減頂水除油技術

一、減頂水處理的必要性

原油加工過程首先將原油先按不同產品的沸點分割成不同的直餾餾分油，然后按照產品的質量標準要求，除去這些餾分油中的非理想組分；或者通過化學反應轉化，生成所需要的組分，進而得到一系列合格的石油產品，蒸餾是最常用且經濟的一種分離手段，也正是煉廠加工原油的第一道加工程序。

圖1 常減壓系統

通過初、常減壓蒸餾將原油分成不同的餾分，一般塔頂的油氣經冷凝在油水分離器中完成油、水和氣的分離，因其冷凝污水通常含有高濃度的硫化物被稱為含硫污水，通常是經過汽提處理后作為凈化水送至下游裝置回用。近年來，由于加工原油的劣質化和多樣化，常減壓裝置塔頂冷凝水容易乳化帶油，不僅造成輕質油品的損失，而且給下游裝置造成了很大的沖擊，具體表現在以下幾個方面：

1. 氣液平衡被破壞：油分作為表面活性物質，在汽提塔內強烈的汽水接觸情況下，極易發生起泡現象，大量的泡沫使氣液相的傳質不能有效進行，增加了蒸汽消耗量，造成操作波動，降低塔的處理能力。

2. 塔盤與再沸器堵塞：乳化油成分復雜，污水中含油量高時，油分容易在塔盤和再沸器等關鍵部位積聚導致堵塞，這不僅影響裝置的傳質效率，還可能引發局部過熱，降低設備的整體性能和使用壽命。

3. 副產品污染：汽提過程中，若酸性水含有烴類會產生黑硫磺，液氨帶油影響產品質量。

二、乳化原因分析

隨著原油的劣質化越來越嚴重，劣質重油含有天然的表面活性劑（瀝青質、膠質、石油酸等），采油過程中添加的助劑（烷基苯磺酸、脂肪醇聚氧乙烯醚等），常減壓蒸餾過程中添加的緩蝕劑（堿液），形成了陰離子表面活性劑，它們水化程度低，直接進入內Helmholtz面取代水偶極層，與油滴表面產生特性吸附，使得油水界面張力下降，同時油滴表面所帶負電荷與陰離子表面活性劑形成Stern雙電層，產生x電位。由于液體溫度較高，其擴散作用也更明顯， Stern雙電層越厚，x電位也越大，油滴間的排斥力也越大，且在油水界面形成定向吸附，從而形成穩定而牢固的界面膜，阻礙油滴碰撞時的聚結，這也是常、減頂水中水包油型乳化液穩定存在，長時間靜置不分層，含油量較高的原因。

為了保障汽提工藝的效率及穩定性，需要在酸性水進入汽提塔之前進行除油處理，一般要求含油量低于50mg/L，目前各廠采用的除油技術主要是以下幾種：

表1 除油技術

三、技術效益對比

科力邇科技在除油領域有較多試驗探索和工業應用工作。2021年在洛陽某石化企業的含硫污水處理中采用了“CDFU旋流溶氣氣浮+高效聚結除油”的組合工藝進行了15m3/h規模的處理，在進水平均含油量為15%的條件下，出水含油量濃度低于50mg/L，除油效率達到99.96%。

工業化應用

目前，各大煉廠普遍采用的大罐重力沉降法，沉降時間一般為50~70h，通常設置兩臺，一臺為沉降罐，一臺為緩沖罐，兩罐串聯操作。該法要求罐容及占地較大，而且除油效果難以保證，罐內的浮油不易收集。相比于大罐重力沉降法，“CDFU+高效聚結除油”的組合工藝在乳化油去除方面除了停留時間僅僅5分鐘之外，回收油也可直接進入裝置回煉，這也避免了傳統工藝回收油品質不佳造成的油品加工損失，同時，假設此工藝比傳統重力沉降多回收輕質乳化油按300mg/L計，則一年可多產生43萬元回收輕質油的經濟效益。

表2 技術對比

注：酸性水中含油2%，年運行時長8000小時，回收輕質油按6000元/噸，輕質油加工損失按500元/噸計。

此外，酸性水中含油量較高時，對于溶氣氣浮來說，由于酸性氣在輕質油和水中溶解度相差不大，一部分酸性氣體和輕質油被一起回收，另一部分則會在進入氣浮時被吹脫回收。溫度和pH值對吹脫的影響效果較大，在常溫、pH值為7.5，控制好氣液比的情況下，酸性水中硫化氫去除率可達70%。配合其他脫硫手段（如脫硫劑）可滿足一般煉廠酸性水回用要求。

表3 節約能耗

注：酸性水硫化氫按2000mg/L計。