聚結分離和旋流溶氣氣浮在電脫鹽脫水處理中的應用

聚結分離和旋流溶氣氣浮在電脫鹽脫水處理中的應用

米是博

中國石油化工股份有限公司滄州分公司

DOI:10.12238/eep.v3i9.1053

[摘 要] 常減壓電脫鹽裝置受原油劣質化以及污油品種等多方面影響,易造成石油類含量超標等問題繼而影響下游污水處理裝置平穩運行。采用聚結分離和旋流溶氣氣浮處理可以取得較好的效果,出水石油類穩定在100mg/L并可回收大量污油,具有很高的經濟效益和環境效益。

[關鍵詞] 電脫鹽脫水；聚結分離；旋流溶氣氣浮 

中圖分類號：X5 文獻標識碼：A

Application of coalescence separation and swirl dissolved air floatation in electrodesalination dehydration Shibo MiCangzhou Branch of China Petrochemical Company Limited [Abstract] The atmospheric and vacuum electric desalination plant is affected by the inferior quality of crude oil,which easily affects the operation of downstream sewage treatment plant. By means of coalescence separation and swirl-soluble air flotation treatment, good results can be obtained. The effluent oil is stable at 100 mg/L and a large amount of sewage oil can be recovered, which has high economic benefit.

[Keywords] Electric dehydration; Separation of coalescence; Cyclone dissolved air floatation

引言

常減壓裝置被稱為石油化工企業的龍頭裝置,是以原油為原料的一次煉油加工裝置,主要產品有初頂石腦油、常頂汽油、柴油、減壓渣油等。常減壓裝置由電脫鹽、常壓蒸餾和減壓蒸餾系統等三部分組成。電脫鹽通過在原油中注水,使原油中的鹽份溶于水中,再通過注破乳劑,破壞油水界面和油中固體鹽顆粒表面的吸附膜,然后借助高壓電場的作用,使水滴感應極化而帶電,通過高變電場的作用,帶不同電荷的水滴互相吸引,融合成較大的水滴,借助油水比重差使油水分層。近年來隨著加工高酸、重質原油的比例逐年提高,電脫鹽油水分離難度不斷上升。在電脫鹽優先保證脫后原油鹽、水等指標的情況下,電脫鹽脫水無有效的調整手段,油含量時常超標,對下游污水處理裝置平穩運行造成較大隱患。加工劣質原油或回煉污油時脫水石油類含油高達3000-10000mg/L,更嚴重甚至出現無法檢測的情況。因此電脫鹽裝置增設了污水預處理設施,采用聚結分離和旋流溶氣氣浮技術,將油水進一步分離使出水石油類穩定在100mg/L并回收大量污油,取得了滿意的效果。

1 工藝技術簡介

電脫鹽切出含油污水經換熱冷卻后,進入高效聚結分離器,污水中浮油、分散油和部分乳化油在分離器中聚集、聚結成大油團,快速從污水中分離進入集油包排出,初步油水分離后污水仍然含有大量乳化油再進入高效旋流溶氣氣浮進行進一步處理,乳化油被超微氣泡撲捉后在旋流作用下不斷集聚、聚結破乳形成油團快速從污水中分離,破乳聚結后污油排出,處理后污水進入污水處理廠管網進行進一步處理。

1.1高效聚結分離單元

目前聚結分離除油的機理仍然處在探討階段。根據聚結材料潤濕性能的不同分為潤濕聚結和碰撞聚結,可以統稱為材料聚結。碰撞聚結理論建立在親水憎油材料的基礎之上,該理論認為,聚結過程直接發生在油滴之間,聚結材料為油滴的聚結提供了孔道,從而提高了油滴間的碰撞幾率和沖量。碰撞聚結理論指出了油滴聚結成大顆粒的條件,即促使聚結的合外力大于其與連續相之間的界面張力。 潤濕聚結理論建立在親油憎水材料的基礎之上,該理論認為,油滴先在聚結材料上潤濕附著,然后后來的油滴與先吸附的油滴碰撞聚集,使材料表面吸附的油滴粒徑不斷增大,當粒徑增大到一定程度時,在浮力的作用下油滴從材料表面脫落,從而達到油水兩相分離的目的。潤濕聚結的原因是液體分子間的相互作用力小于液體分子與聚結材

料固體分子之間的相互作用力,因此潤濕聚結除油的效果和材料的表面性質有很大關系。同時填料的空間構成形式對聚結除油效率有重要影響,當潤濕聚結機理和碰撞聚結機理同時存在時,聚結效率可得到大幅度地提高。高效聚結壓力除油器是綜合應用聚結分離和stokes原理,優化改進的新型高效除油器。通過采用高效聚結內件,增大油滴粒徑,極大地縮短了油滴停留時間,實現高效油水分離的同時使得容器尺寸更小,結構更為緊湊。與傳統除油器相比具有較為明顯的優勢：停留時間短,停留時間為30-45min；除油效率高,單級除油效率可達到90%；填料抗於堵能力強。

圖2 聚結分離除油器示意圖

1.2旋流溶氣氣浮單元

氣浮技術是在待處理水中通入大量的、高度分散的微氣泡,使之作為載體與懸浮在水中的顆粒(油滴、SS或絮狀物)粘附,形成整體密度小于水的浮體,依靠自然上浮力作用一起上浮到水面,形成浮渣而加以去除,以完成水中分散油、乳化油和細小的懸浮固體物分離的凈水方法。氣浮分離的必要條件：必須向水中

提供足夠量的細微氣泡；必須使污水中的污染物質能形成懸浮狀態；必須使氣泡與呈懸浮狀態的物質產生粘附作用,泡與呈懸浮狀態的物質產生粘附作用,從而附著于氣泡上浮升。有了上述三個

基本條件,才能完成處理過程,達到污染物去除的目的。

氣浮法可以分為布氣氣浮法、電氣浮法、生物及化學氣浮法,溶氣氣浮法等。各種氣浮處理方法最本質的區別,在于水中形成氣泡的方式選擇、氣泡的大小控制、強化浮選過程中微氣泡與油滴碰撞等。溶氣氣浮是使空氣在一定壓力下溶于水中并呈飽和狀態,然后使壓力驟然下降,這時溶解的空氣便以微小的氣泡的形式從水中析出并進行氣浮。用這種方法產生的氣泡直徑為20-100μm,并且可人為的控制氣泡與廢水的接觸時間。旋流溶氣氣浮裝置(CDFU)則是一種將離心分離技術、溶氣氣浮分離技術等有效的結合于一體,對含油、含懸浮物污

水進行高效分離的一種混合型裝置。污水進入旋流溶氣氣浮(CDFU)裝置,經混合器與溶氣水釋放出來的微氣泡(氣泡直徑5～30μm)混合后,沿著CDFU 罐壁切向進入旋流溶氣氣浮裝置后形成旋流,通過旋流產生的離心力作用,微氣泡和乳化油滴向中間集聚形成浮渣和析出氮氣一起從分離油出口流入污油收集罐,在污油收集罐中,分離出來的氮氣從氣體出口排出；處理后污水逐漸向下從CDFU水出口流出。旋流溶氣氣浮裝置(CDFU)與傳統旋流氣浮相比具有較為明顯的優勢：除油效率高,單級效率可達到90%以上；去除油滴粒徑小,最小去除粒徑≤2μm；停留時間短(僅1～5min),占地面積少(僅為傳統溶氣氣浮20%)；適應性強,在不同水力載荷、油粘性以及含油比重變化等情況下有很強的適應；運動部件少,穩定性強。

2 運行效果分析

電脫鹽脫水預處理裝置自正式投入運行后通過優化操作,各系統運行良好,裝置在電脫鹽脫水除油等方面達到了預期效果。選取電脫鹽裝置脫水超標時段進行分析以說明裝置對含油污水處理能力。期間裝置進水石油類含量最高為3%,最低為63.6mg/L(特殊工況)；出水石油類含量最高為38.1mg/L,最低為17.9mg/L；去除效率最高為99.93%,最低為63%(特殊工況下)；污油靜置脫水后含水率最高10%,最低7%；達到石油類

≤100mg/L的要求。

3 結論

聚結除油器+旋流溶氣氣浮組合處理工藝對電脫鹽脫出含油污水具有非常好的處理效果,大幅降低了污水中的含油量,出水石油類含量穩定小于100mg/L,保障了下游污水處理裝置的平穩運行,社會和環保效益顯著。

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