常减压装置含硫污水高效除油技术及效果分析

潘超

中国石化荆门分公司，中国·湖北 荆门 448002

1 引言

常减压装置是炼油加工过程中的龙头装置，由于原料油品质日趋变差导致加工过程中的含硫污水中硫、酚等化合物的含量较高。这些化合物都具有表面活性，造成油滴间因带相同电性互相排斥，使油滴难以碰撞增大沉降分离，影响除油效果。

2 基本情况

中国石化荆门分公司2#常减压装置设计处理能力250万吨/年，加工南阳、江汉等石蜡基原油。装置内的含硫污水主要来自三部分：①原油含少部分水；②汽提蒸汽冷凝水；③减顶蒸汽抽空器冷凝水。

3 含硫污水存在问题

蒸馏装置常减压塔顶的含硫污水中油含量较高，且存在乳化现象。严重影响了后续汽提处理装置的正常生产，增加了污水处理厂的负荷和污水处理费用，带来环保压力和成本影响。如果将此部分污油进行回收，不仅可以降低污水处理厂的处理费用，还可以将回收的污油进行回炼产生经济价值。

4 蒸馏系统含硫污水带油原因分析

一是原油劣质化，硫含量及其他杂质含量不断升高，导致加工过程中油水乳化现象日益严重，从而导致污水品质不断恶化。因为含硫污水中硫、酚等化合物的含量较高，而这些化合物都具有表面活性，能使水中油滴表面带有负电荷，造成油滴间因相同电性产生相互排斥作用力，使油滴难以碰撞增大而与水沉降分离。从而导致水包油型结构的含硫污水难以除油。

二是造成带油的原因就是普通的沉降分离罐容积小，含硫污水在沉降分离罐内的沉降分离时间和空间不够，造成含硫水中夹带大量污油到下游装置。

5 含油污水除油技术对比

目前，炼油厂各装置含硫污水的除油技术主要有三种，即大罐沉降、旋流除油、聚结除油[1]。

5.1 大罐沉降除油

该技术主要针对除去游离态（大于150μm）的油滴，其占地面积大，不能除去悬浮油及乳化油。本装置之前采用4个12m3的罐串联起来沉降除油，但是效果不好。其中，某一年的含硫污水化验分析次数为55次，合格（石油类≤400mg/L）30次。石油类的合格率只有55%，且均值达到1499mg/L。

5.2 旋流除油器技术

该技术主要针对除去悬浮态（20～150μm）的油滴，只能分离密度差比较大且乳化不严重的油水体系。受离心场的制约其处理量也受限。含油污水以一定的工作压力，由切向进料口进入水力旋流器内部。流体在高速旋转过程中产生很强的离心力，由于水和油滴的离心力和密度的不同导致水在离心力的作用下，在旋转运动的同时向下和向外运动，最终形成外旋流以底流的形式从底流口排出。而油在旋转运动的同时向内和向上运动，最终形成内旋流以溢流的形式经溢流口排出，从而完成分离任务[2]。

5.3 模块化聚结除油技术

这也是中石化荆门分公司2#常减压蒸馏装置采用的新技术，操作简单，占地面积小，能破除乳化油。模块化聚结除油技术工艺流程如图1所示[3]，含硫污水经过两级除油后去下游污水汽提装置。脱除的污油滴在深度除油器的油包中逐步聚集变大，污油调节阀与油水界位构成串级控制回路，当界位达到设定值后，自动控制将污油排出到污油系统。

图1 含硫污水除油工艺流程示意图

深度油水分离一级和二级可以整合在一个容器内，在一个压力容器内实现两级除油，节省空间。两级的过程技术原理完全相同，只需要考虑的是现场空间和占地等情况。

5.3.1 组合纤维聚结分离模块

纤维聚结分离模块材料主要是玻璃、特氟龙、尼龙和金属的丝绒，通过W形式将亲水与亲油纤维组合编织一起。利用水包油的乳化液滴在纤维节点处收到不同拉力（表面张力），实现破乳和油水分离。该模块可以提供很大的比表面积，从而提高液相分离的效率和纯净度。此模块设备适用于微小液滴（0.1～20μm）的分离过程。经此过程分离后，油含量可大幅降低，在设计含油量≤10000ppm的情况下脱油率能达到98%或出口含油量不大于400mg/L。

5.3.2 油滴粗粒化聚结模块

含油污水进入由表面亲油的固体物质组成的填充床层，水中细小油滴就会吸附在填充床层表面上，并逐步碰撞积累变成大油滴而得以加速分离。聚结床层所用材料是表面亲油疏水的物质。同时，进入角度也影响分离效果，油、固表面接触角越小，亲油润湿性能越好，分离效果越佳。

5.4 使用效果

该技术设计污水流量10t/h，在入口含油量≤10000ppm的情况下，脱油率能达到98%或出口含油量不大于400mg/L。投用该模块化聚结除油设备后，经过半年的运行，出口含油量能稳定达标。这期间含硫污水化验分析次数27次，合格27次。出口污水含油量均值只有183.5mg/L，远低于投用前的1499mg/L。除油合格率100%，完全达到了设计效果。

6 结语

投用后每周采样分析一次，结果如表1所示。三次结果均能满足脱油率达到98%或出口含油量不大于400mg/L的要求，改造获得了圆满成功。

表1 除油效果

针对不同大小、不同形态的油滴，采用最合适的技术是至关重要的。中国石化荆门分公司2#常减压装置根据自身原料特点，采用模块化聚结除油方法，总投资282万元，占地面积小。可以使常减压装置的含硫污水中的油的含量浓度下降到400mg/L以下，效果稳定、明显，投资合理，性价比高。对原料变化的适应性较强，操作控制方便，适合工业广泛应用。