污油泥处理（五项分离）现状分析及研究对策

关俊,焦文超,郭晓丹

（中国石油化工股份有限公司西北油田分公司，新疆乌鲁木齐 830046）

目前塔河油田针对含液量较高油泥处理采用的就是化学热水洗工艺，但随着设备设施运行时间的加长，流体油泥成分越来越复杂，该项处理工艺的弊端逐步凸显出来。 本文通过对其设备设施、工艺技术进行分析，提出改进措施，以提高其产能，满足生产需求。

1 建设情况

随着塔河油田的不断开发，含油污泥产生量也随之增加；根据西北公司“十三五”开发规划，塔河油田每年污油泥产生量将会按5%的速度递增， 为了更好更快更加环保的处理污油泥，于2011 年5 月投产建成塔河油田污油泥处理站，主要承担着塔河油田片区油气勘探开发过程中产生的各类流体污油泥、固体污油泥的无害化处置任务[1]。一期工程自2011 年5 月15 日开始正式安装油泥沙五项分离设备两套，额定处理量100m3/d，10月份设备进入正常运行阶段。 二期污油泥处理工程扩建项目在2012 年6 月11 日正式开工， 历时100d 于10 月15 日完工。 新增加两台五项分离固体处理设备，设计处理能力在100m3/d。目前，污油泥处理站运行单位为濮阳天地人环保有限公司，同时该公司也是“五项分离处理技术”的研发单位。

2 工艺介绍

污油泥处理站现有油泥分离机4 台、油水分离器4 台、行吊2 台，刮板输送机1 套，固液分离装置1 套。由于上料方式的不同，1、2 号油泥分离机既可对固体油泥进行无害化处置，也可对流体油泥进行无害化处置，3、4 号油泥分离机只能对流体油泥进行无害化处理。 泥沙五项分离设备主要采用热化学水洗工艺技术，通过向污油泥中加入一定比例的热水及化学药剂，通过高速搅拌的破碎作用和化学药剂的乳化及氧化作用，把原油从泥砂表面洗涤剥离下来， 达到清洗的目的，然后再经过破乳、絮凝、气浮沉降等工艺和相关设备将污油泥分离成油、水、泥砂。 分离出的原油进行回收，清洗水回用，泥砂经过固液分离机分离。含油污泥经上述工艺处理后可达到资源化、无害化和减量化的目的。

污油泥进站后存放于污油泥接收池中 （流体，胶体，固体），污油泥接收池中的污油泥通过油泥输送泵或刮板输送机直接进入油泥分离机中，在80～95℃下分别加入混凝剂、絮凝剂，并通过热水循环泵在油水分离箱与油泥分离机间构成液体循环系统， 在不断循环的过程中将杂物、污油水、污泥水和砂石分离出来；分离出的污油水进入油水分离箱，其中污水通过热水循环泵返回至油泥分离机循环利用，污油经管线自流至隔油池进行两级沉降；分离出的污泥水进入泥水沉降池中，并通过固液分离装置分离出泥饼和滤液水，其中泥饼经检测合格（含油率≤2%）后接收于泥饼池，滤液水除一部分供油泥分离机补充用水外，多余污水进入废液处理站进行处理[2]。

含油污泥水经固液分离装置脱水后形成泥饼作为一般固体物填埋，分离出的污水进入五相分离机循环使用，作为蒸发补充水；洗出的砂粒就地铺路利用；含油的塑料杂物可以通过裂解装置制成汽柴油或经热熔注塑机制成防水材料。

2.1 目前五项分离处理现场所使用的药剂

2.1.1 絮凝剂主要是带有正（负)电性的基团和水中带有负(正）电性的难于分离的一些粒子或者颗粒相互靠近，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒集中，并通过物理或者化学方法分离出来。 通过添加混凝剂，可降低液态中的固相含量，通常添加比例为2%～5%。

2.1.2 一种能破坏乳状液的表面活性剂， 破乳剂具有高效能的表面活性物质，可以使破乳剂能迅速地穿过乳状液外相分散到油水界面上，替换或中和乳化剂，降低乳化水滴的界面张力和界面膜强度，使形成W/O 型乳状液变得不稳定。 界面膜在外力作用下极易破裂，从而使乳状液微粒内相的水突破界面膜进入外相， 从而使油水分离，通常添加比例为1%～3%。

3 现状分析

根据目前污油泥站处理能力不足的情况， 环保工程管理部组织技术人员对站内工艺流程进行梳理，深挖问题根源，精准定位短板，现具体分析见表1。

表1 污油泥处理站历年处理情况分析表

对污油泥处理站自建站以来生产数据情况进行分析，设备运行前五年（截至2015 年）运行效率为66%左右， 自2016 年开始运行效率下降到30%左右。 2016 年前主要处理物料未原三号暂存池内流体油泥，含水率高，同时处理量按交油量结算；2016 年后按实际处理污油泥量进行结算，处理原料主要为废液接收池内油泥，在转移至污油泥处理站前， 要经过严格的控水排液过程，原料含水率低。

3.1 接收池情况

接收池内原设计有加热盘管，依托焚烧站蒸汽锅炉产生余热对油泥进行加热，降低其粘稠的同时提前预热，缩短了其“化学热水洗”的过程，提高处理效率[3]。 2018 年4 月1 日焚烧站停产，蒸汽锅炉停运，停止对加热盘管供暖，另外加热盘管为钢制材料，接收池内介质酸碱度为3～5,存在腐蚀性，盘管已出现多处腐蚀穿孔，已无法使用。故此导致冬季施工期间原料温度过低，延长了“化学热水洗”时间，这也是制约站点处理量的原因之一。

3.2 油泥输送泵及管线分析

现有油泥输送泵型号为：100YW50-26，性能参数：Q=50m3/h，H=26m，N=7.5kw。 暂存在接收池内的流体油泥通过油泥泵进入输送管线，管线为地埋水平设置，距油泥分离机30 余m，后经地面4.4m 立管管线进入处理料仓。 泵机扬程为26m，经过30m 平铺管线，经过计算量程损失3m 左右，剩余扬程完全满足送至高4.4m 处理仓内， 故油泥输送泵效率满足进料需求。

由于冬季气温影响，物料的粘度随温度的降低而增大， 根据设计原料温度为20°C 较为适宜，对输送能力有一定的影响。 现输送管线为DN100， 根据设备使用说明书输送能力为1.7m/s（以清水为标准）， 现场实际测试输送2m3物料，时间约为7～10min， 经过换算实际输送能力是0.6m/s，目前输送能力满足设备使用要求[4]。

3.3 燃烧器情况

天然气点火器为风机鼓风式，现用罗茨风机（型号：SLW-80） 为加热室提供氧气， 其参数为：Q=3.69m3/min，N=4kW； 天 然 气 管 线 压 力 为0.4MPa,管径为DN25，可以计算出Q=3.8m3/min。按1min 进行计算可得，加热室内氧气为3.69m3，天然气2.3m3，体积比大致为“氧气∶天然气=3∶2”，而天然气的最佳燃烧比为 “氧气∶天然气=10∶1”。天然气气量由手动阀门控制，无法精准控制进气量，同时风机转速恒定无法进行调整，导致燃烧室内氧气与天然气比例远小于最佳燃烧比。 致使处理时间过长，处理量不高。

3.4 处理情况(见表2)

表2 不同量物料处理情况分析表

通过实验与现场观察，发现制约处理量的一个关键因素在于进料箱的库容，单次进料量严重制约了处理能力的提升，就目前现场设备设施情况扩建进料箱是不符合实际情况的。 为探究进料量对实际生产情况的影响，通过增加1#炉单次进料量，处理完毕后时间变为3h，比原处理时间增长了近1h，间接导致每日处理频次降低，从而导致每日实际处理总量增量微乎其微。

3.5 炉膛情况

分离机炉体是通过炉膛和烟管间接加热方式进行加温， 由于烟管材质为钢制且使用年限较长，已出现多次烟管破损，无法提高火头火力，降低了加热效果。 内部材料为耐火砖和耐火水泥，经过对炉膛内检维修，为了保护金属炉腔及烟道，增加了耐火材料厚度，热传导效率降低，延长了加温时间。

4 应对措施

4.1 降低物料粘度，缩短处理时间

1）使用沥水剂的效率高，根据前期小样实验结果只需增加2%的药剂即可达到降低粘稠度的效果，通过搅拌，提高反应速率；影响处理周期的主要因素在“加药+热洗循环”环节，针对现有加药工艺反应时间长的问题， 以药剂配方优化为切入点，对混凝剂、破乳剂进行筛选复配，在不影响处理效果的前提下， 减少药剂反应时间。

2）接收池至上料管线中间增加一个过渡罐。先将原料转至罐内， 在罐体外围用电伴热带缠绕，预热罐体内的油泥，提高“化学热水洗”的起始温度，缩短热洗时间。

3）调整物料性质。 由于物料性质对处理量影响较大，对站内原有的固体油泥固相含量、含水率及含油率等参数进行检测，并根据流体油泥的性质按比例加水搅拌，使其保持较好的流动性。同时，经机械搅拌可以使固体油泥细化，进一步增大了固体颗粒与药剂接触的表面积，提高了反应效率，缩短了化学热水洗循环周期，提升了整体的处理能力。

4.2 针对目前天然气燃烧未达到最佳燃烧比，建议将目前的燃烧器更换为自动控制燃烧器，根据炉内情况自动调节燃气与空气的比例，在重复加热的前提下，起到节约能源的作用。

4.3 根据研发单位提供的《设备技术规格书》“设备（箱体）合理使用期限为8a”，设备已达到使用期限，建议对设备整体进行大修或引进先进设备工艺。

4.4 规范现场操作人员严格按照标准要求进行加药调节，并做好药剂使用台账；建立健全污油泥分类存放制度， 定期对处理区域内的污油泥性质进行检测，并根据检测结果及时调整处理工艺。