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电脱盐污水处理新进展

  • 更新时间2021-03-13 10:47:29
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详细描述

电脱盐污水处理新进展

1引言

电脱盐装置是炼化厂不可或缺的装置之一,电脱盐装置的运行效果将在相当程度上影响炼油生产装置的长期、安全、稳定运行。原油电脱盐的作用是脱除原油中的无机盐和水,其方法是通过加入一定量的破乳剂和水,在一定温度下使盐溶解于水中,并在电场作用下使油水分离,从而达到原油脱盐、脱水的目的。随着国内外原油性质的劣化,现有电脱盐装置及工艺对原油脱后盐含量和污水中油含量指标的控制也越来越困难。[ ]电脱盐污水大约占炼油厂总污水量3%[ ],称电脱盐污水。

2处理难点

1) 电脱盐污水正常情况下含油类在200mg/L~10000mg/L,非正常情况下含油量可达10%以上(体积比)[ ],甚至高达50% ,冲击大。

2) 原油来源多源化,有国外的和国内的,国外的有:伊朗、沙特阿拉伯、俄罗斯、苏丹、利比亚、安哥拉等等国家或地区,国内的有:大庆油田、胜利油田、长庆油田、辽河油田、四川油田、塔里木油田、克拉玛依油田等等油田。

3) 原油多种多样,组分复杂,如原油:有轻质油、凝析油、重质油等;组分有烃类:烷烃、芳香烃、环烷烃、链烯烃等,非烃类:含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物、胶质和沥表质等等。

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、油品下降,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。

3传统处理技术

3.1重力分离

重力分离:利用油水两相的密度差及油和水的不相溶性进行分离。沉降分离在隔油池或大罐中进行,常见的有平流式(API)、平行板式(PPI)、波纹板式(CPI) 等型式。平流式隔油池的设计主要基于斯托克斯公式,由公式可求得一定表面积的隔油池所能除去的最小油珠粒径。隔油池水流状态对除油能力和效果也有很大影响,最好的水流状态是层流状态,它有利于油珠的上升和固相的沉降。根据以上理论,进而设计出了PPI式、CPI式、IPI式(斜板式)等更为高效隔油池。这几种型式的隔油池与API式相比较,占地面积相对省,去油能力、排油能力及安全程度等方面明显提高,因此已被广泛应用。[ ]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,从应用情况来看,大部分无法满足当前环保要求,经常导致污水处理厂进水含油超标,严重影响到污水处理厂达标排放和回用。

3.2水力旋流器

水力旋流器又称旋液分离器,是一种分离非均匀相混合物的多相分离设备,其结构通常是圆筒和圆锥的组合体。来料沿切线进入圆筒,在离心力的作用下,重组分旋转向下排出,轻组分下降到一定位置后随溢流从顶部排出,这样就完成了轻重组分的分离。[ ]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,含油大量细微悬浮颗粒,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

3.3聚结

聚结机理主要有两种,即润湿聚结与碰撞聚结。所谓润湿聚结,是在聚结材料表面液滴先进行润湿,后吸附的液滴会与先吸附的液滴发生碰撞聚结,液滴在聚结材料表面逐渐变大,通过不断重复的浸润、吸附、聚结和脱离过程,从而使得分散相慢慢从连续相中脱离出来最终实现油水分离。[ ]所谓碰撞聚结,即当液滴受到外部流体的接触作用和外力碰撞,在液滴相互碰撞过程中,液滴与液滴之间形成了一层很薄的薄膜。液滴聚结的合外力大于其与连续相之间的界面张力时,会发生液滴的聚结长大[ ]。聚结法处理的对象主要是含油污水中的分散油及非表面活性剂稳定的乳化油。[ ]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,但聚结机理尚未统一,对乳化严重的含油污水处理效果不佳。

3.4溶气气浮

气浮技术是在待处理水中通入大量的、高度分散的微气泡 ,使之作为载体与悬浮在水中的颗粒(油滴、SS或絮状物)粘附,形成整体密度小于水的浮体,依靠自然上浮力作用一起上浮到水面,形成浮渣而加以去除,以完成水中固体与固体、固体与液体、液体与液体分离的净水方法,气浮法最早开始应用于选矿工业。[ ]

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﹥5um

缺点:停留时间较长15~40mim,气泡直径5-100um均匀性一般,依靠刮渣机,机械式排渣。

4新技术

4.1高效聚结压力除油器

4.1.1介绍

高效聚结压力除油器是深圳科力迩科技有限公司通过综合应用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。

4.1.2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理论,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) 特殊设计冲沙系统,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。

4.2旋流溶气气浮

4.2.1介绍

旋流溶气气浮装置即CDFU(Cyclonic Dissolved Gas Flotation Unit),以下简称“CDFU”,为深圳科力迩科技有限公司专利产品。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。

4.2.2技术特点

1) 除油效率高:单级﹥90%,最小去除粒径≥0.3um,停留时间短(仅1~5分钟)

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

4.3应用情况

近年来有中石化沧州石化炼厂和中石油四川石化炼厂将深圳科力迩科技有限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深圳科力迩科技有限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150mg/L,抗冲击性能强。

5结束语

由于原油劣质化、油品下降,电脱盐污水冲击大、乳化严重,给电脱盐污水处理装置带来很大冲击。只有通过开发新的电脱盐污水处理工艺装置,选择最佳的工艺条件、应用高效的处理装置,才能处理好电脱盐污水。聚结压力除油器+旋流溶气气浮技术的成功应用,为电脱盐污水处理指出了新的方向,在将来的发展中一定能够得到广泛的应用。

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