電脫鹽污水處理設施在常壓裝置中的應用

劉發亮，龔 文，黃龍顯，周景山

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

電脫鹽單元是常壓蒸餾裝置中不可或缺的單元之一，電脫鹽單元的運行效果在很大程度上影響煉油生產裝置的長期、安全、穩定運行。原油電脫鹽的作用是脫除原油中的無機鹽和水，其方法是在電脫鹽罐中通過加入一定量的破乳劑和水，在一定溫度下使鹽溶解于水中，并在電場作用下使油水分離，從而達到原油脫鹽、脫水的目的。在此過程中原油攜帶的雜質或產生瀝青質在電脫鹽罐內沉降后隨水相排出。吸附原油和固體顆粒的污水發黑，不僅造成設備的腐蝕泄漏，增加檢修費用，而且電脫鹽外排水處理難度大，給下游水處理裝置造成生產壓力，產生較大的費用和能耗。新增的污水旋流除油除砂設施將從除砂和除油兩方面解決污水不達標的難題，確保外排污水的連續達標排放。

1 污水旋流除油除砂設施

污水旋流除油除砂設施主要由除砂器和除油器組成，主要工作原理為利用污水流經設備內部旋流管時，通過重力分離將污水中的固體顆粒及污油分離出來，從而實現除砂除油的目的[1]。影響旋流分離器分離性能的主要因素有進料流量、溢流比以及旋流分離器的壓差。在一定的流量范圍內，旋流分離器的分離效率隨進料流量的增加而增加，旋流分離器的壓力降隨溢流比的增加而增加。進料流量越大，壓力降越大[2]。通過旋流管計算可得到最適合的布置方式和形式。其中除砂器中旋流管為垂直布置，材質為氧化鋁陶瓷。除油器中旋流管為水平布置，材質為雙相鋼2205。含油污水型旋流分離器的分離性能通常用分離效率E 表示,其定義如下[3]：

式中：Cd-底流中的含油量；Ci-進料中的含油量。

除砂器和除油器增設在換熱器E120 污水（一、二、三級脫水總線）入口之前，去除污水中的固體顆粒和水中油。除砂器的污水出口作為除油器的入口，除油器的凈水出口進入換熱器E120，除油器的污油出口進入電脫鹽注水罐D109A。污水經過除砂器時，粒徑在11 μm 以上且密度在1 100 kg/m3的固體顆粒被收集在除砂器下方的泥沙收集罐中。污水經過除油器時，密度在950 kg/m3以下的各類油品和固體懸浮物連同一部分水從污油口連續排出。從除油器排出來的污油量不超過入口流量的3%，壓力約為0.2 MPa。污油進入現有的電脫鹽注水罐D109A 頂部，與電脫鹽注水混合后返回至電脫鹽罐。除油器凈水出口壓力為0.5 MPa，流量大約占污水入口流量的97%，含油量為20～50 mg/L，凈水相繼進入換熱器E120 和空冷器A104，然后出裝置到污水處理廠。

2 運行過程中出現的問題及解決措施

在常壓電脫鹽污水旋流除油除砂設施投用初期發現除油效果不明顯，處理后的污水COD 未達到設計要求小于1 500 mg/L 的目標。為了解決此項問題，通過優化電脫鹽除砂除油的工藝流程[4]，將除油器凈水至換熱器E120 的控制手閥由閘閥更換為截止閥，確保壓差的穩定。提高除油器的污水-凈水壓差，增強了污水進入除油器的分離效果。COD 由原來的2 000 mg/L 降低至最低1 100 mg/L，有了大幅的下降。

在穩定除油器出入口壓差的基礎上，優化電脫鹽污水旋流除油除砂設施的進料流量，調整除砂器旋流管及除油器旋流管的有效工作數量，增加了堵管的數量，增大了進入每根旋流管的流量，增強湍流程度和分離深度。確保進入污水旋流除油除砂設施的進料流量在最佳范圍，使進料流量與旋流分離器的處理能力匹配。在對污水旋流除油除砂設施改造過程中進行過三次旋流管調整。截至目前，除砂器旋流管由原來7 根減少為6 根，除油器旋流管由原來17 根減少為14根，污水COD 由2 110 mg/L 進一步降低至902 mg/L。除油效果明顯但不穩定，下一步將通過摸索工藝參數，對整體工藝參數優化并固化操作，使除砂除油的效果趨于穩定。

3 效果評價

電脫鹽污水旋流除油除砂設施投用前電脫鹽污水含油量均在300～400 mg/L，COD 含量在3 000～4 000 mg/L。自2022 年6 月常壓電脫鹽污水旋流除油除砂設施通過穩定除油器出入口壓差及調整進料流量等一系列措施對工藝流程進行優化調整后，目前出口污水含油量均在60 mg/L 以下，出口污水COD含量均在2 000 mg/L，污水含油量及COD 含量大幅下降。常壓電脫鹽污水固體顆粒物大幅度降低，降低了后續設備的沖刷腐蝕，腐蝕速率均在合格范圍內，腐蝕速率小于0.2 mm/a。減輕了后續污水廠的處理難度，節省了處理污水的費用，降低了裝置的能耗。常壓電脫鹽污水旋流除油除砂設施投用后，電脫鹽裝置運行穩定，無大的工藝波動，整體趨勢向好。

4 結語

通過增設常壓電脫鹽污水旋流除油除砂設施，減輕了后續污水廠的處理難度，節省了處理污水的費用，降低了裝置的能耗。減小了設備及管線的腐蝕速率，避免了污水堵塞換熱器管束造成非計劃停工的后果，保障了常壓裝置的安全平穩運行及長周期運行。下一步將通過摸索工藝參數，對整體工藝參數優化并固化操作，使常壓電脫鹽污水旋流除油除砂設施的效果趨于穩定。結合設備結構及運行原理對運行過程中出現的問題進行分析，使電脫鹽污水旋流除油除砂設施達到設計要求，各指標均穩定達到合格范圍。