离心分离技术在老化油脱水中的应用

摘 要：本文主要针对离心分离技术在老化油脱水中的应用进行了分析和论述。

关键词：老化油；离心脱水；破乳

Abstract: This paper mainly for centrifugal separation technology are analyzed and discussed in the application of aging oil and water.

Key words: aging oil; dewatering; demulsification

中图分类号：TE34

前言

针对某采油厂老化油数量较大、油中含有大量FeS等导电杂质，不能进入电脱水器脱水以及老化油大量积存在污水沉降罐顶部，严重影响污水处理系统和掺水系统正常运行的问题，开展了老化油处理技术研究。通过使用两相卧螺离心机和三相碟片离心机对老化油进行分段处理，在加药量20ppm，处理温度70℃时，净化油含水≤0.3%，水中含油≤50ppm，达到商品原油质量要求。

1、概述

某采油厂1号联合站建成投产于1987年，站内有污水沉降罐1座，容量为10000m3，主要接收1号联合站一段分离、缓冲、游离水脱除器和二段电脱水器来污水以及2号联合站、3号联合站来污水。污水中含有机械杂质、油滴，通过重力沉降，在罐顶形成污油层和过渡层。污油和过渡层在罐顶长期存放，逐渐形成老化油，通过收油流程回收，经常造成电脱水器分离不好、含水超标、脱水器电流上升及频繁放电，最终导致电场瘫痪，严重时烧毁电脱水器的控制系统等问题，同时严重影响脱水站污水处理系统和掺水系统的正常运行。某采油厂每年形成老化油约10000m3，取样研究分析发现，污水中存在的大量硫酸盐还原菌，是老化油形成的一个主要原因；老化油中含有的大量FeS等导电杂质，是造成电脱水器不能正常工作的根本原因。为此，2012年开展了老化油离心处理技术研究。

2、离心分离装置的构成及原理

2.1 离心分离装置的构成

该离心分离装置主要由卧螺式离心分离系统、碟片式离心分离系统和加药系统三部分组成：老化油首先进入卧螺式离心分离机，在絮凝剂的作用下，实现固、液分离，分离出来的含水油进入碟片式离心机，在破乳剂的作用下实现进一步脱水。该处理方式的创新点是在较低的转速下实现固、液分离，在较高的转速下实现油、水分离。

2.2 卧螺式离心装置工作原理

卧螺式离心处理系统的主体设备为卧螺式离心机，主要由转鼓、螺旋、差速系统、液位挡板、驱动系统及控制系统组成。原理是利用固液两相的密度差，在离心力的作用下，加快固相颗粒的沉降速度来实现固液分离。

2.3 碟片式离心装置工作原理

碟片式离心处理系统主体设备为碟片离心机，主要由转鼓、螺旋、碟片、液位挡板、驱动系统及控制系统等组成，碟片有规律地分布在螺旋上，可以将油水混合物分隔成多个相对独立的空间。其工作原理与卧螺式离心机相同，是利用油水密度差，在破乳剂和离心力的作用下，实现油水分离。

3、现场试验效果及影响因素分析

3.1 现场试验工艺流程

根据室内试验情况，现场试验流程确定为：用1号联合站收油泵将老化油回收至5号站1000m3污水沉降罐。通过循环泵循环加热，将老化油升温至试验温度，然后进入卧螺式离心机处理。脱除的固体杂质直接装袋运送至质量安全环保部门指定地点，含水油进入碟片式离心机脱水。碟片式离心机排渣重新进入卧螺式离心机处理，出水进入净化水罐，油进入净化油罐。

在处理过程中，若碟片式离心机出油、出水指标较差，则将净化水罐中的水输入卧螺式离心机，将净化油罐中的油输回到1000m3污水沉降罐循环加热再处理；若碟片式离心机出油、出水指标合格，则将水输送至1号联合站10000m3，油输回1号联合站净化油罐或直接外输。

3.2 现场试验情况

从1号联合站10000m3污水沉降罐回收老化油至5号站1000m3污水沉降罐，共300m3。通过循环加热，1000m3污水沉降罐内老化油温度缓慢上升，每小时升温约0.5℃。油温升至50℃时调整加热炉燃烧器开度，保持罐内油温不变，试验不同絮凝剂、破乳剂加入量的脱水效果。然后油温每升高5℃，重复以上试验，摸索最佳生产运行参数。

目前，某采油厂平均外输原油2328t/d，平均外输含水0.23％。按老化油离心处理装置净化油产量3t/h并全部掺入1号联合站外输管线进行估算，为保证外输含水不超过0.3％，净化油最大含水量为5％。若以碟片式离心机净化油含水≤5％，脱后水含油≤50ppm为处理合格，不同温度、不同加药量下的老化油处理成本见下表（按天然气价格1.5元/m3，絮凝剂、破乳剂价格均为2×104元/t计算，未包含装置耗电量和人工费）。

加药量20ppm，处理温度60℃时，老化油处理消耗天然气和絮凝剂、破乳剂费用为24.0元，达到运行费用最省。

对卧螺式离心机脱除的固体杂质进行取样分析，平均泥沙含量为43.5％，沥青、胶质含量为7.9％，含硫量为39.8％。采用高温燃烧，残留物为黑色粉末状。

3.3 温度及加药量对脱水效果的影响规律

从温度、加药量对卧螺离心机、碟片离心机处理效果分析曲线图可以看出，随着温度和加药量的上升，卧螺式离心机脱除的固体杂质含油量下降，碟片式离心机净化油含水量下降，净化水含油量下降。处理温度大于60℃后，在较小的加药量下就有好的脱水效果，处理温度70℃，加药量20ppm就可以直接达到商品油外输要求。

4、结论及建议

4.1 离心脱水技术可应用于老化油脱水处理

通过分段处理，在低转速下，离心装置可有效去除老化油中的固体杂质，避免了高转速下固体杂质挂壁、不能自动排除、堵塞液体通道的难题；在高转速下，达到油水分离的效果。通过现场试验，在处理普通老化油时，脱水温度控制在60℃，破乳剂、絮凝剂加药浓度分别控制在20ppm时即可达到较好的分离效果；在处理含杂质较高的老化油时，需提高处理温度和加药量并且循环处理，才能达到好的脱水指标。

4.2 进一步开展老化油无害化处理工艺研究

在离心脱水技术处理老化油过程中，脱除的固体杂质较多，固体杂质含油2%，在大气中存放会散发油气，存在环境隐患。需进一步加大老化油无害化处理工艺的研究，妥善处理固体杂质，满足环保要求。

4.3 建议从根源上解决老化油产生问题

通过离心装置处理老化油仅是一种应急措施，该方式处理固体杂质排放较多，工作条件差，工人劳动强度大。建议从根源上解决老化油的产生。一是加强生产管理和改造力度，杜绝管线穿孔、跑、冒问题，减少油泥进入生产系统的可能性；对联合站污水沉降罐增建连续收油装置，及时回收污油，避免污油长期存放，形成老化油。二是加强科研攻关力度，采用物理方式对油井、管线、容器进行清蜡、解堵、除垢，减少各种酸的应用，减少老化油的形成。或是在集输、污水、注水系统加注微生物抑制剂，从根本上解决老化油问题。

参考文献：

【1】鄢泰宁，张涛.提高旋流除砂器净化泥浆效果的试验研究.探矿工程，2002年第四期：24-28。

【2】王思哲，梁云平.对影响卧螺离心机脱水效果因素的探讨.给水排水，Vol.30 No.8 2004：97-99