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电脱盐污水处理新进展
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2021-10-13 14:59:03 浏览次数:
           摘要:炼化厂传统电脱盐污水处理技术油水分离效果不高,停留时间较长,装置易结垢堵塞。针对传统处理技术存在的不足,深圳科力迩科技有限公司优化改进高效聚结压力除油器,研究开发旋流溶气气浮,推出聚结压力除油器 + 旋流溶气气浮应用于电脱盐污水处理的专利设备,并成功投产于中石化沧州石化炼厂和中石油四川石化炼厂常减压电脱盐污水处理项目。设备平稳高效运行表明该专利设备对电脱盐污水处理效果明显,出水石油类指标小于 150 mg/L,抗冲击性能强。
          关键词:电脱盐;聚结压力除油器;旋流容器气浮
          0 引言
         电脱盐装置是炼化厂比较重要的炼油生产装置之一,其运行效果是影响炼油装置生产水平的关键,原油含盐、含水越低,对原油加工、产品质量及设备等造成的危害越小。为了使原油含盐、含水指标降至进料指定值以内,在原油电脱盐过程中加入一定量的破乳剂和水,在电场作用下进行油水分离,从而产生较大量的含油污水。现有电脱盐装置传统工艺落后或优化改进不足,易造成原油脱后污水含油指标控制不稳定,特别是随着原油国际化及油品劣化,指标控制越发困难 ,脱盐污水大约占炼油厂总污水量 3%,称电脱盐污水。
          1 处理难点
        (1)电脱盐污水正常情况下含油类在 200~10 000mg/L,非正常情况下含油量可达 10% 以上(体积比)[3],甚至高达 50%,冲击大。
        (2)原油来源多源化,有伊朗、沙特阿拉伯、俄罗斯、安哥拉等国家原油,也有大庆油田、胜利油田、长庆油田、辽河油田、塔里木油田、克拉玛依油田等。
        (3)原油多种多样,组分复杂,含有烷烃、芳香烃、环烷烃、链烯烃等烃类,硫化合物、含氧化合物、含氮化合物等非烃类。
        (4)原油开采使用大量的化学药剂,如:清蜡剂、防蜡剂、破乳剂、缓蚀剂、防垢剂等,使原油劣质化、乳化严重,长时间静置不分层。
        (5)高含水、高乳化重污油掺炼,设备超负荷运行,反冲洗不及时,设备老化,操作不到位等,加重电脱盐污水处理难度。
         2 传统处理技术
        2.1 重力分离
         重力分离是利用油水两相存在密度差及油水不相容性分离废水中浮油的方法。沉降分离属于重力分离的一种重要分离形式,炼化行业中的隔油池或大型油水储罐均是应用此方法实现油水分离的典型装置,平流式隔油池便是其中发展较早应用较广的一种,其主要设计原理为 Stokes 公式,根据公式可求得隔油池单位表面积可去除油珠的最小粒径。隔油池良好的除油效果和处理能力在一定程度上也取决于理想的水流状态,通过实践证明,当水流呈现层流状态时,有利于油珠的上升和固相的沉降。综合上述理论,进而衍生出多种新式的更为高效的隔油池,如平行板式、波纹板式、斜板式等,对比平流式,这几种新式隔油池去油、排油能力显著提升,运行安全程度较高,且占地面积相对减少,已广泛应用于相关行业废水处理 。该技术设备结构简单、容易操作、除浮油效果稳定,但当含油粒径小、含有大量细微悬浮颗粒、乳化严重、重油比重高、污油密度与水非常接近,重力沉降仅能去除部分浮油,导致处理效果差,常导致污水处理厂进水含油超标,严重影响处理厂达标排放和回用。
          2.2 水力旋流器
         水力旋流器是一种多相分离设备,通常为圆筒和圆锥组合结构,主要用于分离非均匀相混合物。进料沿圆筒切线管嘴进入,在筒体内形成一定速度的旋流,伴随离心力作用,重组分旋转向下从底部排出,轻组分则旋转上升随溢流从顶部排出,从而达到分离轻重组分的目的 。该技术占地面积小,处理量大,但抗冲击性能差,除油效果不稳定,无法满足在含油量波动剧烈的情况下,出水含油量持续稳定达标。由于含油粒径小,含有大量细微悬浮颗粒,乳化严重,重油比重高,与污水密度接近,导致分离效果差(分离效率50%~60%),出水含油高。且污水含盐量高,矿化度高,旋流管容易结垢,严重时造成旋流器无法正常工作,严重影响电脱盐装置运行。
        2.3 聚结
        聚结机理分润湿聚结与碰撞聚结两种,润湿聚结是指当含油污水流经亲油性聚结材料时,分散油滴在聚结材料表面润湿附着,包住材料表面,后流来的油滴与先吸附的油滴发生碰撞聚结,又会更容易润湿附着在上面,因而附着的油珠不断聚结扩大并形成油膜加以脱离,经过连续重复的浸润、吸附、聚结和脱离过程,形成粒径比聚结前更大、达到粗粒化的油珠,逐渐从连续相中脱离出来最终实现油水分离 。碰撞聚结是指在外部流体的接触作用和外力碰撞下,分散油滴间的液膜界面由于相互碰撞而发生破裂,多个油滴合并成一个大油滴,发生聚结长大的过程 。聚结法主要应用于含油污水中的分散油及非表面活性剂稳定的乳化油处理 。聚结法通过增大油滴粒径,使油滴更快上浮分离,缩短油滴停留时间,抗冲击性强,由于电脱盐污水胶质沥青质多,粘度高,比重大,悬浮物含量导致聚结滤芯易堵塞,严重时出现聚结芯穿孔,失去聚结效果,无法保证长期稳定的效果,故聚结除油不适合处理电脱盐污水处理。
           2.4 溶气气浮
          气浮技术是一种分离水中固体与固体、固体与液体、液体与液体的净水方法,其工作原理是以高度分散的微气泡作为载体,大量通入待处理水中,与悬浮在水中的颗粒 ( 油滴、SS 或絮状物)进行粘附,产生大量整体密度小于水的浮体,在自然上浮力作用下上浮并聚结于水面,形成浮渣而加以去除 。
         优势:单级除油效率较高 60%~85%,悬浮物去除率较高50%~70%,去除粒径小﹥ 5µm。
         缺点:停留时间较长 15~40 min,气泡直径 5~100 µm,均匀性一般,依靠刮渣机,机械式排渣。
        3 新技术
         3.1 高效聚结压力除油器
         3.1.1 介绍
         高效聚结压力除油器是科力迩公司通过综合应用 Stokes原理与粗粒化技术,在吸收国外先进技术和理念的基础上,优化改进的新型高效聚结压力除油器,为公司专利产品。
          该聚结压力除油器采用双向流动设计和 CFD 来优化内部流场,实现聚结压力除油器内部流动的合理布局,从而提高分离效率,较大地缩减容器尺寸;通过采用高效聚结斜板内件,增大油滴粒径,极大地缩短了油滴停留时间,实现高效油水分离的同时使得容器尺寸更小,结构更为紧凑;通过采用全自动控制和封闭式压力除油,实现装置运行平稳、安全可靠、操作方便,能够适应各种复杂工况。
         3.1.2 技术特点
         (1) 全流场 CFD 优化设计,使内部流态快速保持稳定,维持层流状态,避免出现短路流、循环流,合理布置油水分界面,保证油水较快分离,尽量减少相互间的影响,防止分离油被带入到水相空间。(2) 特殊设计入口装置,入口旋流,通过离心力作用,起到一定的聚结作用,并能够对分散油进行初步较快分离。(3) 高效聚结斜板填料,通过与国外先进技术公司合作,引进国外先进理论计算,并通过流体力学 CFD 仿真,不断完善和优化斜板内件设计,逐步形成具有自主知识产权先进技术,并广泛应用于油田、炼化、化工等液液两相分离,并取得了很好的应用效果。(4) 特殊设计冲砂系统,根据泥沙情况,设计合理冲砂系统,及时冲洗,防止罐体内部和填料堵塞,保持处理效果稳定。
         3.2 旋流溶气气浮
         3.2.1 介绍
        旋流溶气气浮装置(以下简称“CDFU”),为科力迩公司专利产品。该装置通过应用旋流作用,极大地提高了浮选效果,缩短了浮选时间,实现了高效、快速除油,该装置适用于各类难处理含油(含悬浮物)污水。
         CDFU 将旋流离心分离技术和溶气气浮技术结合于一体。CDFU 罐采用双向切入口设计,产生更大的旋流速度,离心加速度更大,旋流更为稳定,有利于气泡和油滴的相互作用,加速气泡和油滴向旋流中间区域聚结,提高气浮效果,缩短停留时间,实现高效、快速除油。
          3.2.2 技术特点
         (1) 除油效率高:单级﹥ 90%,最小去除粒径≥ 0.3µm,停留时间短(仅 1~5 min)。(2) 占地面积少、体积小、重量轻,仅为传统溶气气浮1/8~1/3。(3)双切向入口设计,产生更大的旋转速度,离心加速度更大,抗冲击性更强。(4) 稳定性强,能够在不同水力载荷、油粘性以及含油比重变化等情况下,有很强的适应。(5)结构简单、易操作、动部件少、安装快捷、运行和维护费用低。(6)结构紧凑,乳化油和细微悬浮物去除率高,无需化学药剂,浮渣少。(7) 封闭运行、自动控制,压力排油、排渣,无机械动力。
        3.3 应用情况
        近年来,中石化沧州石化炼厂和中石油四川石化炼厂将科力迩公司的专利技术聚结压力除油器 + 旋流溶气气浮应用于电脱盐装置,中石油长庆石化炼厂和中石油独山子石化炼厂将科力迩公司的专利技术旋流溶气气浮应用于电脱盐装置。该技术从应用效果来看,对电脱盐污水处理效果明显,出水石油类指标小于 150 mg/L,抗冲击性能强。
        4 结语
         由于原油劣质化、油品下降,电脱盐污水冲击大、乳化严重,对电脱盐污水处理装置冲击较大,为了更好地处理电脱盐污水,开发新的工艺技术和选择工艺条件最佳、使用高效的处理装置成为今后发展趋势。聚结压力除油器 + 旋流溶气气浮技术的成功应用,为电脱盐污水处理奠定了新的发展方向,在未来的炼化发展行业中必能够得到更加广泛的推广和应用。
        原标题:电脱盐污水处理新进展
        原作者:简小文,石勋祥,曾立辉