的自動(dòng)脫水器陸續(xù)被發(fā)明并應(yīng)用到石化企業(yè)中，目前儲(chǔ)罐中常用的自動(dòng)脫水器有機(jī)械浮球式脫水器、微波、超聲波等傳感器式自動(dòng)脫水器和液柱諧振式自動(dòng)脫水器。各種類型的自動(dòng)脫水器都有其適用領(lǐng)域和局限性，需要綜合考慮原料性質(zhì)以及罐區(qū)實(shí)際情況來選擇合適的自動(dòng)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(shè)計(jì)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(dòng)脫水器主要利用油和水的黏度、密度、電導(dǎo)率、介電常數(shù)、導(dǎo)光性能、微波吸收能力、超聲波回波等特性差異來設(shè)計(jì)。不同的原料的性質(zhì)是有差別的，可以根據(jù)原料的特性差異來選擇適合的自動(dòng)脫水器，輕質(zhì)油一般選用浮球式自動(dòng)脫水器，原油選用液柱諧振式自動(dòng)脫水器。

3.2 自動(dòng)脫水器原理

3.2.1 浮球式自動(dòng)脫水器

浮球式自動(dòng)脫水器利用一個(gè)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(dòng)閥芯動(dòng)作。當(dāng)水位超過預(yù)定高度H后，閥芯脫離閥座，脫水器內(nèi)水被排出，當(dāng)水位下降到H時(shí)，閥芯與閥座閉合，從而完成自動(dòng)脫水過程，浮球式自動(dòng)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(dòng)脫水器，輕質(zhì)油極易揮發(fā)，油氣進(jìn)入自動(dòng)脫水器后，氣體不斷累積，占據(jù)了自動(dòng)脫水器的空間，將會(huì)影響自動(dòng)脫水器的脫水效果，因此，在輕質(zhì)油的自動(dòng)脫水過程中，需采用帶有排氣閥的浮球式自動(dòng)脫水器，定期排盡容器內(nèi)揮發(fā)油氣，保證自動(dòng)脫水器正常運(yùn)行。

圖3 浮球式自動(dòng)脫水器(A)

圖4 浮球式自動(dòng)脫水器(B)

3.2.2 液柱諧振式自動(dòng)脫水器

液柱諧振式自動(dòng)脫水系統(tǒng)由導(dǎo)流管、傳感器、加熱保溫系統(tǒng)、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(fā)生變化時(shí)，其黏度和密度都會(huì)發(fā)生變化，相應(yīng)的諧振頻率和振幅都會(huì)發(fā)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(dòng)脫水器

工作時(shí)，當(dāng)兩臺(tái)油水檢測傳感器均檢測到管線內(nèi)水中的油含量達(dá)到外排指標(biāo)時(shí)，將檢測數(shù)據(jù)傳送至控制器，控制器根據(jù)檢測結(jié)果控制脫水閥的開關(guān)及閥門的開度。當(dāng)任何一個(gè)傳感器檢測到水中油含量超標(biāo)時(shí)，控制器關(guān)閉脫水閥，停止脫水作業(yè)，同時(shí)回油泵自動(dòng)啟動(dòng)，將脫水器上部的油送回至油罐，油罐底部的水自流進(jìn)入到脫水器，保證脫水作業(yè)的連續(xù)性。

3.3 自動(dòng)脫水器的選擇

中韓石化儲(chǔ)運(yùn)部原料罐區(qū)包括汽油罐區(qū)、原油罐區(qū)和柴油罐區(qū)，汽油罐區(qū)和柴油罐區(qū)的油品品種單一，性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)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(dòng)脫水器，但汽油極易揮發(fā)，所以汽油罐區(qū)脫水器設(shè)置有排氣閥，防止脫水器內(nèi)形成大量氣體，影響設(shè)備運(yùn)行。原油罐區(qū)原油品種多，密度變化大，性質(zhì)復(fù)雜，污染嚴(yán)重，液柱諧振式自動(dòng)脫水器能很敏感地檢測水中的微量含油，能在介質(zhì)流動(dòng)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(qū)采用液柱諧振式自動(dòng)脫水器。

4 原料罐區(qū)密閉切水系統(tǒng)

中韓石化儲(chǔ)運(yùn)部汽油罐區(qū)、柴油罐區(qū)和原油罐區(qū)的密閉切水系統(tǒng)原理相似，都是通過自動(dòng)脫水器將水脫至含油污水罐內(nèi)，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(qū)、汽油罐區(qū)和原油罐區(qū)密閉切水系統(tǒng)的專用水罐，罐體配備有界位計(jì)，可根據(jù)界位計(jì)確定油水液位高度，專用水罐液位控制參數(shù)如表1所示，每次送污水時(shí)，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(guī)定

下面以汽油罐區(qū)為例具體介紹密閉切水系統(tǒng)，圖6為汽油罐區(qū)密閉切水系統(tǒng)的流程圖。汽油罐區(qū)密閉切水系統(tǒng)是通過石腦油罐區(qū)、汽油罐區(qū)不合格汽油罐自動(dòng)脫水器密閉脫水至219罐，通過219罐界位計(jì)區(qū)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(qū)密閉切水系統(tǒng)流程圖

通過觀察界位計(jì)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(shí)，需控制219罐污水液位不低于0.3 m，輸送污油時(shí)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(shí)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(dòng)脫水器反串至209、210罐。

4.1 應(yīng)用效果分析

4.1.1 大幅提高罐區(qū)環(huán)境質(zhì)量

以往，原料罐區(qū)采用敞開式脫水方式，含油污水中COD、氨氮、總氮、VOCs含量高，對(duì)環(huán)境影響大，為對(duì)比敞開式脫水對(duì)環(huán)境的影響，特選取汽油罐區(qū)209罐、柴油罐區(qū)311罐和原油罐區(qū)112罐水樣進(jìn)行分析，結(jié)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(huán)境，而且對(duì)人體也會(huì)造成一定傷害，有時(shí)原料COD、氨氮、總氮超出污水處理場處理能力時(shí)，還會(huì)影響儲(chǔ)罐脫水以及后續(xù)的生產(chǎn)加工，通過密閉切水系統(tǒng)將原料罐中的含油污水密閉輸送至含油污水罐儲(chǔ)存，不僅不會(huì)影響原料的及時(shí)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(yè)人員硫化氫中毒事故的隱患，大大減少了脫水過程中有機(jī)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(tǒng)自投用以來，通過對(duì)原料罐112、311和209罐進(jìn)行水含量分析，從表3可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)測水含量均在質(zhì)量控制指標(biāo)之內(nèi)，密閉切水系統(tǒng)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(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度

去年一年，原料罐區(qū)累計(jì)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(tǒng)，就為公司節(jié)約工時(shí)200 h，降低了公司的勞動(dòng)成本。

4.2 存在問題及建議

(1)自動(dòng)脫水器雖然能做到實(shí)時(shí)脫水，不需要作業(yè)人員守在脫水口，但原料油中可能會(huì)存在油漬堵塞脫水器，作業(yè)人員需要監(jiān)控脫水情況，自動(dòng)脫水器需要定期檢查與維護(hù)。

(2)專用污水罐液位控制在規(guī)定范圍內(nèi)，液位高了要及時(shí)送至污水處理場，否則會(huì)有串液風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語

原料罐區(qū)密閉切水系統(tǒng)的投用降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了脫水過程中散發(fā)的VOC氣體對(duì)罐區(qū)環(huán)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(qiáng)檢查與維護(hù)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理。