清罐油泥SOTU處理技術(shù)及應(yīng)用

徐士立，，郭輝，張金河，趙永濤

（1.山東恒源石油化工股份有限公司，山東德州 251500；2.中國(guó)石化塔河煉化有限責(zé)任公司，新疆庫(kù)車 842000）

1 清罐油泥產(chǎn)生及處理現(xiàn)狀分析

煉油企業(yè)在清理油品儲(chǔ)罐、污水處理廠的隔油罐（池）、污水井等設(shè)備過(guò)程中，產(chǎn)生大量清罐油泥。清罐油泥中含有機(jī)械雜質(zhì)、砂礫、泥土、重金屬鹽類，其主要組成為石蠟、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重油組分。這些組分由于與正常油品密度差較大，隨著儲(chǔ)罐投用時(shí)間的加長(zhǎng)會(huì)沉積在儲(chǔ)罐底部，形成深黑色粘稠的焦?fàn)钗镔|(zhì)。在清罐作業(yè)時(shí)，經(jīng)過(guò)水、清罐劑混合攪動(dòng)后會(huì)形成黑色粘稠乳化物——油泥。這種清罐油泥用常規(guī)方法很難分離，煉廠常見的處理方法是委托具有處理資質(zhì)的危險(xiǎn)廢棄物處理單位進(jìn)行處理。近年，隨著國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益提升，外委危險(xiǎn)廢棄物處理技術(shù)難度不斷加大、處理費(fèi)用不斷提高，促使煉化企業(yè)不斷地加快污油、油泥回收處理技術(shù)的開發(fā)。山東某公司清罐油泥的分析數(shù)據(jù)見表1。

表1 清罐油泥分析數(shù)據(jù)

2 SOTU油泥處理技術(shù)

2.1 SOTU技術(shù)原理

SOTU技術(shù)是一種新型油泥、污油處理成套技術(shù)，主要由核心處理單元和分離裝置兩部分組成[1]。

核心處理單元采用了高能物理技術(shù)，由超聲波破乳組件、次高頻振動(dòng)組件和高能電子束組件組成。油泥進(jìn)入核心處理單元后，三個(gè)組件能夠依據(jù)油品性質(zhì)、含水率、含機(jī)械雜質(zhì)情況，智能協(xié)同發(fā)揮作用。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室小試、中試和油田、煉化企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，高能物理增核破乳技術(shù)在油泥（污油）三相分離處理過(guò)程中起到了重要的作用。超聲波在油泥中傳播時(shí)，機(jī)械作用使液體中微小顆粒振動(dòng)，彼此發(fā)生碰撞聚集形成較大的顆粒[2-3]，超聲波作用下粒子的“位移效應(yīng)”見圖1。次高頻振動(dòng)基于油泥特性，選用多自由度系統(tǒng)振動(dòng)組件。由于多自由度系統(tǒng)振動(dòng)使乳化液在空間維度上運(yùn)動(dòng)、碰撞，多自由度系統(tǒng)振動(dòng)示意見圖2。在高頻振動(dòng)下，純液體流速不同程度增大，加快了油水界面膜的破裂，乳化狀態(tài)被打破。微型高能加速器將一些電子束加速獲得高能量，高能電子束主要用于轟擊油泥，使含泥污油發(fā)生常規(guī)方法難以發(fā)生的物理化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到增核破乳的目的[4]，高速電子束轟擊油泥前后變化見圖3。

圖1 超聲波作用下粒子的“位移效應(yīng)”

圖2 多自由度系統(tǒng)振動(dòng)

圖3 電子束轟擊油泥前后變化

分離裝置包含一級(jí)分離和二級(jí)分離兩部分。兩級(jí)分離裝置采用的是超高機(jī)械強(qiáng)度、超高旋轉(zhuǎn)速度的分離機(jī)，來(lái)實(shí)現(xiàn)油、水、固三相分離[5-6]。一級(jí)分離是利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生的離心力，將油泥中的固體顆粒包留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在離心力的作用下將固體顆粒向裝置外自動(dòng)卸出；同時(shí)在離心力的作用下，污油中的液體通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)、轉(zhuǎn)鼓小孔被甩出，從而達(dá)到液固分離過(guò)濾的目的。二級(jí)分離裝置采用特殊的旋風(fēng)分離曲線，合理地解決油水分離的技術(shù)難題，使密度大的水沿環(huán)狀路徑流向外側(cè)，密度小的油在內(nèi)圈，并聚結(jié)成大的油珠而上浮分離。

2.2 SOTU技術(shù)處理工藝

污油池中的油泥經(jīng)油泥進(jìn)料泵進(jìn)入預(yù)處理裝置，在預(yù)處理裝置中與蒸汽充分混合升溫至100℃左右，進(jìn)入SOTU核心處理單元增核破乳。破乳后的油泥在一級(jí)分離裝置進(jìn)行液固分離，去除油泥中的固體雜質(zhì)。處理后的污油（油水混合物）進(jìn)入二級(jí)分離裝置，在二級(jí)油水高速離心分離器的作用下，將油和水進(jìn)行分離，處理后的污油摻入原油、進(jìn)入常壓蒸餾或延遲焦化裝置進(jìn)行回?zé)?，污水進(jìn)廠區(qū)污水場(chǎng)回收處理，分離出的固體雜質(zhì)（固渣）外委處理。山東某公司處理清罐油泥的指標(biāo)要求見表2。SOTU技術(shù)工藝流程見圖4。

表2 清罐油泥處理后的指標(biāo)要求

圖4 SOTU技術(shù)工藝流程

2.3 SOTU技術(shù)油泥處理效果

SOTU技術(shù)處理后的清罐油泥由三部分組成，分別是污油、污水和固渣。2019年山東某石化公司經(jīng)SOTU技術(shù)處理清罐油泥后得到的污油含水、污水含油、固渣含水分析見表3。由表3和表2的對(duì)比可以看出，經(jīng)SOTU技術(shù)處理后的污油含水、污水含油、固渣含水指標(biāo)均合格，11個(gè)運(yùn)行日的分析結(jié)果均優(yōu)于指標(biāo)要求。三項(xiàng)樣品分析結(jié)果平均值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于指標(biāo)要求。SOTU技術(shù)處理前后的物料平衡見表4。從表4可以看出，固渣外委量減到了15.02%。充分說(shuō)明SOTU技術(shù)在處理清罐油泥方面是非常成功的，不僅回收了合格的污油，固渣、污水含油指標(biāo)都達(dá)到了指標(biāo)要求，也使得油泥脫水減量率達(dá)到了84.92%。

表3 清罐油泥處理后的分析數(shù)據(jù)

表4 SOTU技術(shù)處理清罐油泥物料平衡

3 處理成本及效益分析

SOTU技術(shù)在山東某公司運(yùn)行11個(gè)工作日，累計(jì)處理清罐油泥1 487 t，處理清罐油泥過(guò)程中物料單耗價(jià)格為22.10元/t。處理油泥物耗費(fèi)用共計(jì)32 862.70元；SOTU技術(shù)服務(wù)費(fèi)用合計(jì)1 784 400元；處理后剩余固渣外委處理費(fèi)用合計(jì)757 486元（固渣外委費(fèi)用按3 400元/t計(jì)算）；SOTU技術(shù)處理成本合計(jì)2 574 748.70元。另外，SOTU技術(shù)處理油泥后分離出的污油具有回?zé)拑r(jià)值，按1 500 元/t計(jì)算，分離的污水必須進(jìn)行處理，處理費(fèi)用為按20元/t計(jì)算，回收的凈化水按市場(chǎng)價(jià)格3元/t計(jì)算。處理成本和效益見表5。

從表5可以看出，與清罐油泥直接外委處理相比，在處理清罐油泥1 487 t的情況下，可以為企業(yè)減少清罐油泥處理費(fèi)用331萬(wàn)元。

表5 處理成本和效益 元

4 結(jié)論

SOTU技術(shù)基于超聲波破乳、次高頻振動(dòng)增核、高能電子束轟擊油泥以及兩級(jí)分離技術(shù)，在處理山東某石化公司清罐油泥過(guò)程中得到成功應(yīng)用，處理后的污油含水平均值1.43%，污水含油14.84μg/g，固渣含水40.75%，均優(yōu)于預(yù)期目標(biāo)。

經(jīng)SOTU技術(shù)處理1 487 t清罐油泥，分離出固渣223.29 t，減少外委固渣廢棄物處理1 263.71 t，減少油泥外排率84.98%，為企業(yè)節(jié)約經(jīng)濟(jì)效益約331萬(wàn)元，為企業(yè)降本增效作出了突出貢獻(xiàn)。

SOTU技術(shù)處理清罐油泥的過(guò)程中，沒有添加任何藥劑，對(duì)煉廠后續(xù)的污水處理工藝無(wú)任何影響，避免了二次污染。隨著成品油質(zhì)量的不斷升級(jí)，煉油企業(yè)需要不斷加強(qiáng)罐區(qū)管理，油品儲(chǔ)罐的清理頻次也會(huì)增加，清罐、清池油泥的科學(xué)、環(huán)保處理必將提上新的日程。環(huán)境友好型處理清罐油泥和污油的SOTU技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。