三相分離技術(shù)在含油污水中的應(yīng)用

劉魯生，馬壽紅，張建軍

(中國石化中原油田分公司天然氣處理廠，河南濮陽 457162)

中原油田分公司天然氣處理廠第三氣體處理廠和三氣改擴(kuò)建氣體處理廠是天然氣處理廠所屬的兩個主要?dú)怏w處理廠，兩廠處理能力相同，共同承擔(dān)著中原油田分公司的伴生氣處理任務(wù)。三氣改擴(kuò)建氣體處理廠未投產(chǎn)前，三氣廠原料氣分離器1-V1排放至燃燒池的污水只含有少量的輕油，靠自然揮發(fā)即可脫離，平時無須點(diǎn)燃燃燒池。隨著三氣改擴(kuò)建氣體處理廠的投產(chǎn)運(yùn)行，排放至燃燒池的污水量明顯增加，污水中的輕油單靠自然揮發(fā)速度太慢，從安全角度考慮，只能在監(jiān)督下將燃燒池點(diǎn)燃，這樣會污染周圍環(huán)境，并且三氣改擴(kuò)建氣體處理廠輕油收集罐8-V1中的輕油只能壓到燃燒池?zé)?，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。

1 問題分析及采取措施

1.1 含油污水的來源分析

工廠采用原料氣壓縮、干燥脫水、膨脹機(jī)制冷加丙烷輔助制冷、輕烴回收和分餾的天然氣深冷工藝流程。低壓原料氣從工廠界區(qū)經(jīng)入口分離器初步分離后，進(jìn)行由燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動的原料氣壓縮機(jī)和由膨脹機(jī)驅(qū)動的增壓渦輪三段壓縮，壓力由0.35 MPa增高為3.6 MPa，形成高壓原料氣，進(jìn)入干燥系統(tǒng)進(jìn)行分子篩吸附脫水后，經(jīng)過工藝?yán)鋮s系統(tǒng)預(yù)冷，進(jìn)入精餾單元進(jìn)行分離，產(chǎn)出產(chǎn)品。

原料氣二級分離器1-V2、增壓機(jī)入口分離器1-V3、增壓機(jī)出口分離器1-V4、再生氣出口分離器分離出的油水混合物、三相分離器1-V7、穩(wěn)定塔1-C1水相都匯集到原料氣一級分離器1-V1中排至燃燒池，是裝置中含油污水的來源。

圖1 天然氣深冷工藝流程圖

停機(jī)、運(yùn)行時非正常情況下塔、泵及儲罐排液。裝置區(qū)各塔、回流泵、外輸泵、儲罐中的排液匯集到污油收集罐8-V2，污油收集罐8-V2中的油水混合物液位監(jiān)測達(dá)到滿量程的70%時，污油收集罐8-V2利用干氣加壓壓到燃燒池或罐區(qū)。壓到燃燒池處理造成環(huán)境污染、重?zé)N浪費(fèi);壓到罐區(qū)則因含水極易造成罐區(qū)液位計和調(diào)節(jié)閥凍堵、凍裂。幾乎每年冬季都會發(fā)生罐區(qū)由于含水引發(fā)的凍裂事故。

1.2 采取措施

鑒于目前的污水處理方法無法滿足環(huán)保的要求和輕油無法回收的情況，提出了三相分離技術(shù)改造方案。工藝流程簡圖如圖2所示。

該方案是第三氣體處理廠和三氣改擴(kuò)建氣體處理廠分別裝1套三相分離器1-V9，對分離器1-V1排放的含油污水進(jìn)行分離，分離出的氣相引至放空系統(tǒng)燒掉，水相排放至污水池中用污水泵送至污水處理廠回收處理，油相排放到輕油回收罐中，當(dāng)罐中的輕油達(dá)到一定液位后，通過柱塞泵輸送到原工藝分離器1-V7中，分離后進(jìn)入穩(wěn)定塔中回收處理。這樣，即可避免由于燃燒造成的環(huán)境污染，又可對污水和輕油回收罐中的輕油進(jìn)行回收。通過技術(shù)改造后，燃燒池中排放污水基本不含輕油，明火亦無法點(diǎn)燃，輕油經(jīng)過回收進(jìn)入氣體處理裝置。

圖2 三項(xiàng)分離器技術(shù)改造工藝流程簡圖

污水三相分離器的分離原理如圖3所示。

圖3 三相分離器1-V9結(jié)構(gòu)圖

污水三相分離器將離心分離機(jī)理和氣浮原理相結(jié)合，對天然氣中油—?dú)狻M(jìn)行三相分離。根據(jù)油水密度不同，利用分離器較大的分離空間和分離界面，油、水能充分地進(jìn)行分離。由于靜止后分層的特點(diǎn)，當(dāng)油相達(dá)到溢流堰上端后就會通過溢流堰流入隔離的油箱內(nèi)。水相通過導(dǎo)流管線進(jìn)入隔離的水箱內(nèi)，通過泵送入污水處理站。隔離的容器在分離器頂部互相連通，保持壓力一致，氣相通過頂部放空管線放空。

技術(shù)指標(biāo):①根據(jù)三相分離技術(shù)分離油—?dú)狻嗟奶攸c(diǎn)，將兩種分離方法，即離心分離和氣浮分選統(tǒng)一于同一分離腔內(nèi)，使輕油組分盡可能的回收;②特殊的回收輕油結(jié)構(gòu)可以將進(jìn)入的水和油分開，可以縮短后續(xù)的工藝流程和回收油設(shè)備的體積;③油—?dú)狻蛛x同時進(jìn)行，設(shè)備的占地面積小，處理量大，外排水的含油量為100×10-6左右，有效回收輕油。

2 應(yīng)用情況

改造后的污水輕油回收裝置最大的特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了重?zé)N回收利用的密閉循環(huán)，達(dá)到了環(huán)境保護(hù)的目的。三相分離器1-V9收集的輕油，通過柱塞泵輸送到原裝置的分離器1-V7分離，分離器1-V7的油相直接進(jìn)入穩(wěn)定塔進(jìn)行進(jìn)一步的輕油提煉，提煉出輕油進(jìn)入丁烷塔產(chǎn)出高純度的輕油，供下游工廠做原料，整個過程是連續(xù)的工藝流程。

在原裝置上加入新裝置，實(shí)現(xiàn)了流程平穩(wěn)運(yùn)行。因?yàn)槿喾蛛x器1-V9的投用，將輕油打入原裝置，必將改變原工藝的物料平衡和熱量平衡，輕者引起參數(shù)波動，重者會造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格，直接影響下游流程的操作。技術(shù)人員重新進(jìn)行了衡算，選取了合理的柱塞泵，將進(jìn)入原裝置的輕油量控制在一定的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了無擾動操作。

輕油收集罐8-V1中輕油的有效利用。此裝置投用以前，輕油收集罐8-V1中輕油是通過干氣加壓壓往罐區(qū)，只能當(dāng)作污油處理。此裝置投用以后，輕油收集罐8-V1中的輕油通過干氣壓往柱塞泵入口和1-V9底部的輕油，共同進(jìn)入1-V7重新分離，有效利用。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

該項(xiàng)目半年后全部收回投資，通過改造前后效果對比，每年可增產(chǎn)輕油產(chǎn)量600 t，每噸按照2 000元計算，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益120萬元，并且避免了每年20萬元的污染賠償，合計年創(chuàng)效140萬元。

3.2 社會效益

減少環(huán)境污染是實(shí)現(xiàn)節(jié)約、清潔、可持續(xù)發(fā)展的本質(zhì)手段，含油污水分離器1-V9的投用在原料氣逐年遞減的情況下，回收了輕烴。又有效的減少對周圍環(huán)境的污染，順應(yīng)了建設(shè)綠色節(jié)約型社會的整體形勢。

4 結(jié)束語

該項(xiàng)目自投入運(yùn)行以來，一方面解決了排放到燃燒池的輕油燃燒所造成的環(huán)境污染，改善了周邊環(huán)境，減少了污染賠償。另一方面將排放掉的輕油收集起來，有效利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)約增效。取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為同行業(yè)中輕烴高效回收提供了一個新的路子。