污油泥處理（五項分離）現狀分析及研究對策

關俊,焦文超,郭曉丹

（中國石油化工股份有限公司西北油田分公司，新疆烏魯木齊 830046）

目前塔河油田針對含液量較高油泥處理采用的就是化學熱水洗工藝，但隨著設備設施運行時間的加長，流體油泥成分越來越復雜，該項處理工藝的弊端逐步凸顯出來。 本文通過對其設備設施、工藝技術進行分析，提出改進措施，以提高其產能，滿足生產需求。

1 建設情況

隨著塔河油田的不斷開發，含油污泥產生量也隨之增加；根據西北公司“十三五”開發規劃，塔河油田每年污油泥產生量將會按5%的速度遞增， 為了更好更快更加環保的處理污油泥，于2011 年5 月投產建成塔河油田污油泥處理站，主要承擔著塔河油田片區油氣勘探開發過程中產生的各類流體污油泥、固體污油泥的無害化處置任務[1]。一期工程自2011 年5 月15 日開始正式安裝油泥沙五項分離設備兩套，額定處理量100m3/d，10月份設備進入正常運行階段。 二期污油泥處理工程擴建項目在2012 年6 月11 日正式開工， 歷時100d 于10 月15 日完工。 新增加兩臺五項分離固體處理設備，設計處理能力在100m3/d。目前，污油泥處理站運行單位為濮陽天地人環保有限公司，同時該公司也是“五項分離處理技術”的研發單位。

2 工藝介紹

污油泥處理站現有油泥分離機4 臺、油水分離器4 臺、行吊2 臺，刮板輸送機1 套，固液分離裝置1 套。由于上料方式的不同，1、2 號油泥分離機既可對固體油泥進行無害化處置，也可對流體油泥進行無害化處置，3、4 號油泥分離機只能對流體油泥進行無害化處理。 泥沙五項分離設備主要采用熱化學水洗工藝技術，通過向污油泥中加入一定比例的熱水及化學藥劑，通過高速攪拌的破碎作用和化學藥劑的乳化及氧化作用，把原油從泥砂表面洗滌剝離下來， 達到清洗的目的，然后再經過破乳、絮凝、氣浮沉降等工藝和相關設備將污油泥分離成油、水、泥砂。 分離出的原油進行回收，清洗水回用，泥砂經過固液分離機分離。含油污泥經上述工藝處理后可達到資源化、無害化和減量化的目的。

污油泥進站后存放于污油泥接收池中 （流體，膠體，固體），污油泥接收池中的污油泥通過油泥輸送泵或刮板輸送機直接進入油泥分離機中，在80～95℃下分別加入混凝劑、絮凝劑，并通過熱水循環泵在油水分離箱與油泥分離機間構成液體循環系統， 在不斷循環的過程中將雜物、污油水、污泥水和砂石分離出來；分離出的污油水進入油水分離箱，其中污水通過熱水循環泵返回至油泥分離機循環利用，污油經管線自流至隔油池進行兩級沉降；分離出的污泥水進入泥水沉降池中，并通過固液分離裝置分離出泥餅和濾液水，其中泥餅經檢測合格（含油率≤2%）后接收于泥餅池，濾液水除一部分供油泥分離機補充用水外，多余污水進入廢液處理站進行處理[2]。

含油污泥水經固液分離裝置脫水后形成泥餅作為一般固體物填埋，分離出的污水進入五相分離機循環使用，作為蒸發補充水；洗出的砂粒就地鋪路利用；含油的塑料雜物可以通過裂解裝置制成汽柴油或經熱熔注塑機制成防水材料。

2.1 目前五項分離處理現場所使用的藥劑

2.1.1 絮凝劑主要是帶有正（負)電性的基團和水中帶有負(正）電性的難于分離的一些粒子或者顆粒相互靠近，降低其電勢，使其處于不穩定狀態，并利用其聚合性質使得這些顆粒集中，并通過物理或者化學方法分離出來。 通過添加混凝劑，可降低液態中的固相含量，通常添加比例為2%～5%。

2.1.2 一種能破壞乳狀液的表面活性劑， 破乳劑具有高效能的表面活性物質，可以使破乳劑能迅速地穿過乳狀液外相分散到油水界面上，替換或中和乳化劑，降低乳化水滴的界面張力和界面膜強度，使形成W/O 型乳狀液變得不穩定。 界面膜在外力作用下極易破裂，從而使乳狀液微粒內相的水突破界面膜進入外相， 從而使油水分離，通常添加比例為1%～3%。

3 現狀分析

根據目前污油泥站處理能力不足的情況， 環保工程管理部組織技術人員對站內工藝流程進行梳理，深挖問題根源，精準定位短板，現具體分析見表1。

表1 污油泥處理站歷年處理情況分析表

對污油泥處理站自建站以來生產數據情況進行分析，設備運行前五年（截至2015 年）運行效率為66%左右， 自2016 年開始運行效率下降到30%左右。 2016 年前主要處理物料未原三號暫存池內流體油泥，含水率高，同時處理量按交油量結算；2016 年后按實際處理污油泥量進行結算，處理原料主要為廢液接收池內油泥，在轉移至污油泥處理站前， 要經過嚴格的控水排液過程，原料含水率低。

3.1 接收池情況

接收池內原設計有加熱盤管，依托焚燒站蒸汽鍋爐產生余熱對油泥進行加熱，降低其粘稠的同時提前預熱，縮短了其“化學熱水洗”的過程，提高處理效率[3]。 2018 年4 月1 日焚燒站停產，蒸汽鍋爐停運，停止對加熱盤管供暖，另外加熱盤管為鋼制材料，接收池內介質酸堿度為3～5,存在腐蝕性，盤管已出現多處腐蝕穿孔，已無法使用。故此導致冬季施工期間原料溫度過低，延長了“化學熱水洗”時間，這也是制約站點處理量的原因之一。

3.2 油泥輸送泵及管線分析

現有油泥輸送泵型號為：100YW50-26，性能參數：Q=50m3/h，H=26m，N=7.5kw。 暫存在接收池內的流體油泥通過油泥泵進入輸送管線，管線為地埋水平設置，距油泥分離機30 余m，后經地面4.4m 立管管線進入處理料倉。 泵機揚程為26m，經過30m 平鋪管線，經過計算量程損失3m 左右，剩余揚程完全滿足送至高4.4m 處理倉內， 故油泥輸送泵效率滿足進料需求。

由于冬季氣溫影響，物料的粘度隨溫度的降低而增大， 根據設計原料溫度為20°C 較為適宜，對輸送能力有一定的影響。 現輸送管線為DN100， 根據設備使用說明書輸送能力為1.7m/s（以清水為標準）， 現場實際測試輸送2m3物料，時間約為7～10min， 經過換算實際輸送能力是0.6m/s，目前輸送能力滿足設備使用要求[4]。

3.3 燃燒器情況

天然氣點火器為風機鼓風式，現用羅茨風機（型號：SLW-80） 為加熱室提供氧氣， 其參數為：Q=3.69m3/min，N=4kW； 天 然 氣 管 線 壓 力 為0.4MPa,管徑為DN25，可以計算出Q=3.8m3/min。按1min 進行計算可得，加熱室內氧氣為3.69m3，天然氣2.3m3，體積比大致為“氧氣∶天然氣=3∶2”，而天然氣的最佳燃燒比為 “氧氣∶天然氣=10∶1”。天然氣氣量由手動閥門控制，無法精準控制進氣量，同時風機轉速恒定無法進行調整，導致燃燒室內氧氣與天然氣比例遠小于最佳燃燒比。 致使處理時間過長，處理量不高。

3.4 處理情況(見表2)

表2 不同量物料處理情況分析表

通過實驗與現場觀察，發現制約處理量的一個關鍵因素在于進料箱的庫容，單次進料量嚴重制約了處理能力的提升，就目前現場設備設施情況擴建進料箱是不符合實際情況的。 為探究進料量對實際生產情況的影響，通過增加1#爐單次進料量，處理完畢后時間變為3h，比原處理時間增長了近1h，間接導致每日處理頻次降低，從而導致每日實際處理總量增量微乎其微。

3.5 爐膛情況

分離機爐體是通過爐膛和煙管間接加熱方式進行加溫， 由于煙管材質為鋼制且使用年限較長，已出現多次煙管破損，無法提高火頭火力，降低了加熱效果。 內部材料為耐火磚和耐火水泥，經過對爐膛內檢維修，為了保護金屬爐腔及煙道，增加了耐火材料厚度，熱傳導效率降低，延長了加溫時間。

4 應對措施

4.1 降低物料粘度，縮短處理時間

1）使用瀝水劑的效率高，根據前期小樣實驗結果只需增加2%的藥劑即可達到降低粘稠度的效果，通過攪拌，提高反應速率；影響處理周期的主要因素在“加藥+熱洗循環”環節，針對現有加藥工藝反應時間長的問題， 以藥劑配方優化為切入點，對混凝劑、破乳劑進行篩選復配，在不影響處理效果的前提下， 減少藥劑反應時間。

2）接收池至上料管線中間增加一個過渡罐。先將原料轉至罐內， 在罐體外圍用電伴熱帶纏繞，預熱罐體內的油泥，提高“化學熱水洗”的起始溫度，縮短熱洗時間。

3）調整物料性質。 由于物料性質對處理量影響較大，對站內原有的固體油泥固相含量、含水率及含油率等參數進行檢測，并根據流體油泥的性質按比例加水攪拌，使其保持較好的流動性。同時，經機械攪拌可以使固體油泥細化，進一步增大了固體顆粒與藥劑接觸的表面積，提高了反應效率，縮短了化學熱水洗循環周期，提升了整體的處理能力。

4.2 針對目前天然氣燃燒未達到最佳燃燒比，建議將目前的燃燒器更換為自動控制燃燒器，根據爐內情況自動調節燃氣與空氣的比例，在重復加熱的前提下，起到節約能源的作用。

4.3 根據研發單位提供的《設備技術規格書》“設備（箱體）合理使用期限為8a”，設備已達到使用期限，建議對設備整體進行大修或引進先進設備工藝。

4.4 規范現場操作人員嚴格按照標準要求進行加藥調節，并做好藥劑使用臺賬；建立健全污油泥分類存放制度， 定期對處理區域內的污油泥性質進行檢測，并根據檢測結果及時調整處理工藝。