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膜强化传质技术在劣质污油的应用

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摘要:中海油惠州石化有限公司采用膜强化传质新技术,建成了国内首套42kt/a劣质污油和电脱盐黑水净化处理工业装置,首次实现了膜强化传质技术在污油和电脱盐黑水净化处理领域中的工业应用。通过该工业装置,成功处理了炼油厂长期存储的高水含量和固含量劣质污油和电脱盐黑水,并将回收的污油全部回炼。监测数据结果表明,污油净化处理效果良好,装置运行平稳。净化后污油中水质量分数小于3.0%,固含量小于2.0%(质量分数),满足掺炼原油进电脱盐单元的要求。对比污油净化处理前后的外观和微观形貌变化可以看出,净化后污油色泽均一,无明显油固水胶团,污油原料中水和固渣得到了有效地脱除。另外,装置外排水中油质量浓度小于300mg/L,满足进入炼油厂污水处理系统的要求。

关键词:膜强化传质;劣质污油;电脱盐黑水;离心脱固

在原油炼制过程中会产生大量的含油污水,通常需经过隔油、浮选、聚结等工艺进行污油回收处理[12]。目前,国内外污油净化处理普遍采用固—液分离技术和静态加热沉降分离技术。前者的优点是可以实现油、水、泥的三相分离,缺点是回收的污油仍带有大量的乳化水和小颗粒机械杂质;后者的优点是工艺简单,容易实现,缺点是回收周期长(一般需沉降150h以上),蒸汽耗量大,回收的污油中含有较多的水和絮状有机污泥,不利于回收油重新回炼[3]。由于回收的污油水含量和固含量较高,性质复杂,乳化严重,除油组分外,还含有泥沙、有机污泥、表面活性物质以及大量的水等[4],因此无法实现回炼,只能长期存储,给生产带来安全隐患。中海油惠州石化有限公司(惠州石化)污水处理场近几年回收储存各类劣质污油约30kt,由于回收的污油胶质、沥青质含量高,乳化能力强,老化程度严重,特别是污油中细微颗粒杂质含量高,按照常规掺炼到电脱盐、焦化以及催化等装置的处理方法[56],对装置的正常运行均会造成不良影响,主要表现在以下几方面:①掺炼到原油中会使电脱盐单元排水频繁“发黑”,导致含油污水无法及时处理,形成恶性循环;②掺炼到焦化装置会产生汽蚀、冲刷及酸腐蚀等问题,出现热电偶套管减薄、穿孔,此外金属离子及灰分对加热炉炉管形成结焦“内核”,会加速炉管结焦;③掺炼到催化裂化装置一方面容易导致催化再生器烧焦效果变差且形成尾燃,再生器稀相温度升高,严重影响催化再生器内旋风分离器、挂件以及烟机的安全运行,另一方面污油中碱氮和金属离子含量高,会导致催化剂活性变差,影响催化产品分布,且污油带水容易导致催化剂破损。如果这部分污油得不到及时、有效处理,一方面影响到炼油厂原油加工生产的后路畅通问题,另一方面存在安全隐患和环保风险。为解决劣质污油和电脱盐黑水回炼的难题,惠州石化引进某公司自主开发的污油膜强化传质处理成套工艺技术,建设了一套42kt/a劣质污油和电脱盐黑水净化处理工业装置。结果表明,工业装置运行安全、稳定,处理后污油水质量分数小于3.0%,固含量小于2.0%(质量分数,下同),满足掺炼原油进电脱盐单元的要求,外排水中油质量浓度小于300mg/L,大幅降低了污水处理成本。

1概况

劣质污油膜传质净化处理装置于2017年6月14日开工建设,2017年8月4日建成,2017年8月11日进料试运行。装置规模为42kt/a,操作弹性为60%~110%,年开工时数8400h,装置主要由高效两相分离单元、膜强化传质处理单元和污水深度净化处理单元3部分组成,占地面积228m2,以污水处理厂收集的劣质污油和电脱盐黑水为原料,经过两相分离器脱固,膜强化传质破乳与高效油水分离器脱水、脱固后达到污油回炼的要求。

2技术原理

膜强化传质净化处理技术以国内某公司自主开发的膜接触反应器为核心,在较高温度条件下,结合配套的助剂,污油与注水在膜接触器内充分接触传质,将污油中的水及固相充分转移到水相,然后进入高效油水分离器中进行油水分离。分离后的油相即为脱水、脱固后的合格油品。含有少量油和固体杂质的切水经进一步脱固和除油后直接外排。

3工业应用情况

3.1污油原料性质污油性质波动大,密度、黏度大,且酸值较高,水含量高。污油原料性质见表1。

3.2工艺流程污油从污油储罐来,注入一定量的调质剂和絮凝剂后进入离心机进行固液初步分离,脱除污油中大颗粒机械杂质,固体废料直接装桶出装置,液相进入原料缓冲罐,作为膜接触器的进料。原料缓冲罐中的液相由原料泵输送至膜处理单元。原料用蒸汽换热至120~140℃后进入膜接触器,与注水在膜接触器内充分接触传质,然后进入油水分离器进行油水分离。分离后上层得到合格的油品出装置,下层的水相经除油器进一步除油和离心机脱固后外排。工艺流程见图1。

3.3操作条件表2给出了工业装置的主要操作条件。

3.4应用效果3.4.1离心脱固效果离心脱固采用进口卧式离心机,在污油原料温度55~65℃条件下,污油固含量由之前的5.4%~11.6%降至脱固后的1.3%~3.2%,脱出的泥饼水质量分数78%~81%,净化污油满足回炼要求,脱出的泥饼可以外委有资质的公司焚烧处理。3.4.2处理后污油装置开始进料后调试期为20d,图2为污油原料经过离心分离和两级膜传质处理后,污油中水含量和固含量的跟踪监测数据。从图2可以看出,通过该装置进行处理后,正常生产期油相中水质量分数和固含量分别小于3.0%和2.0%,达到污油回炼要求,且装置运行平稳。图3对比了污油净化处理前后的外观和微观形貌变化,从图中可以看出污油净化处理后转变为均一稳定的油相。为更清晰表明污油性质变化,通过显微镜,依次对净化前后的污油进行了成像分析。右上图A和左下图B为放大48倍污油原料和离心后污油的显微镜照片,可明显看出油中含有大量水分,污油中形成稳定的油固水胶团。右下图C为净化处理后污油的显微镜照片,净化处理后获得的油品色泽均一,水和固体得到了有效脱除。3.4.3外排水油含量外排水中油含量变化见图4。从图4可以看出,外排水均一稳定,没有可见油层。跟踪分析排水中油含量,两个月内均小于300mg/L(图4),外排水可直接进入污水处理场污水池,且不影响正常的污水处理。

4结论

采用污油膜强化传质净化处理成套新技术处理劣质污油,处理后污油水质量分数小于3.0%,固含量小于2.0%,可直接掺入原油进电脱盐单元,外排污水油含量小于300mg/L,且装置运行平稳,成功实现了炼油厂重质、劣质污油处理的清洁化、资源化和减量化,具有良好的经济效益、环保效益和社会效益。

参考文献

[1]邹启贤,陆正禹.油田废水处理综述[J].工业水处理,2001,21(8):1.

[2]任满年,董力军.炼油厂重污油回收方法的研究[J].石油炼制与化工,2006,37(1):47.

[3]孙绪博,韩霁昌.炼油废水处理系统污油的来源及处理技术[J].石化技术,2016,23(10):44.

[4]王波,黄华,佘喜春.国内外污油脱水技术新进展[J].广东化工,2015,42(4):54.

[5]刘英斌,佘浩滨,花飞,等.惠州炼化轻污油系统存在问题与优化[J].中外能源,2013,18(12):80.

[6]吴振华,郭辉,张强.炼油厂重污油回炼技术探讨[J].石油化工安全环保技术,2017,33(1):56.

作者:徐辉军 单位:中海油惠州石化有限公司

炼油技术与工程杂志责任编辑:张雨    阅读:人次
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