旋流分離技術在原油電脫鹽裝置污水處理中的應用

石勛祥

（深圳科力邇科技有限公司，廣東深圳 518116）

為了除去原油中的水分和無機鹽，往往要采用原油電脫鹽裝置對原油進行處理，原油中的主要無機鹽有氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣等，水存在于油中或者以乳化狀態呈現出來，因此要想完全除去它們往往需要不斷地進行技術改進，而旋流分離技術能夠較好地做到這一點，本文將從多個方面分析旋流分離技術在原油電脫鹽裝置污水處理中的實際應用。

1 電脫鹽技術

石油化工企業往往針對電脫鹽后的廢水進行集中預處理，經過處理后的污水再排入污水廠進行處理[1]，而目前能夠進行電脫鹽裝置污水處理技術有很多，這些技術各有利弊，下面將進行詳細介紹。

1.1 重力分離技術

重力分離技術是在原油和水的密度不同的基礎上進行的，通過重力作用將污水中的含油物質清除，是電脫鹽裝置污水處理中較為常見的一種技術。根據Stokes公式，將決定水沉降速度的多種影響因素進行計算，如油和水的密度差、顆粒大小、黏度等。因此要想較好地應用重力分離技術，可以根據Stokes公式，增加油水密度差、減少原油黏度、增大油滴粒子的大小等，從而提高該方法的除雜效率。重力分離技術主要針對粒子直徑大于60μm的油滴，對于溶解油和乳化油并不能有效地去除。技術主要的應用設備是儲存罐和隔油池。該技術能夠去除大粒徑油滴，但對劣質化特別嚴重的原油或者是油滴粒子較小的原油不能起到較好的分離效果[2]。

1.2 化學破乳技術

該技術指的是向電脫鹽裝置污水中加入破乳劑，破乳劑能夠改變油水界面膜的性質，降低張力，從而實現破乳，再通過氣浮等方法實現分離。這種方法能夠較好地去除重力分離技術不能分離的乳化狀油滴等粒子，但使用成本較高，目前化學破乳技術是電脫鹽污水處理中的熱門研究技術[3]。

1.3 旋流分離技術

該技術在20世紀已經得到了應用，指的是油水混合液體在旋流分離器內進行高速離心運動，由于重力、密度不同，水會在離心力的作用下被甩向周圍，再被排出，而密度較小的油會從中間向上移動，最后形成溢流并排出，從而起到分離的作用，但當油滴粒子過小時，分離效率仍達不到理想效果。該技術是本文重點介紹的技術，將就其優缺點展開分析討論[4]。

2 旋流分離器基本結構、工作特點及原理

2.1 基本結構及工作原理

旋流分離技術的主要設備是旋流分離器（圖1），其是一種能夠利用離心沉降原理，分理出污水中不同密度物質的機械設備。其主要構成有一個分離倉、入口、出口。分離倉有圓柱形、錐形等多種形態，在實際的生產應用過程中，在入口的形態方面往往使用單入口或雙入口，入口和分離倉之間的連接也可以分為切向和漸開兩種入口。出口一般應用固定在旋流分離器兩端的軸向出口，溢流口在進料口的一側，另一側為底流口，在旋流分離器工作時，將溢流口作為排油口，底流口作為排水口使用。

圖1 污水旋流分離器

2.2 工作特點

在進行污水處理時，電脫鹽污水首先從分離器的切向入口流入，在分離器內部進行高速的離心運動，產生離心場，使密度較大的水離子被甩向四周壁上，再從底流口排除，密度較小的油粒子則向中心移動并從溢流口排除，從而達到油水分離目的。

在使用旋流分離器處理污水的過程中，分離效率和油滴的粒徑密切相關，當油滴粒徑在60μm以上時，分離效率可以達到99%，但當油滴粒徑小于10μm時，分離效率只能達到50%左右，因此旋流分離器往往用于大粒徑的浮油、散油的回收，減小浮渣量。對于含有較多粒徑極小油滴粒子的電脫鹽污水應該選擇其他合適的分離技術進行處理。

3 旋流分離技術在原油電脫鹽污水處理工業應用情況

3.1 項目實施

如圖2所示，利用電脫鹽污水處理流程進行電脫鹽污水旋流分離，該系統主要設計特點是有三級分離操作。原油電脫鹽裝置污水首先進入一級旋流器，從底流口流出的污水再進入二級旋流器進行二次分離，兩級存儲罐的溢流排出并存入污油存儲罐，需要說明的是兩級旋流器既可以串聯也可以并聯運行。污油存儲罐中由于含水量較高，溢流經過升壓泵提壓后，進入進行脫水處理，油滴再進入容罐進行回煉，產生的污水再次進入一級旋流器LHS-1，進行循環脫油，該流程分離效果較好，能夠利用各部分旋流器和回收罐進行循環脫油。

圖2 電脫鹽污水處理流程

3.2 使用效果

經過實際使用，發現進料管分布存在一定的問題，致使二號電脫鹽裝置內部原油乳化嚴重。界位較高或者較低會導致送電異常或者電脫鹽切水帶油問題嚴重，而如果直接排入下水道，不符合污水排放標準，會對污水處理廠產生較大影響。因此，為了保證二號電脫鹽罐送電和排場污水問題妥善解決，應先將二號罐切水再次進行旋流分離，從而達到污水排放標準。

3.3 實際數據分析

如表1所示，旋流分離技術對于電脫鹽裝置污水處理過程中污油去除率能達到49%~87%，七月份串聯運行時，去除率顯著提高，說明旋流分離技術在原油電脫鹽裝置污水處理中的應用是成功的，通過旋流技術對含油污水進行處理時，能夠去除水中的浮油和大部分的散油。

表1 實際測量數據統計

4 優缺點、存在的問題及解決方法

4.1 技術優缺點

旋流分離技術作為一種節能型的污水處理技術，具有較多的優點及缺點。

首先，旋流分離技術所使用的設備機械結構簡單，使用成本較低，后期維護方便，且使用時占地面積較小，相較于隔油池等裝置，占地面積不到其十分之一。且使用能耗較低，分離污水效率較高，無須其他輔助介質，設備運行安全穩定，適應性強，運行環境要求較低。但旋流分離技術也有一些缺點，例如，分離器內部由于高速離心，會對粒子產生一定的剪切作用，因此對于分離器參數的設定需要不斷調整，設置不當不會對油滴或水粒子產生一定的破壞乳化作用，從而影響分離效果。旋流分離器只能針對油水混合物或其他不同密度液態物質的分離，不能對液固混合物質進行有效分離。

4.2 存在問題及解決方法

目前在旋流分離技術的實際應用過程中，仍然存在一些常見的問題，①溢流收集問題，在旋液分離罐外側的收油管線一般位于罐體的11.5m處，而外罐正常生產液位一般在5~7m，外罐含油污水沉降產生的溢流要想回收，就要將液位提升到11.5m處，在提升過程中，會影響系統內部的污水水質水量，而且操作需要時間較長。②在并列運行旋液分離器時，往往會出現外罐出水油含量比內罐還高的情況。③并列運行兩個旋液分離器的過程中，雖然提高了污水處理能力，但如果遇到高濃度電脫鹽污水，經過一次旋液分離可能無法得到理想的分離效果，從而影響后續的生產流程。

針對以上三種問題，解決方法分別是，在外罐高、中、低三個位置分別設置溢流收油線，確保在各個液位都能正常的收油；在旋液分離器的分離罐二級污水提升泵處增加一個跨線，這樣就可以做到兩臺分離器的串聯運行，從而提高污水處理效果。

5 使用結論及相關建議

1）旋流分離器的除油效果較好，性能穩定，對于濃度不高的污水（如3 000mg/L以下）可以起到較好的除油效果，可以滿足原油電脫鹽裝置的污水處理工作要求，經過旋流器的污水可以直接排放到污水處理廠。

2）旋流分離技術再原油電脫鹽裝置污水處理時，能夠同時做到電脫鹽裝置的平穩運行，且其操作和后期維護都較為簡單。

3）在實際多次使用過程中發現，當三個及以上的電脫鹽裝置切水同時流進旋流器時，由于電脫鹽罐之間有壓力差等一系列原因，會對最終的分離效果產生一定的影響，因此使用三個及以上的電脫鹽罐，應該進行二次或者三次旋流分離。

6 結束語

旋流分離技術作為一種實用性高、成本低、回收能力強的分離技術，具備相當多的優點，只要能充分利用其特性，便能夠達到理想的分離效果。