电脱盐污水处理设施在常压装置中的应用

刘发亮，龚 文，黄龙显，周景山

（中国石油宁夏石化公司，宁夏银川 750026）

电脱盐单元是常压蒸馏装置中不可或缺的单元之一，电脱盐单元的运行效果在很大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，其方法是在电脱盐罐中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。在此过程中原油携带的杂质或产生沥青质在电脱盐罐内沉降后随水相排出。吸附原油和固体颗粒的污水发黑，不仅造成设备的腐蚀泄漏，增加检修费用，而且电脱盐外排水处理难度大，给下游水处理装置造成生产压力，产生较大的费用和能耗。新增的污水旋流除油除砂设施将从除砂和除油两方面解决污水不达标的难题，确保外排污水的连续达标排放。

1 污水旋流除油除砂设施

污水旋流除油除砂设施主要由除砂器和除油器组成，主要工作原理为利用污水流经设备内部旋流管时，通过重力分离将污水中的固体颗粒及污油分离出来，从而实现除砂除油的目的[1]。影响旋流分离器分离性能的主要因素有进料流量、溢流比以及旋流分离器的压差。在一定的流量范围内，旋流分离器的分离效率随进料流量的增加而增加，旋流分离器的压力降随溢流比的增加而增加。进料流量越大，压力降越大[2]。通过旋流管计算可得到最适合的布置方式和形式。其中除砂器中旋流管为垂直布置，材质为氧化铝陶瓷。除油器中旋流管为水平布置，材质为双相钢2205。含油污水型旋流分离器的分离性能通常用分离效率E 表示,其定义如下[3]：

式中：Cd-底流中的含油量；Ci-进料中的含油量。

除砂器和除油器增设在换热器E120 污水（一、二、三级脱水总线）入口之前，去除污水中的固体颗粒和水中油。除砂器的污水出口作为除油器的入口，除油器的净水出口进入换热器E120，除油器的污油出口进入电脱盐注水罐D109A。污水经过除砂器时，粒径在11 μm 以上且密度在1 100 kg/m3的固体颗粒被收集在除砂器下方的泥沙收集罐中。污水经过除油器时，密度在950 kg/m3以下的各类油品和固体悬浮物连同一部分水从污油口连续排出。从除油器排出来的污油量不超过入口流量的3%，压力约为0.2 MPa。污油进入现有的电脱盐注水罐D109A 顶部，与电脱盐注水混合后返回至电脱盐罐。除油器净水出口压力为0.5 MPa，流量大约占污水入口流量的97%，含油量为20～50 mg/L，净水相继进入换热器E120 和空冷器A104，然后出装置到污水处理厂。

2 运行过程中出现的问题及解决措施

在常压电脱盐污水旋流除油除砂设施投用初期发现除油效果不明显，处理后的污水COD 未达到设计要求小于1 500 mg/L 的目标。为了解决此项问题，通过优化电脱盐除砂除油的工艺流程[4]，将除油器净水至换热器E120 的控制手阀由闸阀更换为截止阀，确保压差的稳定。提高除油器的污水-净水压差，增强了污水进入除油器的分离效果。COD 由原来的2 000 mg/L 降低至最低1 100 mg/L，有了大幅的下降。

在稳定除油器出入口压差的基础上，优化电脱盐污水旋流除油除砂设施的进料流量，调整除砂器旋流管及除油器旋流管的有效工作数量，增加了堵管的数量，增大了进入每根旋流管的流量，增强湍流程度和分离深度。确保进入污水旋流除油除砂设施的进料流量在最佳范围，使进料流量与旋流分离器的处理能力匹配。在对污水旋流除油除砂设施改造过程中进行过三次旋流管调整。截至目前，除砂器旋流管由原来7 根减少为6 根，除油器旋流管由原来17 根减少为14根，污水COD 由2 110 mg/L 进一步降低至902 mg/L。除油效果明显但不稳定，下一步将通过摸索工艺参数，对整体工艺参数优化并固化操作，使除砂除油的效果趋于稳定。

3 效果评价

电脱盐污水旋流除油除砂设施投用前电脱盐污水含油量均在300～400 mg/L，COD 含量在3 000～4 000 mg/L。自2022 年6 月常压电脱盐污水旋流除油除砂设施通过稳定除油器出入口压差及调整进料流量等一系列措施对工艺流程进行优化调整后，目前出口污水含油量均在60 mg/L 以下，出口污水COD含量均在2 000 mg/L，污水含油量及COD 含量大幅下降。常压电脱盐污水固体颗粒物大幅度降低，降低了后续设备的冲刷腐蚀，腐蚀速率均在合格范围内，腐蚀速率小于0.2 mm/a。减轻了后续污水厂的处理难度，节省了处理污水的费用，降低了装置的能耗。常压电脱盐污水旋流除油除砂设施投用后，电脱盐装置运行稳定，无大的工艺波动，整体趋势向好。

4 结语

通过增设常压电脱盐污水旋流除油除砂设施，减轻了后续污水厂的处理难度，节省了处理污水的费用，降低了装置的能耗。减小了设备及管线的腐蚀速率，避免了污水堵塞换热器管束造成非计划停工的后果，保障了常压装置的安全平稳运行及长周期运行。下一步将通过摸索工艺参数，对整体工艺参数优化并固化操作，使常压电脱盐污水旋流除油除砂设施的效果趋于稳定。结合设备结构及运行原理对运行过程中出现的问题进行分析，使电脱盐污水旋流除油除砂设施达到设计要求，各指标均稳定达到合格范围。