电脱盐脱水预处理撬装在常减压装置应用分析

电脱盐脱水预处理撬装在常减压装置应用分析

邢伟, ,苗延峰 ,封魏翔, ,赵儒盼 ,尹向昆 ,陈亮

中国石油长庆石化分公司   陕西 咸阳 712000

摘要：电脱盐系统是常减压装置主要单元设备之一，主要实现原油脱水、脱盐等功能。公司电脱盐使用注水为净化水，脱水经水冷器冷却后密闭排放至高浓污水处理装置。运行中受原油性质和反冲洗操作影响，脱水含油会达到400mg/L左右，年终原油性质较差时脱水含油短期可达到800mg/L左右，一定程度影响下游高浓污水处理装置高效、稳定运行。2019年公司新增电脱盐脱水预处理撬装，投用后脱水水质明显改善，本文重点通过技术专利、应用效果评价、改进措施方面进行阐述说明，为同类炼厂解决相同问题提供参考。

关键词：电脱盐；高浓污水；电脱盐脱水预处理撬装；脱水含油

1 前言

长庆石化公司500万吨/年常减压装置设有两级电脱盐，运行中注水为净化水，比例约4-6%，脱水量≤65t/h（含塔顶脱水），运行中存在脱水发黑、脱水带油等问题，影响电脱盐运行效率和下游高浓污水处理装置长周期运行。

2019年5月，装置新增电脱盐脱水预处理撬装并投用，撬装设计为溶气气浮原理，中间过程均为物理作用分离，处理后污水至高浓系统，污油进装置地下污油罐，控制系统依托PLC控制机柜实现。

2 工艺流程及工作原理简介

2.1 工艺流程简介（图1）

图1 电脱盐脱水预处理撬装工艺流程图

电脱盐脱水经换热、冷却后进入切向进入CDFU(旋流溶气气浮)，在CDFU罐体的内部旋流流场中，大量超微气泡携带分散油和乳化油在离心力的作用下，逐步向CDFU罐体中间集聚、聚并成浮油并上浮到罐体上部形成浮油层，再在CDFU罐体自身压力的作用下从排油口排出，浮选后污水达到要求后利用自身压力进入运行三部的高浓度调节罐。CDFU排出污油进入就近地下污油罐，排出废气进入就近火炬分液罐。

2.2 工作原理简介

（1）污水先进入装置入口管线与回流溶气水经溶气释放装置释放产生的大量微气泡在高效气液混合装置内高效混合，再切向进入CDFU罐体内，产生旋流，微气泡和油滴（或悬浮物）在CDFU罐内旋流的作用下高效碰撞，油滴（悬浮物）被微气泡扑捉并粘附、聚集并逐步形成浮油，在离心力的作用下逐步向CDFU罐中间集聚并上浮进入特殊设计的内部集油筒后，向下经底部排油口排出去除，浮选后污水向下从设在CDFU罐底部排水口排出。

（2）CDFU罐出水的一部分，通过DEUR溶气泵进行再循环。

（3）在溶气泵入口端加入氮气与回流水经溶气泵高速剪切混合后进入稳定罐，氮气快速溶解于水中直至饱和。过剩的氮气将通过灌顶排放阀排走，以维持稳定罐内一定的溶气液位。

（4）在稳定罐出水进入混合装置前，装有特殊防堵塞设计的管道释放装置，溶气水的压力通过管道释放装置快速释放，均匀的释放出大量微气泡。

3 应用效果评价

3.1 设计指标说明

表1 脱水预处理设计参数

分析：本次设计针对装置原油性质恶化情况下冲击工况时，当进水油含量大于1000 mg/L，小于3000 mg/L时，可实现处理后油含量小于300mg/L，当进水油含量小于1000 mg/L时，经撬装处理后污水含油均≤150mg/L，满足公司对电脱盐污水排放管控要求。

    同时，设计对污水中悬浮物油较好分离效果，可有效减少下游装置油泥产生。

3.2 投用后效果分析

2019年6月撬装投用后，采集6月13-6月27日电脱盐脱水运行数据（其中6月20日和6月27日为电脱盐反冲洗时段采样），整理电脱盐脱水预处理撬装进出口脱水水质如下：

表2 电脱盐脱水预处理撬装水质处理对比

图2  电脱盐脱水预处理撬装水质处理对比

撬装投用后，在6月20日电脱盐反冲洗期间，现场对撬装前后进行采样如下，从肉眼判断，撬装气浮原理，对电脱盐污水中油含量和悬浮物处理有明显作用。对比如下图3所示：

图3  撬装前（左）与撬装后（右）对比

  3.3经济效益测算

3.3.1本设备完全采用纯物理除油，无化学药剂。（全年运行天数按360天计、电费按照工业用电0.75元/度计算、氮气按照0.6552元/ Nm3）

设备需正常运行总支出费用=电费+氮气损耗费=（276×0.75×360=7.5万元）+（72×0.6552×360=1.7万元）=9.2万元

3.3.2环保核算方面：基本条件：处理水量：70m3/h；全年运行365天。

冲击工况：含油量（平均）：1000-3000 mg/L，平均2000 mg/L，年运行10天。

工况①：含油量（平均）：200-1000 mg/L，平均600 mg/L；年运行30天。

工况②：含油量（平均）：80-200 mg/L；平均140 mg/L，年运行天数：205天。

工况③：含油量（平均）：≤80 mg/L；平均60 mg/L，年运行天数：120天。

注：工况①、②、③为正常工况

传统无撬装设施处理所需费用如下表3所示

表3 原油损失+污油泥+药剂费+电费

投用撬装设施后所需费用为如下表4所示。

表4   原油回收+污油泥处理费+设备运行费

4 结论及改进建议

 4.1 结论

新增电脱盐装置脱水预处理设施，能够在脱水进入三部污水处理厂前进行除油和除悬浮物，出水能够稳定达到污水处理厂进水指标要求，既可大幅减少对下游三部污水处理冲击，提高污水排放达标率，降低公司环保风险，又可减少高浓污水含油量,降低后续污水处理费用,降低公司环保处理总体费用,上述核算费用显示可节约环保处理费用约227.5万元，符合公司当前提质增效和安全环保生产理念。

4.2改进建议

   利用气浮原理进行污水除油技术目前已有较为广泛的工业应用,但公司作为少有了几家炼化企业,将该技术首次应用于常减压电脱盐装置,在技术上有明显创新作用,但也出现部分不足。

（1）目前撬装设备依托PLC控制柜进行控制，气浮罐罐内DN250浮筒结构为固定安装设计，实际运行中受进水压力、进水水质变化影响，也影响油水分离效果。由于该缺陷，在设备连续运行期间，污油含水较多，地下污油罐频繁外甩，暴露出技术方面有待改进，同时给班组操作增加了工作负担。

（2）设备缺乏水质在线监测仪表系统，氮气使用量不能根据进水水质实现动态调整，在脱水水质优化控制方面存在一定缺陷，智能化控制程度不足，具备较大优化空间。

参考文献：

[1] 唐孟海、胡兆灵.常减压蒸馏装置技术问答[M].中国石化出版社.2007.9.

[2] 李立权.常减压装置操作指南[M].北京：中国石化出版社，2005.

[3] 寿建祥 陈伟军.常减压蒸馏装置技术手册[M].北京：中国石化出版社，2006.

[4] 林世雄.石油炼制工程（第三版）[M].石油工业出版社.2000年7月.