石勛祥

（深圳科力邇科技有限公司，廣東深圳 518116）

為了除去原油中的水分和無機(jī)鹽，往往要采用原油電脫鹽裝置對原油進(jìn)行處理，原油中的主要無機(jī)鹽有氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣等，水存在于油中或者以乳化狀態(tài)呈現(xiàn)出來，因此要想完全除去它們往往需要不斷地進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，而旋流分離技術(shù)能夠較好地做到這一點(diǎn)，本文將從多個(gè)方面分析旋流分離技術(shù)在原油電脫鹽裝置污水處理中的實(shí)際應(yīng)用。

1 電脫鹽技術(shù)

石油化工企業(yè)往往針對電脫鹽后的廢水進(jìn)行集中預(yù)處理，經(jīng)過處理后的污水再排入污水廠進(jìn)行處理[1]，而目前能夠進(jìn)行電脫鹽裝置污水處理技術(shù)有很多，這些技術(shù)各有利弊，下面將進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.1 重力分離技術(shù)

重力分離技術(shù)是在原油和水的密度不同的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，通過重力作用將污水中的含油物質(zhì)清除，是電脫鹽裝置污水處理中較為常見的一種技術(shù)。根據(jù)Stokes公式，將決定水沉降速度的多種影響因素進(jìn)行計(jì)算，如油和水的密度差、顆粒大小、黏度等。因此要想較好地應(yīng)用重力分離技術(shù)，可以根據(jù)Stokes公式，增加油水密度差、減少原油黏度、增大油滴粒子的大小等，從而提高該方法的除雜效率。重力分離技術(shù)主要針對粒子直徑大于60μm的油滴，對于溶解油和乳化油并不能有效地去除。技術(shù)主要的應(yīng)用設(shè)備是儲(chǔ)存罐和隔油池。該技術(shù)能夠去除大粒徑油滴，但對劣質(zhì)化特別嚴(yán)重的原油或者是油滴粒子較小的原油不能起到較好的分離效果[2]。

1.2 化學(xué)破乳技術(shù)

該技術(shù)指的是向電脫鹽裝置污水中加入破乳劑，破乳劑能夠改變油水界面膜的性質(zhì)，降低張力，從而實(shí)現(xiàn)破乳，再通過氣浮等方法實(shí)現(xiàn)分離。這種方法能夠較好地去除重力分離技術(shù)不能分離的乳化狀油滴等粒子，但使用成本較高，目前化學(xué)破乳技術(shù)是電脫鹽污水處理中的熱門研究技術(shù)[3]。

1.3 旋流分離技術(shù)

該技術(shù)在20世紀(jì)已經(jīng)得到了應(yīng)用，指的是油水混合液體在旋流分離器內(nèi)進(jìn)行高速離心運(yùn)動(dòng)，由于重力、密度不同，水會(huì)在離心力的作用下被甩向周圍，再被排出，而密度較小的油會(huì)從中間向上移動(dòng)，最后形成溢流并排出，從而起到分離的作用，但當(dāng)油滴粒子過小時(shí)，分離效率仍達(dá)不到理想效果。該技術(shù)是本文重點(diǎn)介紹的技術(shù)，將就其優(yōu)缺點(diǎn)展開分析討論[4]。

2 旋流分離器基本結(jié)構(gòu)、工作特點(diǎn)及原理

2.1 基本結(jié)構(gòu)及工作原理

旋流分離技術(shù)的主要設(shè)備是旋流分離器（圖1），其是一種能夠利用離心沉降原理，分理出污水中不同密度物質(zhì)的機(jī)械設(shè)備。其主要構(gòu)成有一個(gè)分離倉、入口、出口。分離倉有圓柱形、錐形等多種形態(tài)，在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用過程中，在入口的形態(tài)方面往往使用單入口或雙入口，入口和分離倉之間的連接也可以分為切向和漸開兩種入口。出口一般應(yīng)用固定在旋流分離器兩端的軸向出口，溢流口在進(jìn)料口的一側(cè)，另一側(cè)為底流口，在旋流分離器工作時(shí)，將溢流口作為排油口，底流口作為排水口使用。

圖1 污水旋流分離器

2.2 工作特點(diǎn)

在進(jìn)行污水處理時(shí)，電脫鹽污水首先從分離器的切向入口流入，在分離器內(nèi)部進(jìn)行高速的離心運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生離心場，使密度較大的水離子被甩向四周壁上，再從底流口排除，密度較小的油粒子則向中心移動(dòng)并從溢流口排除，從而達(dá)到油水分離目的。

在使用旋流分離器處理污水的過程中，分離效率和油滴的粒徑密切相關(guān)，當(dāng)油滴粒徑在60μm以上時(shí)，分離效率可以達(dá)到99%，但當(dāng)油滴粒徑小于10μm時(shí)，分離效率只能達(dá)到50%左右，因此旋流分離器往往用于大粒徑的浮油、散油的回收，減小浮渣量。對于含有較多粒徑極小油滴粒子的電脫鹽污水應(yīng)該選擇其他合適的分離技術(shù)進(jìn)行處理。

3 旋流分離技術(shù)在原油電脫鹽污水處理工業(yè)應(yīng)用情況

3.1 項(xiàng)目實(shí)施

如圖2所示，利用電脫鹽污水處理流程進(jìn)行電脫鹽污水旋流分離，該系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)是有三級(jí)分離操作。原油電脫鹽裝置污水首先進(jìn)入一級(jí)旋流器，從底流口流出的污水再進(jìn)入二級(jí)旋流器進(jìn)行二次分離，兩級(jí)存儲(chǔ)罐的溢流排出并存入污油存儲(chǔ)罐，需要說明的是兩級(jí)旋流器既可以串聯(lián)也可以并聯(lián)運(yùn)行。污油存儲(chǔ)罐中由于含水量較高，溢流經(jīng)過升壓泵提壓后，進(jìn)入進(jìn)行脫水處理，油滴再進(jìn)入容罐進(jìn)行回?zé)?，產(chǎn)生的污水再次進(jìn)入一級(jí)旋流器LHS-1，進(jìn)行循環(huán)脫油，該流程分離效果較好，能夠利用各部分旋流器和回收罐進(jìn)行循環(huán)脫油。

圖2 電脫鹽污水處理流程

3.2 使用效果

經(jīng)過實(shí)際使用，發(fā)現(xiàn)進(jìn)料管分布存在一定的問題，致使二號(hào)電脫鹽裝置內(nèi)部原油乳化嚴(yán)重。界位較高或者較低會(huì)導(dǎo)致送電異?；蛘唠娒擕}切水帶油問題嚴(yán)重，而如果直接排入下水道，不符合污水排放標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)對污水處理廠產(chǎn)生較大影響。因此，為了保證二號(hào)電脫鹽罐送電和排場污水問題妥善解決，應(yīng)先將二號(hào)罐切水再次進(jìn)行旋流分離，從而達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 實(shí)際數(shù)據(jù)分析

如表1所示，旋流分離技術(shù)對于電脫鹽裝置污水處理過程中污油去除率能達(dá)到49%~87%，七月份串聯(lián)運(yùn)行時(shí)，去除率顯著提高，說明旋流分離技術(shù)在原油電脫鹽裝置污水處理中的應(yīng)用是成功的，通過旋流技術(shù)對含油污水進(jìn)行處理時(shí)，能夠去除水中的浮油和大部分的散油。

表1 實(shí)際測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

4 優(yōu)缺點(diǎn)、存在的問題及解決方法

4.1 技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

旋流分離技術(shù)作為一種節(jié)能型的污水處理技術(shù)，具有較多的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)。

首先，旋流分離技術(shù)所使用的設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，使用成本較低，后期維護(hù)方便，且使用時(shí)占地面積較小，相較于隔油池等裝置，占地面積不到其十分之一。且使用能耗較低，分離污水效率較高，無須其他輔助介質(zhì)，設(shè)備運(yùn)行安全穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行環(huán)境要求較低。但旋流分離技術(shù)也有一些缺點(diǎn)，例如，分離器內(nèi)部由于高速離心，會(huì)對粒子產(chǎn)生一定的剪切作用，因此對于分離器參數(shù)的設(shè)定需要不斷調(diào)整，設(shè)置不當(dāng)不會(huì)對油滴或水粒子產(chǎn)生一定的破壞乳化作用，從而影響分離效果。旋流分離器只能針對油水混合物或其他不同密度液態(tài)物質(zhì)的分離，不能對液固混合物質(zhì)進(jìn)行有效分離。

4.2 存在問題及解決方法

目前在旋流分離技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中，仍然存在一些常見的問題，①溢流收集問題，在旋液分離罐外側(cè)的收油管線一般位于罐體的11.5m處，而外罐正常生產(chǎn)液位一般在5~7m，外罐含油污水沉降產(chǎn)生的溢流要想回收，就要將液位提升到11.5m處，在提升過程中，會(huì)影響系統(tǒng)內(nèi)部的污水水質(zhì)水量，而且操作需要時(shí)間較長。②在并列運(yùn)行旋液分離器時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)外罐出水油含量比內(nèi)罐還高的情況。③并列運(yùn)行兩個(gè)旋液分離器的過程中，雖然提高了污水處理能力，但如果遇到高濃度電脫鹽污水，經(jīng)過一次旋液分離可能無法得到理想的分離效果，從而影響后續(xù)的生產(chǎn)流程。

針對以上三種問題，解決方法分別是，在外罐高、中、低三個(gè)位置分別設(shè)置溢流收油線，確保在各個(gè)液位都能正常的收油；在旋液分離器的分離罐二級(jí)污水提升泵處增加一個(gè)跨線，這樣就可以做到兩臺(tái)分離器的串聯(lián)運(yùn)行，從而提高污水處理效果。

5 使用結(jié)論及相關(guān)建議

1）旋流分離器的除油效果較好，性能穩(wěn)定，對于濃度不高的污水（如3 000mg/L以下）可以起到較好的除油效果，可以滿足原油電脫鹽裝置的污水處理工作要求，經(jīng)過旋流器的污水可以直接排放到污水處理廠。

2）旋流分離技術(shù)再原油電脫鹽裝置污水處理時(shí)，能夠同時(shí)做到電脫鹽裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，且其操作和后期維護(hù)都較為簡單。

3）在實(shí)際多次使用過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)三個(gè)及以上的電脫鹽裝置切水同時(shí)流進(jìn)旋流器時(shí)，由于電脫鹽罐之間有壓力差等一系列原因，會(huì)對最終的分離效果產(chǎn)生一定的影響，因此使用三個(gè)及以上的電脫鹽罐，應(yīng)該進(jìn)行二次或者三次旋流分離。

6 結(jié)束語

旋流分離技術(shù)作為一種實(shí)用性高、成本低、回收能力強(qiáng)的分離技術(shù)，具備相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)，只要能充分利用其特性，便能夠達(dá)到理想的分離效果。