《老化稠油熱化學(xué)沉降脫水技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)的制定與應(yīng)用

韓帥

中國(guó)石油遼河油田分公司特種油開(kāi)發(fā)公司 （遼寧 盤(pán)錦124000）

多年來(lái)，特一聯(lián)采取自然沉降技術(shù)對(duì)老化稠油進(jìn)行脫水處理，即利用油水兩相間的密度差進(jìn)行重力脫水。從現(xiàn)場(chǎng)效果來(lái)看，老化稠油在單純重力作用下脫水速度極為緩慢，分析原因是由于老化稠油在長(zhǎng)時(shí)間沉降后熱量損失巨大[1]，油水界面液滴動(dòng)能減弱，穩(wěn)定的乳狀液結(jié)構(gòu)使油水分離更加困難。為了解決生產(chǎn)問(wèn)題，技術(shù)人員針對(duì)特一聯(lián)污水系統(tǒng)產(chǎn)生的典型老化稠油，在對(duì)電場(chǎng)處理法、熱化學(xué)沉降法、離心分離法、超聲波處理法等多種脫水技術(shù)原理進(jìn)行對(duì)比和適用性分析后，優(yōu)選出熱化學(xué)沉降法作為老化稠油處理新技術(shù)，同時(shí)制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《老化稠油熱化學(xué)沉降脫水技術(shù)要求》，為更加高效、優(yōu)質(zhì)地完成老化稠油處理工作提供保障[2]。

1 標(biāo)準(zhǔn)的編寫(xiě)依據(jù)

以特一聯(lián)典型老化稠油為實(shí)驗(yàn)介質(zhì)，化驗(yàn)其基本物性見(jiàn)表1。利用“靜置浮升實(shí)驗(yàn)法”考察溫度、時(shí)間、藥劑對(duì)老化稠油破乳脫水效果的影響，為標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)提供可靠的理論依據(jù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中以GB/T 8929—2006《原油水含量測(cè)定法蒸餾法》作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定老化稠油含水率，實(shí)驗(yàn)儀器主要有恒溫水浴箱、1 000 mL燒杯、常壓蒸餾器、蒸餾燒瓶等[3]。

1.1 老化稠油加熱破乳實(shí)驗(yàn)

分別量取1 000 mL實(shí)驗(yàn)介質(zhì)（原始含水率均值53.44%）放入4只不同燒杯內(nèi)并密封，然后將燒杯依次放置在恒溫80℃、85℃、90℃、95℃的水浴箱內(nèi)，經(jīng)24 h沉降后撈取各燒杯上部渣油狀樣品測(cè)定含水率并記錄變化情況，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 老化稠油加熱破乳實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在相同的沉降時(shí)間內(nèi)，85～90℃的高溫對(duì)老化稠油的脫水作用最為明顯，脫水率分別達(dá)到24.53%和26.92%。然而，當(dāng)溫度升至95℃時(shí)，脫水率較90℃僅有0.6%的提升，原因是過(guò)高的溫度使老化稠油內(nèi)部的輕質(zhì)組分汽化上浮，阻礙了油水分離。因此，將最佳脫水溫度設(shè)定為90℃。

1.2 老化稠油熱沉降破乳實(shí)驗(yàn)

量取1000mL實(shí)驗(yàn)介質(zhì)（原始含水率均值50.47%）放入1只燒杯內(nèi)并密封，然后放置在恒溫90℃的水浴箱內(nèi)，經(jīng)特定沉降時(shí)間（24 h、36 h、48 h、60 h、72 h、84 h）依次撈取上部渣油狀樣品測(cè)定含水率并記錄變化情況[4]，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 老化稠油熱沉降破乳實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在90℃的破乳環(huán)境下，老化稠油在前60 h沉降時(shí)間內(nèi)脫水效果最佳，含水率下降35.91%。然而，當(dāng)沉降時(shí)間延長(zhǎng)至84 h時(shí)，含水率變化幅度趨于平緩，較60 h時(shí)含水率僅提升0.53%?？紤]現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中熱能的消耗量巨大，要求沉降時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。因此，將最佳脫水時(shí)間設(shè)定為60 h。

1.3 老化稠油熱化學(xué)沉降破乳實(shí)驗(yàn)

分別量取1 000 mL實(shí)驗(yàn)介質(zhì)（原始含水率均值54.98%）放入5只不同燒杯內(nèi)，其中1只作為空白實(shí)驗(yàn)，其余4只摻入不同濃度的TR-DEM/ZD-Ⅰ型破乳劑，然后放置在恒溫90℃的水浴箱內(nèi)，經(jīng)60 h沉降后撈取各燒杯上部渣油狀樣品測(cè)定含水率并記錄變化情況，同時(shí)觀察油水界面外觀，結(jié)果見(jiàn)表4。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：TR-DEM/ZD-Ⅰ型破乳劑對(duì)特一聯(lián)老化稠油具有良好的反應(yīng)效果。當(dāng)破乳劑濃度為450 mg/L時(shí)，老化稠油脫水率達(dá)50.68%，脫出水相清澈，油水界面分層整齊；當(dāng)破乳劑濃度提高至500 mg/L時(shí)，老化稠油脫水率僅提升0.81%。從破乳效果和工藝經(jīng)濟(jì)性方面考慮，將最佳破乳劑用量設(shè)定為450 mg/L。

2 標(biāo)準(zhǔn)的具體實(shí)施

2.1 建立跟蹤制度，把握老化稠油處理時(shí)機(jī)

準(zhǔn)確把握好老化稠油的處理時(shí)機(jī)，不僅能夠減輕工藝的處理難度，同時(shí)也能避免對(duì)污水處理系統(tǒng)造成嚴(yán)重污染。標(biāo)準(zhǔn)要求：污水除油罐油層厚度不得超過(guò)0.2 m，底部出水含油量小于500 mg/L、懸浮物含量小于2 000 mg/L，老化稠油處理量控制在50～100 m3/h。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定員工每天按時(shí)對(duì)污水除油罐油層厚度進(jìn)行測(cè)量，跟蹤監(jiān)測(cè)底部出水水質(zhì)變化情況，發(fā)現(xiàn)有超標(biāo)趨勢(shì)要立即上報(bào)調(diào)度并提前做好老化稠油處理準(zhǔn)備工作。

表4 老化稠油熱化學(xué)沉降破乳實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.2 創(chuàng)新工藝流程，確保老化稠油處理效果

根據(jù)特一聯(lián)現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備配備情況，技術(shù)人員重新設(shè)計(jì)了獨(dú)立的老化稠油處理工藝流程，具體為：污水除油罐內(nèi)的老化稠油經(jīng)浮筒收集后進(jìn)入回收油泵，泵前設(shè)置破乳劑投加裝置，老化稠油與藥劑充分混合后通過(guò)浮頭式換熱器升溫至90℃，最終進(jìn)入處理罐做沉降脫水處理[5]。標(biāo)準(zhǔn)要求：?jiǎn)T工必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)工藝流程進(jìn)行閥門(mén)切換及設(shè)備啟停，工藝運(yùn)行期間對(duì)老化稠油加密取樣化驗(yàn)，跟蹤含水變化情況。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定老化稠油單次處理量不得低于900 m3。

2.3 明確處理容器，保證老化稠油處理空間

由于不同處理批次的老化稠油含水率、溫度、藥劑作用等均不相同，混合后會(huì)造成乳狀液狀態(tài)更加穩(wěn)定，增強(qiáng)了脫水難度[6]。標(biāo)準(zhǔn)要求：根據(jù)站內(nèi)處理罐液位情況及靜態(tài)沉降時(shí)間來(lái)確定老化稠油處理容器，避免由于個(gè)別處理罐空間不足造成處理工藝無(wú)法連續(xù)運(yùn)行的問(wèn)題，盡量延長(zhǎng)靜態(tài)脫水時(shí)間，減少處理罐內(nèi)的流體攪動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)工藝處理效果。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定處理容器的液位高度要低于16.5 m、靜態(tài)沉降時(shí)間要超過(guò)24 h，罐體溫度大于85℃。

2.4 規(guī)范操作步驟，保證工藝設(shè)備安全運(yùn)行

員工從老化稠油處理工作準(zhǔn)備開(kāi)始直至處理工作結(jié)束，都必須嚴(yán)格按照規(guī)定的生產(chǎn)步驟進(jìn)行操作，避免由于違章操作、誤操作造成的人身及工藝設(shè)備安全事故。標(biāo)準(zhǔn)要求：?jiǎn)T工在罐區(qū)、泵房倒換流程、啟停設(shè)備時(shí)，要提前上報(bào)調(diào)度并做好生產(chǎn)數(shù)據(jù)、操作事項(xiàng)的記錄工作，在操作壓力容器時(shí)需加強(qiáng)對(duì)設(shè)備溫度、壓力和流量的觀察和控制，嚴(yán)防由于憋壓造成“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象的發(fā)生。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在老化稠油處理操作過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)操作步驟必須由兩名員工相互配合完成，做到互相監(jiān)督、互相保護(hù)，確保操作步驟正確、設(shè)備安全運(yùn)行。

2.5 完善監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)質(zhì)量管理工作全面化

在質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)的統(tǒng)一管理下，各生產(chǎn)部門(mén)積極響應(yīng)配合，逐步建立了完善的廠級(jí)、作業(yè)區(qū)級(jí)、隊(duì)級(jí)質(zhì)量監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)，對(duì)質(zhì)量監(jiān)督管理員進(jìn)行選拔和培訓(xùn)。在充分調(diào)研和討論的基礎(chǔ)上，重新修訂了《老化稠油處理質(zhì)量監(jiān)督管理規(guī)定》、《質(zhì)量監(jiān)督員職責(zé)》等相關(guān)規(guī)定。監(jiān)督管理制度對(duì)工藝運(yùn)行質(zhì)量監(jiān)督的管理范圍、各級(jí)監(jiān)督員職責(zé)、質(zhì)量事故處置、隊(duì)伍管理均有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用，有力促進(jìn)了老化稠油處理質(zhì)量監(jiān)督工作的全面化、規(guī)范化和科學(xué)化。

3 標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

3.1 應(yīng)用效果

標(biāo)準(zhǔn)于2017年12月發(fā)布，2018年1月開(kāi)始正式應(yīng)用。目前共按標(biāo)準(zhǔn)要求處理老化稠油2罐次。從處理效果上看，該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)特一聯(lián)老化稠油處理具有較強(qiáng)的針對(duì)性和實(shí)用性，老化稠油脫水速率得到大幅提升，經(jīng)熱化學(xué)沉降法處理60 h后，處理罐液面下4 m處老化稠油含水率由40.0%～45.0%下降至2.5%～7.5%；6 m處由45.0%～55.0%下降至7.5%～9.5%，已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的處理效果。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來(lái)，特一聯(lián)商品油量對(duì)比歷史同期增加536.42 t，增加生產(chǎn)成本包括破乳劑消耗4.17 t、電耗1 109.4 kW·h。此外，污水水質(zhì)提升減少了過(guò)濾器反沖洗次數(shù)，間接節(jié)約生產(chǎn)成本5萬(wàn)元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，超稠油價(jià)格1 826.0元/t，破乳藥劑價(jià)格9 567.0元/t，企業(yè)用電價(jià)格0.608 1元/kW·h。標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)效達(dá)到93.89萬(wàn)元。經(jīng)濟(jì)效益總值=新增商品油價(jià)值量-工藝運(yùn)行成本+工藝節(jié)約成本=536.42 t×1 826.0元/t-（4.17 t×9 567元/t+1 109.42 kW·h×0.608 1元/kW·h）+5萬(wàn)元=93.89萬(wàn)元。

3.3 社會(huì)效益

標(biāo)準(zhǔn)有效解決了老化稠油帶來(lái)的一系列生產(chǎn)問(wèn)題，同時(shí)減輕了污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行壓力，提升了外排污水的凈化效果，有效減輕了下流污水處理單元的工作強(qiáng)度，為工業(yè)水資源的循環(huán)再利用提供了有力保障，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

4 結(jié)論

熱化學(xué)沉降法較好地解決了特一聯(lián)老化稠油脫水困難問(wèn)題，處理合格的老化稠油可直接外輸出站，不僅降低了老化稠油庫(kù)存量，而且減輕了污水處理系統(tǒng)的工作強(qiáng)度?！独匣碛蜔峄瘜W(xué)沉降脫水技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)的制定，對(duì)特一聯(lián)如何正確運(yùn)用熱化學(xué)沉降脫水法提供了依據(jù)，為高效處理老化稠油工作提供了執(zhí)行有效的規(guī)范。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)在應(yīng)用過(guò)程中提高了崗位操作人員和質(zhì)量監(jiān)督管理員的技術(shù)素質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)化管理水平。