电脱盐切水除油中试报告.pdf

石化分公司电脱盐切水除油 中试报告 目录第一章 公司简介.-3-第二章 项目概述.-4-一、工艺现状及问题.-5-二、解决方案.-6-三、主体设备介绍.-7-1.主设备原理说明.-7-四、试验过程.-13-1.试验目的.-13-2.试验开展时间.-13-3.试验组织.-13-4.试验设备.-14-5.试验原料.-15-6.试验步骤.-15-7.试验数据记录.-15-8.试验结果.-18-9.设备反洗.-19-五、试验结论.-21-第三章、项目建议.-22-第一章 公司简介西安瑞蓝环保技术有限公司具有独立的法人资格，注册资金500万元。是目前国内领先 的油水分离系统及油田远控节能加热设备的设计者、供应商和服务商。公司主要致力于石油天然气开采的采出水和回注水的终端处理、气田凝析水的除油处 理、炼油化工厂单塔汽提和蒸汽冷凝水的含油水处理、湿法冶金的有色金属萃取有机相回收 等等现代化水处理技术。公司目前对新材料的开发及相应水处理技术装备的研究、成套撬装装备的生产制造和技 术服务也投入了大量的人力和财力。我公司生产的油水分离装置，以其除油精度高、自动化管理、运行能耗低、不加药、不 破乳、纯物理分离、占地面积小、投资少、回收率高等诸多优势，跃身于其他同类装置之上，目前已有包括中海油、中石油、延长石油，长庆油田，华北油田、陕西煤业化工、陕西有色 金属、中国黄金、中航集团、金川集团、包钢稀土、美国Flour集团等国内外知名企业采用 我公司的R-L系列除油装置，用于除油净化项目，年回收再利用率比以前高出数倍，为应 用企业创造了巨大的经济效益，也为国家的环保事业做出了巨大地贡献，受到业界的一致好 评。同时在油田管道解冻方面，针对北方油田冬季管道冻堵事故频发、严重影响原油正常生 产的问题，公司提出了“无源电磁解冻”，研究开发了多款电磁感应加热设备。利用电磁波 的高穿透性、高热效率等特点，解决了输油管线、抽油机井口、注水井井口、钻杆冻堵等实 际问题，提高了原油集输效率，降低了加热装置的能源消耗，为各大油田稳定的产量、节能 减排做出了重大贡献。该产品具备解堵速度快、便于携带、使用安全无火花等特点，获得用 户的一致好评。多年来公司出色的产品表现，优质的配套服务以及良好的商业信誉，让我们在市场中赢 得了良好的声誉，并逐渐引起广大海外客户的关注。我们始终坚信“最好的产品不仅仅是技术的先进，更重要的是能够解决客户生产的实际 问题”，不断在用户的生产现场探寻最佳的解决方案，持续贴近现场工作人员优化产品设计，坚持做连接新技术与用户生产实际的桥梁。“不断研发，不断创造”是瑞蓝人永久的信念!第二章 项目概述目前，石化有两大系列8套主要生产装置。一是以加工塔河重质原油为主的沥青生产 装置，年生产能力70万吨；二是加工长庆轻质原油为主的燃料油生产装置。主要产品有沥 青系列产品、汽油、柴油、液化石油气、丙烯等。沥青系列产品主要有70A、90A、110 A.SBR改性沥青等，沥青产品质量、品种、产销量不断实现新的突破，成为全国沥青生产十大 企业之一。石化电脱盐装置采用加药破乳的传统工艺，因进疆车辆紧张，原油运输不畅，原油进 厂后在原料罐中沉降时间很短，或因工况不佳，原油中的水分，杂质等没有充分的时间沉降,进入电脱盐装置加药破乳效果不好，电脱盐切水经常含油量大，甚至达到10%以上，无法进 入污水处理系统，只能回到电脱盐，恶性循环。平均每月有10天左右电脱盐切水含油量在 6%10%之间，甚至出现过50%的含油情况出现。另外塔河重质原油粘度大，密度大，低温情况下流动性不好。若用过滤设备需考虑粘 度大易堵塞的问题。切水的污染物主要是大量重质油和少量悬浮物，切水现状如图1所示。图一：电脱盐出水水质含油量较高时可达百分之十以上，且油粘度大，常温状态下流动性差电脱盐切水含油较大，一般在几千ppm一、工艺现状及问题石化现有电脱盐黑液处理工艺为简单的加药处理后，直接进入生化处理站；工艺流程图如下所示:加药浮油回炼石化现有的电脱盐黑液处理过程中，由于水中含有乳化油，原有的气浮加药工艺，加 药周期、加药量、药剂在水中分散效果等都会影响出水含油，导致出水含油出现比较大的波 动，给后续生物处理工段增加压力。且采用气浮加药工艺，设备的运行成本较高。二、解决方案本项目废水主要含石油类、特别是乳化油，悬浮物，硫化物，氨氮等，废水的污染物 浓度高且密度大，与水密度接近。根据废水的特点及排放要求，中试确定采用缓冲罐+快速 过滤器+高精度油水分离器的工艺进行除油和除悬浮物的处理。装置来水5.6m缓冲罐|隔膜泵一 f 快速过滤器-0.bn?反冲收集罐反冲水油水分离器.A0.5n）3储油罐出水 外排处理工艺流程示意图工艺流程说明根据本项目的进出水水质参数及特征，为达到处理要求，本工艺来水进入缓冲罐（均和 水质水量，并尽量去除浮油），再由隔膜泵打入快速过滤器（除悬浮物、杂质），使出水SSV10mg/Lo经过去除悬浮物、杂质的含乳化油(少量浮油)废水进入高精度油水分离器，油水分离后由分离器顶端手动排油，废水经过除油后出水完成处理过程。三、主体设备介绍1.主设备原理说明(1)KGOL系列快速过滤器含油污水快速过滤器使用了特殊的结构设计配合使用一种新型的过滤材料一一采用亲水疏油纤维滤料为过滤材料，其特点是：在一定的滤速下，含油悬浮物和部分油可以通过材料表面亲汕疏水的特性被截留；而在较高的水流速度下，含油悬浮物和部分油可以脱离材料表面，从而达到反冲洗的效果。运转时需过滤的含油污水流入压紧的滤料，经滤料过滤后,由水收集器流出，完成过滤程序；当滤料截留物质增多，水头损失加大时，需要反冲洗，反冲水从水收集器流入松散的滤料，清洗滤料后流出。在反冲过程中，反冲水来自于其自身其它过滤单元的过滤出水，本身不必设反冲水池及反冲泵，同时不必停机，过滤过程照常进行。单体过滤单元:每个单体为一个过滤单元,使用了特殊的结构设计配合使用一种新型的过滤材料，工作时汽缸将过滤材料压紧，原水通过水泵泵入压紧的滤料，经滤料过滤后，由水收集器流出，完成过滤程序。当滤料截留物质增多，水头损失加大时，需要反冲洗。反冲洗时，汽缸将滤料松开，反冲水从水收集器流入松散的滤料，清洗滤料后流出。反冲洗流-1助赫杰程由过滤阻力自动控制，当阻力达到设定值时，反冲洗程序启动。整体过滤单元:每单个过滤单元只是整体过滤器的一个组成部分，一个整体最少由三个单体联合组成,才能实现过滤的全部功能。在正常过滤时，滤料被压紧，水被过滤。当滤料截留物质增多时，水头损失增加，进、出水压力达到某一个差值时，压差开关给 PLC一个信号，PLC执行反冲洗程序。在反冲洗过程中，反冲洗水来自其他过滤单元的过滤 水，所以不需要反冲泵及反冲水池，不必停机，设备过滤程序照常进行。含油污水快速过滤器性能特点滤速高（滤速20m/h以上），适合大水量处理使用。过滤精度高，可以达到2-5nm,可以满足大水量高精度过滤的要求。在线自动控制反冲，在反冲过程中，利用气动控制阀和压力差来控制出水和反冲水的分 配；反冲水来自于其它过滤单元的过滤出水，不必设反冲水池及反冲泵，同时不必停机，过 滤过程照常进行，且反冲用水量极少。使用特殊的结构设计，使得同一体积的过滤单元有更大的过滤面积；周期产水量大，周 期产水量可达360700m3/m2o采用亲水疏油纤维滤料为过滤材料，油污不会黏附在滤料上，反冲时油污极易脱除。采 用特殊的集水式设计水收集器；截污量大，截污量可达4.59.4kg/m2。采用气压机构来控制滤料的压缩和疏松，以达到高精度的过滤和良好的反冲效果。由于 滤料采用机械压实，所以不存在反冲洗后初期过滤精度降低的问题；反冲洗水量少，约占过 滤水量的2%左右。全系统有机的结合,用压差控制器及PLC来实现全自动控制,包括对于反冲需要的识别；采用单元模块化设计，使其可以根据实际要求任意组合，设备占地面积很小；我公司快速过滤器的技术优势表一：几种除油、SS方法的比较项目砂滤气浮旋流器核桃壳KGOL含油污水 过滤器工作原理筛分微气泡聚集在油 滴悬浮物表面上 浮比重差吸附，筛分吸附，筛分处理精度出水含油：30mg/L以上,出 水含悬浮物：5-10mg/L出水含油：30mg/L以上,出 水含悬浮物 10-20mg/L出水含油：30mg/L以上,出 水含悬浮物10-30mg/L出水含油：15-30mg/L 以上，出水含悬浮物10-20mg/L出水含油：15mg/L以下，出 水含悬浮物 5mg/L以下反冲洗频率反洗频率高，压 力损失大，相对 过滤面积小定期底部排泥，上部连续排油泥反洗频率低反洗频率适中反洗频率较低，相对过滤面积 大，截污能力强工作能耗工作压力中等溶气系统能耗高工作能耗很高工作压力中等工作压力偏低是否使用药剂砂被油包裹后，很难反冲洗干 净，反冲洗需要使用破乳剂使用破乳剂反冲洗再生需要 使用药剂不需要药剂使用药剂设备自动化程度设备可以实现全 自动设备自动化程度 低设备自动化程度 中等设备自动化程度 中等设备可以全自动 连续运行设备稳定性设备稳定性差，油容易穿透，阻 力上升快设备工作稳定性 差，受溶气系统 和破乳效果影响 大密度差越小越难 分离，分离时受 流速影响大核桃壳易破碎流 失，影响处理效 果稳定性好，反冲 洗效果好滤料使用寿命使用寿命短释放器容易堵 塞，寿命中等使用寿命长使用寿命中等使用寿命长辅助设备需要配备反冲洗 水池和反冲洗水 泵需要配置顶部刮 泥机无需要反冲洗泵和 反冲洗水池无需反冲洗泵和 反冲洗水池，设 备连续运行（2）RLGOS系列高精度油水分离器RLGOS系列双向流表面聚合式高精度油水分离器，其技术原理是粗粒化原理中润湿凝结 原理。RLGOS系列高精度油水分离器利用水和油对所选用的粗粒化材料的微表面的润湿角和 表面张力不同，使微小的油颗粒可以在材料的表面聚合长大后脱离其表面上浮，从而实现分 离目的。基本的工作原理是根据StokeS Law斯托克斯定律：Vt=（g/18n）（p 水-p 油）Dp2其中：Vt-油颗粒上升速度g-重力加速度口一水液的重力粘度系数p水一水的密度 油颗粒的直径、密度、粘度系数p油一油的密度Dp油颗粒的直径当水温一定时，上式可简化为：Vt=K Dp2,即油颗粒在水溶液中上升的速度与汕颗粒的粒径平方成正比，油粒聚集的直径越大，其上升分离的速度就越快，这是油水分离方法的主要途径。因此，只要增大油滴粒径，就能使油滴与水快速的分离，我公司自行研制开发的产品,是利用水和油对所选用的特殊材料微表面润湿角和表面张力不同，使微小的油颗粒可以在材 料的表面聚合长大后脱离其表面上浮，从而实现分离的目的。汕颗粒和水颗粒聚结分离原理图:注：根据润湿聚结分离原理可知，固体材料对液体有着不同的润湿度，两相在接触面体现出 不同的润湿角，当液体中的两相在同一表面润湿角之差大于70度时(a-B 70),两相可 以分离。亲油疏水的材料的表面，油滴被大量吸引，得以粗粒化。设备运行原理图：由于使用了特殊的结构设计并配合专利技术的表面聚合材料，运行时油水混合液体从“进水管进入第一处理室”，在压力作用下，油水混合液有穿透分离介质的趋势，但由于分 离介质本身的特殊性质,不含油颗粒的水很容易就穿透分离介质,进而通过布水管道到达“第 二处理室”，而油颗粒由于在介质表面的表面张力和水的表面张力差别很大，从而和水分开 在表面聚集长大，直到有足够的浮力上升分离，上浮到处理室顶部的集油器中。进入到“第 二处理室，中的液体还含有少量的油颗粒，分离过程与“第一处理室”一样，经过“第二处理处 理室”分离介质的水从“出水管排出。整个过程无需添加任何药剂，也不需动力，采用纯物 理方式完成分离的全过程。我公司高精度油水分离装置的技术优势表二：几种除油方法的比较分项气浮或波纹板除油树脂式油水分离器活性炭吸附除油高精度油水分离器原理通过微气泡的表面 张力吸附或通过自 然分离等常规物理 方法分离萃取剂树脂表面吸附聚结 或树脂内孔吸附活性炭表面吸附在改性亲油疏水材料表面润湿聚结油滴油水分离介质微气泡或自然分离树脂活性炭改性纤维最高处理精度30mg/L1 mg/L5 mg/L0.5 mg/L使用周期检修及维护困难需定期再生树脂或 更换树脂，周期短。活性炭再生困难，需定期更换材料。滤芯使用寿命较长，纯物理 性能。进水水质要求进水含油500mg/L进水含油100mg/L进水含油50mg/L进水含油5000mg/L稳定性对来水含油波动适应能力差对来水含油波动适应能力较差对来水含油波动 适应能力较差，并 且对进水含油有 要求，高的进水含 油对活性炭吸附 效率影响较大。对来水含油波动适应能力强占地面值大较大较大小经济效益分离油会有大量随 气泡上浮的其他杂 质，以表面油渣的 形式存在，需进一 步处理后才能回 用。无法再生回收用油。无法再生回收用油。分离油含水率及其他杂质 低，经过简单处理后回用或 可直接回用。投资费用初投资低，运行需初投资较低，运行初投资较低，运行初投资高，运行费用极低，严格控制微气泡，难度大，费用高。过程中需要用酸或 碱再生树脂，运行 费用高，管理困难，且有二次污染。中需要定期再生 或更换活性炭，管 理困难，运行成本 高。从长远投资及整体经济效 益来看，是最优选择。含油污水快速过滤器性能特点无需加药预处理，可实现直接达标。分离速度快：表面水力负荷可达10n?/m2*h,是一般重力分离的十倍。分离精度高：可高精度分离油水混合物，分离精度可达到O.5mg/L（可根据客户要求设计 更高精度款型）。体积小，无须工程施工，可移动工作。自动运行，操作简单，维护方便，运行可靠。无需动力和添加化学助剂。四、试验过程1.试验目的1）验证大罐自然沉降+润湿聚结油水分离技术对电脱盐黑液的处理效果。2）验证润湿聚结除油装置针对石化电脱盐出水油水分离过程中的处理精度以及除油 率。3）探索润湿聚结除油装置在超出额定状态下针对石化电脱盐出水的设备耐冲击力。4）探索大罐沉降的最佳沉降时间、润湿聚结设备对含塔河重油废水的进水要求。2.试验开展时间2014年2月18日3月15日3.试验组织西安瑞兰环保技术有限公司负责试验设备的安装和调试；试验数据的采集和分析，负责试验数据的化验和试验设备的维护。4.试验设备此次试验油水分离装置的整体占地尺寸为2200X900X 1400mm（长义宽义高）；设备净 重约为300Kg,运行过程中满载的重量约为500Kg。电脱盐切水除油装置由三个部分组成，分别是三个罐体构成的快速过滤器和两级油水分离器装置；管道、阀门装置以及气动隔膜泵 构成。（如下所示）图二：中试试验设备图三5.6m3缓冲罐及0.5m3观察罐5.试验原料根据石化电脱盐生产工艺，试验原料的取样点设立在电脱盐出水管路，电脱盐切水为原料。流程如下：图四：中试试验流程6.试验步骤1）运送润湿聚结除油装置至西安石化常减压车间；2）连接管道、缓冲罐、观察罐、润湿聚结设备；3）安装进、出水管道；4）开启气动隔膜泵打入自来水，浸泡设备滤芯24h；5）打入电脱盐出水，控制进液流量为0.5m3/h；6）观察并缓冲罐出水含油量，油水分离器出水水质情况；测定电脱盐出水，缓冲罐出水和 油水分离器出水温度；7）稳定进水流量为lm3/h,前期每天取缓冲罐出液和油水分离器出液样1次分析油含量；后期每天取缓冲罐出液和油水分离器出液样两次分析含油量；8）运行设备一段时间后打开放油阀，观察集油量，如果油量淹没观察透镜，则分别收集回 收油，测量体积，并记录；9）调整进液流量，并按照步骤6-8进行。7.试验数据记录表三：中试试验原始数据记录日期时间 h流量 m3/h温度运行压力Mpa缓冲时间h当日累积流量3 m备注电脱出水缓冲出水装置出水过滤器进口油水分离器进口03-098:4514221170.020.0417303-108:3717450400.020.04195设备停机2小时03-118:5016035210.020.0417903-128:3018450400.010.03155缓冲罐无法补水03-138:4017647380.020.03143设备停机03-148:4718251400.020.0414903-158:3218956430.020.03138注：设备共计运行42小时，累积处理水量42立方米；运行中停机三次，设备反冲洗一次;由于第一和第二虑室油量少，未进行放油作业。图4 一级油水分离器集油杯二级油水分离器集油杯图五：设备进出水对比油水分离器出水缓冲罐出水电脱盐出水电脱盐出水 缓冲罐出水 油水分离器出水8.试验结果表四：石化电脱盐切水石油类含量（数据不可信）日期03-1003-1103-1203-1303-1403-15下午上午下午下午石油类 含量（mg/l）26.158.517.2328.111.9611.019.8616.22（我们分析此数据不可靠，目测含油在几千ppm）油含量变化曲线如下:3月10日 3月11日 3月12日 3月13日 3月14日 3月15日表五：缓冲罐出水、设备出水石油类含量日期03-1003-1103-1203-1303-1403-15上午下午上午下午缓冲罐出水石油 类含量(mg/l)26.15115.5467.1939.48112.7330.27243.228.1%油水分离器出水 石油类含量(mg/l)1.363.496.023.487.977.078.363.5设备除油效率(%)94.896.9898.7191.1893.9376.6496.5699.92油含量变化曲线及除油效率曲线如下:注：由上图可知在来水含油波动较大的情况下，经润湿聚结设备处理后，出水含油变化很小，且除油效率都在90%以上(76.64%是因为取样时，取样瓶中原本含油所影响)，出水含油保 证在10mg/L以下。9.设备反洗由于塔河重油粘度大，对润湿聚结设备的过滤器造成一定的不利影响。为了使过滤器正 常工作，需要对过滤器进行反洗作业。图六污染的纤维球和反洗效果污染的纤维球热水反洗反洗出水 反洗出水反洗出水柴油反洗热水对纤维球反洗效果一般，因塔河重油粘度太大，但是存在反洗不彻底的问题。因此尝试用柴油反洗，反洗效果较好。热水反洗之后部分原油进入水中，柴油反洗之后原油全部进入柴油之中。五、试验结论1、石化电脱盐切水油含量处于不稳定波动之中。2、在电脱盐切水油含量波动比较大的情况下，通过缓冲罐的缓冲使进入润湿聚结设备 的来水含油量较为稳定，油水分离器的出水含油相对稳定。3、石化电脱盐切水经缓冲罐去除浮油后再进入润湿聚结设备，最终出水油含量降低至 10mg/L 以下。4、在油水分离过程中的处理精度会随着进液油含量变化而变化。5、在保证来水缓冲时间的前提下，润湿聚结设备可以连续运行且设备反洗频率相对较 低。6、设备处理精度高，对石油类去除效果很好。7、由于塔河重油粘度在常温下很大，设备反洗效果较差。后期项目需考虑反洗方式，建议热水+油洗对设备反洗。反洗热水进入前部沉降罐，反洗出油进入原油罐。第三章、项目建议工、润湿聚结设备对石化塔河重油电脱盐切水除油效果表现优秀，出水小于5mg/Lo2、中试存在来水含油不稳定，进设备含油要求严格，必须将浮油前 期去除，剩余乳化油和分散油交给润湿聚结设备处理。3、润湿聚结设备主要是过滤器对原油阻挡分离，过滤器出水可达到 业主出水要求。4、润湿聚结设备作为精细油水分离设备，主要分离电脱盐切水中的 乳化油和分散油，使出水稳定达标。5、润湿聚结设备之前建议采用沉降罐除浮油，沉降时间应大于10 小时。6、因塔河重油粘度大，过滤器纤维球易污染，反洗宜采用80以上 热水，反洗出水进入沉降罐。7、过滤器纤维球需采用油洗再生。反洗出油进入原料罐再次沉降和 利用。