塔顶冷凝水油含量成因与解决方案

在石油处理流程中，首要步骤是通过分馏将原油依据各组分的沸点差异切割为不同的直馏馏分。随后，根据终端产品的规格需求，进一步去除这些馏分中的非理想组分，或借助化学反应将其转化为所需物质，最终制取各类合格的石油制品。蒸馏作为最普遍且经济高效的分离方法，是炼油厂处理原料的第一道关键工序。

原油经过初步及常减压蒸馏后被分离为多种馏分。通常，塔顶生成的油气经冷凝后，于油水分离器内实现油、水、气三相分离。这部分冷凝污水因常含有较高浓度的硫化物，故被称为含硫污水，一般需经汽提工艺处理，转化为净化水供下游装置循环使用。然而，近年来，随着加工原油品质变差及种类增多，常减压装置塔顶冷凝水容易出现乳化并携带油分。这不仅导致轻质油品流失，更对后续工段造成显著冲击，主要影响体现在：

1. 气液平衡被破坏：油分作为表面活性物质，在汽提塔内强烈的汽水接触情况下，极易发生起泡现象，大量的泡沫使气液相的传质不能有效进行，增加了蒸汽消耗量，造成操作波动，降低塔的处理能力。

2. 塔盘与再沸器堵塞：乳化油成分复杂，污水中含油量高时，油分容易在塔盘和再沸器等关键部位积聚导致堵塞，这不仅影响装置的传质效率，还可能引发局部过热，降低设备的整体性能和使用寿命。

3. 副产品污染：汽提过程中，若酸性水含有烃类会产生黑硫磺，液氨带油影响产品质量。

随着原油品质日益下降，劣质重油中含有的天然表面活性剂（如沥青质、胶质、石油酸等），开采过程中投加的助剂（如烷基苯磺酸、脂肪醇聚氧乙烯醚等），以及常减压蒸馏时注入的缓蚀剂（如碱液），共同构成了阴离子表面活性剂体系。这些物质水化程度较低，可直接进入内亥姆霍兹层，取代水偶极层，在油滴表面发生特性吸附，降低油水界面张力。同时，油滴表面所携负电荷与阴离子表面活性剂形成斯特恩双电层，产生ζ电位。在较高水温下，扩散作用更为显著，斯特恩双电层增厚，ζ电位随之升高，油滴间的排斥力加大。此外，它们在油水界面形成定向吸附，构筑起稳定牢固的界面膜，阻止油滴碰撞时聚结。这正是常减压塔顶冷凝水中油包水型乳化液能稳定存在、长时间静置亦不分层、且含油量居高不下的主要原因。

为确保汽提工艺高效稳定运行，需在酸性水进入汽提塔前进行除油预处理，通常要求含油量低于50mg/L。目前，各厂采用的除油技术主要包括以下几种方案。

众多除油技术中，聚结分离技术因其突出优势备受青睐，其主要优点包括：

（1）占地面积小；

（2）设备费用低；

（3）不需要添加化学药剂，不会造成二次污染；

（4）能耗低，处理量大。

聚结除油法，又称粗粒化法，其原理是让含油污水流经填装有特殊聚结材料的装置。该技术利用油、水两相对聚结材料亲和力的差异，使污水中原本互不相溶的分散油滴和水颗粒分别聚集，从而增大其粒径。污水中的细微油滴被聚结材料截留，在其表面及缝隙处附着并逐渐融合成较大油膜或油滴，最终在浮力及水流作用下脱离材料表面，克服阻力，加速上浮，实现油水分离。

深圳科力迩科技有限公司在除油技术领域积累了丰富的实验研究及工业化应用经验。2021年，公司于中石油乍得炼厂的含硫污水预处理项目中，采用了“过滤+聚结除油”组合工艺，处理规模达20m³/h。在进水含油浓度约为500mg/L的条件下，出水含油浓度稳定低于15mg/L，除油效率超过97%。