高效三液位油水分離器應用分析

王泉生，王龍添，王龍波，王龍聰，王龍真，王龍花

(福建省迅達石化工程公司，福建 泉港 362801)

高效三液位油水分離器應用分析

王泉生，王龍添，王龍波，王龍聰，王龍真，王龍花

(福建省迅達石化工程公司，福建 泉港 362801)

針對傳統油水分離器達不到油罐洗渣的油水分離問題,介紹了一種高效三液位油水分離器，釆用了杠桿內外平衡法，將密度大于水的重油及粘度大的淤渣先脫出，然后油水混合物中的輕質油、水經四級逐漸分離，將油和水完全分離，克服了常規脫水器識別系統失真和脫盡率比較低問題。此設備可以廣泛應用于石化工業在生產、倉儲以及轉移中，在設備、容器、設施清理中對清洗出的油水混合體，可把重油、輕油、水進行分離。

油水分離；油罐；油渣

油儲罐（包括油槽、排污井及污油池等）在長期使用過程中，油品中的無機物及瀝青質、石蠟等重油性組分在其重力作用下自然沉降，并積累在原油儲罐底部，形成又黑又稠的淤積油渣，并占據了很大的儲存空間。一般儲罐大修間隔期限為5～7年，并且在檢修或更換儲油品種之前必須清洗。在儲罐清洗過程中加入熱水清洗淤積油渣是不可缺少的工序，顯然清洗儲罐的副產物是淤渣油水混合物。由于淤積油渣中既包括由鐵銹、砂子、泥土和濕性碳等構成的無機沉積物，又包括由油、蠟和瀝青質等構成的有機沉淀物，其中油和蠟占據整個淤積油渣的90%以上，因此淤渣油水混合物中的大部分是可值得回收利用的油狀物質。另一方面淤渣油水混合物對環境有污染不能直接排放，也要求對其進一步處理。

目前對淤渣油水混合物無論是何種處理方法，其僅是起到分離淤渣的功效，即從油渣分離裝置分離出來的油水混合物仍需要進行重油、輕質油以及水的二次分離，故亟需一套能一次性將重油、輕質油和水有效分離開的油水分離設備。目前市場上雖然有用于將油品與水分離的脫水器，該脫水器主要是基于油品與水的密度差，并利用一浮球來進行分離；但是該浮球往往會因為重油覆蓋在浮球上而使浮球密度改變，即導致油水分離不準確。另外，整個脫水器往往需要較大的動力支持，從而具有耗費較多能量的缺陷。此外，現有技術中還有采用電子式感應的結構，在輕質油脫水時尚可，但是在用于原油或混合油脫水時，由于這些油品黏度大粘性強，很容易附著在浮球上和傳感器上，造成浮球及傳感器識別失真，達不到脫水的目的。

福建省迅達石化工程公司長期以來從事石油化工設備制造、安裝和維修工程項目，熟悉石油化工行業生產過程設備檢修和維護，其中包括石化儲罐和冷換設備的清洗作業。在施工作業過程中，根據目前國內外儲罐清洗過程中存在的問題，開發了能一次性將重油（淤渣）、輕質油和水有效分離開的油水分離設備。

1 高效三液位油水自動分離設備

在煉化企業實際清洗作業中，一些儲油罐中的油品密度大于水，簡單的油水分離無法進行。在設計油水分離時，解決此問題是技術關鍵。本文開發的高效三液位油水分離設備首先釆用了杠桿內外平衡法，將密度大于水的重油及粘度大的淤渣先脫出，然后將油水混合物中的輕質油、水經四級逐漸分離，直至油和水完全分離，克服了常規脫水器識別系統失真和脫盡率比較低問題。

高效三液位油水分離器（見圖1）主要由預熱箱、加熱盤管、油水混合體溢流管、油水混合體倉、重油平衡桶組合、輕油水溢流管、一級脫水箱及浮球組合、二級脫水箱及浮球組合、三級脫水箱及浮球組合、吊桶鏈、杠桿支點、杠桿、平衡配重塊、油水混合體入口、重油排口、蒸汽入口、蒸汽回口、脫水排口、脫油排口，液位計等組合成。油水混合體經過位于高效三液位油水分離器底部的油水混合體入口進入預熱箱，此時油水混合體受到通有蒸汽的加熱盤管的加熱，溫度保持在65℃左右，隨著油水混合體不斷進入，液位會不斷升高，當油水混合體液位升至重油平衡桶上口時，油水混合體就會經過油水混合體溢流管，溢進重油平衡桶內，當重油平衡桶溢滿后，若僅是輕質油油水混合體，或有一部分輕質油油水混合體，重油平衡桶底部的開關蓋板保持不工作靜止狀態，油水混合體液位會繼續升高，直至經輕油水溢流管循序溢入一、二、三、四級脫水箱，分別進行脫水過程。當重油平衡桶內溢滿了密度大于水的密度重油（或淤渣）時，這時平衡懸掛在油水混合體倉內的重油平衡桶失去平衡垂落，位于重油平衡桶下方頂桿，就會把開關蓋板頂開，重油當即經重油排口流進回收容器。重油排盡后恢復平衡，重油平衡桶又自動回到平衡原位置，同時，在重油平衡桶下方頂桿上的彈簧作用下，開關蓋板被推回到關閉狀態，又恢復到上述工作條件，重復進行，達到重油分離的目的。溢流到一、二、三、四級脫水箱的輕質油油水混合體的脫水過程是：因為水的密度大于輕質油的密度，所以水始終處在底層，輕質油始終處在上層。隨著輕質油油水混合體不斷溢入而液位的不斷升高，甚至是達到了滿箱程度。這時，如果輕質油水混合體中含輕油的比例大，含水的比例小，處在底層的水位還淹沒不到浮球，浮在上層的輕質油就會自動從過流管溢流至下一級脫水箱，只到完成四級脫水工作。隨著時間推移，存留在每一級底層的水會越來越多，水位會逐漸升高，當完全淹沒到了浮球時，浮球會浮起（浮力根據水的密度調整，水的密度大于輕質油密度，只有浮球完全被水淹沒后才具有浮力），同時帶動與浮球下方相連接的伐板逐漸開啟，脫出的水經脫水排口排到指定的容器或循環水系統，水排至低于淹沒浮球水位時，浮球浮力逐漸下降，同時也帶動伐板逐漸關閉，直到再次浮球被水位淹沒，再次帶動伐板逐漸開啟，不斷進行排水。為了提高脫水效果，經過一級脫水箱脫水后的上層的輕質油，讓其再循序溢流至二級脫水箱，三級脫水箱、用同樣方法進行進一步脫水的目的，是為了進一步的提高水的脫盡率。最后把較純的輕質油回收再利用。

圖1 高效三液位油水分離器主視圖

表1 運行主要參數及結果

2 試驗結果

采用本文開發的三液位油水分離器對油水混合體進行了油水分離，運行主要參數及試驗結果由表1所示。分離出的淤渣質量分率約在5%，水約50%。從表1可知，操作參數（預熱溫度、蒸汽用量、進料速率）隨油水混合體種類的變化而變化，如對于粘度較高如蠟油水混合體就需要較高的操作溫度，較低的進料速度；有些參數隨季節氣溫變化而變化的，蒸汽用量冬季就明顯比夏季多；水脫盡率達到了96%以上，說明本分離器具有較高的油水分離效率。

分離前后的樣品經廈門華測檢測技術有限公司檢測，檢測結果表明分離水達到國家一級排放標準，水也可以作為生產循環水使用，達到了環保要求。

3 結語

高效三液位油水分離器不需要用動力電源，達到石化廠嚴格防爆要求，用于分離油水混合物中的重油（砂、蠟、瀝青質等構成）、輕質油以及水，實現三組分分離，從而使重油和輕質油能夠分別回收利用，水也可以作為工業用水重復使用，避免了大量污水的排放對生態環境造成破壞，還能提高能源的利用率，可以廣泛應用于石化工業生產、倉儲以及轉移中。

[1]李國興. 機械化清洗設備在原油儲罐清洗上的應用[J]. 管道技術與設備，2014（5）：423-424.

[2]倪燎. 機械化清洗設備在原油儲罐清洗上的研究[J]. 工程技術，2016，7（1）：277.

TQ028

B

1671-0711（2017）05（下）-0099-02

福建省科技計劃區域發展（高新）項目，資助號2015H4013。