石油煉化罐中油泥分離方法與技術(shù)優(yōu)化

＊楊 磊

（中國石油四川石化有限責(zé)任公司 四川 611930）

引言

石油作為國家重要的基礎(chǔ)能源，在生產(chǎn)的過程中需要經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)進行提煉，而煉油罐作為煉化石油的重要發(fā)生器皿，在經(jīng)常使用中會在罐底部形成厚厚的油泥，這些油泥都是由于煉化石油產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)殘余物及固體廢棄物，主要含有硫化物、苯化物和芳烴類物質(zhì)等，長期存在嚴(yán)重影響煉化石油的質(zhì)量純度，有可能阻礙其他化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的完全程度，具有極大的安全隱患，當(dāng)直接進行外排時，因其具有致癌和劇毒的特性，會造成人身傷害和嚴(yán)重環(huán)境污染。因此，如何采取有效措施對罐底油泥進行綠色環(huán)保處理，或者改進油泥處理工藝，降解為可分解、無毒無害的次級安全產(chǎn)物進行排放，值得探索和深思[1]。

1.油泥處理傳統(tǒng)工藝缺陷

處理油泥通常采用傳統(tǒng)工藝進行清洗，但也存在許多弊端與缺陷。清洗油泥時選擇同類別油和水在高壓水射流條件下對罐底油泥進行沖擊破碎，然后用泵將混合物的液體進行抽排回收，當(dāng)沖洗完畢，油泥與罐底和罐壁全部分離后，用熱水對罐壁再次清洗，在高溫?zé)崴慕莘纸庾饔孟?，再次清理殘余油泥，達到清潔的效果。此外，為了避免油泥和其他殘留物發(fā)生氧化，整個清洗過程應(yīng)當(dāng)向罐內(nèi)注入氮氣抑制氧氣參與，由此機械方法代替人工清洗方法。

(1)清洗過程油量消耗大

因為清洗時需要用到同類油在高壓水射流作用下清洗，同類油脂可以有效降低罐底油泥的粘稠性和密度，進行合理稀釋，增加流動性，為了達到較好的沖擊破碎效果，便于將分離物進行抽排，需要大量油脂進行稀釋使用，造成了清洗成本的增加，油脂消耗量較大。

(2)易造成新裝原油成品的污染

由于經(jīng)過石油煉化反應(yīng)之后，罐底積存油泥的主要成分為碳氫化合物、石蠟、瀝青質(zhì)、咸水和無機物等，經(jīng)過破碎沖擊清洗處理后，造成這些雜質(zhì)物質(zhì)被分解出來，成為獨立的物質(zhì)，在后期油罐裝入新的原油進行煉化，或者進行油罐運輸時，這些物質(zhì)會存在于成品油中，甚至?xí)绊懻５臒捇磻?yīng)，降低油品質(zhì)量，因此，清洗后分離出的產(chǎn)物容易造成油品污染。

(3)清除效果不徹底

由于油罐本身具有一定的密封性，且相對容積小，在清洗時采用封閉環(huán)境的循環(huán)沖抽工藝，即新油供給、分離物抽出的作業(yè)循環(huán)，在復(fù)雜的煉化罐系統(tǒng)中，很容易導(dǎo)致密度較大的分離物堵塞管路，或者發(fā)生沉淀，重新形成新的油泥，導(dǎo)致罐體清洗不徹底的弊端。

2.油泥的來源與特性

油泥主要來自于石油工業(yè)開采、冶煉、儲存、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，按照組分及行程過程的不同又可以分為落地油泥、罐底油泥及煉油廠油泥等幾大不同的類別，不同的油泥種類其組分、形成方式和特性差別較大需要針對其特性采取合理的處理措施。

落地油泥是在油田生產(chǎn)、運輸?shù)冗^程中原油與周邊土壤所形成的一種固體廢棄物，其形成量較大是油泥的主要組分之一。罐底油泥是儲存與油罐中的原油在重力的作用下所析出的一些含有雜質(zhì)，如重金屬、泥沙等。煉油廠油泥則主要來自于含油廢水，多沉積在油池的底部。據(jù)不完全統(tǒng)計我國每年所產(chǎn)生的油泥量極大且呈現(xiàn)出逐年遞增的態(tài)勢，對周邊環(huán)境產(chǎn)生了極為嚴(yán)重的影響。不同種類的油泥其形成過程與組分差別較大，且其表現(xiàn)出的特性也有所差異，做好油泥的處理應(yīng)當(dāng)對不同種類油泥的特性進行分析以便于采取針對性的處理措施對其進行處理。油泥密度大（重于水）、粘度和附著性較強，主要組分為水、油以及砂石等雜物以及一些其他種類的化學(xué)物質(zhì)所組成，其主要呈現(xiàn)為水包油、油包水或是懸浮固體等的形態(tài)[2]。油泥組分復(fù)雜、污染較大需要積極做好油泥的處理，做好生態(tài)環(huán)境的保護。

3.油泥處理工藝改進與方案優(yōu)化

針對以上分析的傳統(tǒng)工藝處理缺陷與弊端，主要從油泥源頭管控、分離回收處理和綠色凈化降解等三個方面進行工藝改進，其中，油泥源頭管控是指通過改進原油煉化反應(yīng)過程，使其盡可能反應(yīng)完全，減少煉化殘留物的產(chǎn)生，從而減少油泥沉積；分離回收處理主要對分解后的油泥混合物進行油水分離，經(jīng)過凈化過濾后抽出殘留物，對水進行循環(huán)使用，提高利用率，最后經(jīng)過綠色降解對分離物進行環(huán)保處理，實現(xiàn)整個清洗過程的無毒無害化處理，達到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

(1)油泥分離技術(shù)優(yōu)化

對于油泥分離技術(shù)主要是針對于從油泥污垢中提取原油，提高原油回收率，同時，增加經(jīng)濟價值和環(huán)保效益。

目前常用的回收油泥中原油的方法有萃取法、介質(zhì)機械分離法、熱化學(xué)分解法、離心機震動篩分法等多種方法，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，原油分離提取技術(shù)的不斷提升，更多的方法也被應(yīng)用實踐。如圖1為油泥分離清洗工藝流程示意圖。

圖1 油泥分離清洗工藝流程示意圖

①萃取法

萃取法類似于同類油清洗方法，主要利用如汽油和石油醚及其他等效有機溶劑采取對油泥反復(fù)沖洗的原理，從而析出提取油泥中的原油成分。此方法不僅成本低廉，而且操作流程相對簡單，便于實施。雖然能夠較好地提取原油成分，但是由于有機溶劑本身具有一定毒性和腐蝕性，操作過程也存在一定風(fēng)險，必須經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)，按章操作并做好個體防護，采用萃取法尤其對于泥沙含量較高的油泥雜質(zhì)提油效果最佳。

②熱化學(xué)分解法

通過熱力作用對油泥進行祛除清理也具有良好的效果，采用熱化學(xué)法對于罐壁油泥進行化學(xué)分解，提高油脂活性，在輔助以原油清洗稀釋，能夠達到較徹底的清潔效果，同時，也可以回收一定比例的原油，提高回收率和經(jīng)濟價值。此外，熱化學(xué)分解法是通過化學(xué)制劑進行油脂溶解，借助熱學(xué)的物理特性提高油的溫度活性，使油泥在高溫條件下，更容易與化學(xué)劑進行溶解稀釋，因此，能夠取得較徹底的清除，而且在此基礎(chǔ)上不產(chǎn)生多余的雜質(zhì)和反應(yīng)殘余物，具有良好的環(huán)保效果[3]。

③介質(zhì)機械分離法

介質(zhì)機械分離法類似于萃取法和熱化學(xué)分解法的混合方法，主要利用化學(xué)介質(zhì)對油泥進行融合萃取，然后通過機械振動和其他外力方法對油泥進行分離處理，可以實現(xiàn)固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)等多種形態(tài)的分別提取，從而提高油泥中原油的回收率，而且這一操作過程并不復(fù)雜，易實現(xiàn)，但是機械操作的精度無法準(zhǔn)確進行把控，很難做到油泥分離和原油提取的準(zhǔn)確量化，因此，該方法有待進一步改進提升。

④離心機震動篩分法

儲油罐罐壁和罐底積累的厚層狀油泥在高壓水槍的噴射作用下，逐漸被水壓沖刷產(chǎn)生“軟化”，在沖洗之后改變了油泥原來的附著狀態(tài)，形成了一定的可流動性，再由泥漿泵抽出經(jīng)過分離系統(tǒng)的溶液加熱、初步分離后進入離心泵，做好水、泥、油的分離準(zhǔn)備。由于罐底的油泥主要是重有機質(zhì)、烴類物質(zhì)、水和部分雜質(zhì)泥沙等成分組成，其單位體積密度≤40%，且固相密度較大，高于液相密度，具有一定的流動性和懸浮性，因此，可以通過其密度原理和物理特性進行離心機篩分分離，將分離的油脂回收進新的儲油罐，分離出的水回收至污水凈化裝置，分理出的油泥、泥沙等雜質(zhì)可直接裝車進行下一步專業(yè)處理后進行固體物填埋，從而實現(xiàn)所有產(chǎn)物盡可能做到環(huán)保處理，提高資源回收利用率[4]。

在使用離心機進行篩分震動的具體操作中，首先將沖洗后的混合油泥液體抽入臥螺離心機，開機后在高速旋轉(zhuǎn)的作用下產(chǎn)生離心力，由于沖洗后產(chǎn)物的密度與質(zhì)量存在差異化，質(zhì)量較重、顆粒較大的固態(tài)沙礫、污泥等會緊貼離心機腔體內(nèi)壁隨著一起做相對運動的高速轉(zhuǎn)動，而在螺旋葉片的刮擦作用下，將分離出的固態(tài)物質(zhì)由出渣口排出；而密度相對較小的回收油在離心機差速器的作用下，產(chǎn)生不同旋轉(zhuǎn)速度和回轉(zhuǎn)頻率的旋轉(zhuǎn)動態(tài)，將分離出的清潔油由溢流孔滲出，實現(xiàn)油品的回收。整個篩分流程都可由離心機差速器的主副電機進行調(diào)控，差速較大時，對固體廢物的推洗排渣效率也會提高，但是由于脫水不充分，導(dǎo)致固體殘渣的含水率較高，不能達到預(yù)期的排渣效果，所以需要對離心機電機差速器頻率預(yù)先設(shè)定合理數(shù)值，以期得到含水率較低的固體廢渣、清潔油品，以及回收充分的廢水等。圖2為離心機震動篩分工作原理示意圖。

圖2 離心機震動篩分工作原理示意圖

離心機差轉(zhuǎn)速按式（1）計算：

式中，

Δn—差轉(zhuǎn)速；

n1—轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速；

nh—差速器軸銷轉(zhuǎn)速；

i—差速器差速比。

根據(jù)上式分析可得，臥螺離心機的差速器主要由主電機驅(qū)動，副電機從動，但二者是相對驅(qū)動對應(yīng)關(guān)系，在臥螺離心機開機運行時，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速n1與差速比i均為定量，一般情況下不會改變，若想改變離心機差轉(zhuǎn)速Δn，只有改變副電機的驅(qū)動轉(zhuǎn)速nh，從而實現(xiàn)對差轉(zhuǎn)速的變頻調(diào)節(jié)，調(diào)控好離心機的合理轉(zhuǎn)速，取得較好的清潔油、水分和固體廢物的分離回收效果。

⑤其他分離方法

除了常規(guī)的以上幾種方法外，還有很多待實踐驗證和創(chuàng)新思路的方法，比如冰融法是指利用油脂與水存在不同凝點，通過溫度調(diào)節(jié)控制，在不同物理凝點對原油進行提取的方法，但是該方法需要降低溫度進行有效控制，理論上能耗較大，且提取量不能形成規(guī)模，因此，尚待進一步改進。微波法是指借助微波發(fā)熱的物理原理，對油泥進行持續(xù)放散加熱，在高溫的條件下實現(xiàn)原油分解，從而進行分離提取，但是該方法需要另外建立提供微波的設(shè)備，且定向性不好掌握，罐體內(nèi)外的溫度無法準(zhǔn)確測控，因此，也存在一定的操作難度。

(2)油泥環(huán)保處理方法優(yōu)化

為了實現(xiàn)對油泥的有效降解、分離和原油提取，同時還要滿足操作簡單、能耗低廉、成本可控，對殘留物起到環(huán)保排放的標(biāo)準(zhǔn)，需要不斷優(yōu)化方案設(shè)計，改進提取工藝，通過拓展思路、創(chuàng)新融合，在傳統(tǒng)工藝方法的基礎(chǔ)上，充分引進如物理、化學(xué)、生物等多種手段交融的新方法進行探索實踐，找到更加清潔、高效、環(huán)保的綠色清洗之路[5]。

①固化法

由于油泥是原油煉化反應(yīng)后的產(chǎn)物，在煉化過程中產(chǎn)生許多殘留物，對于含油率較低、泥沙量高、污染性低的油泥可以利用綠色可降解固化材料進行包裹處理，主要用于建筑施工和其他材料加工領(lǐng)域，實現(xiàn)油泥的二次利用和處理。

②焚燒法

焚燒法是利用油泥中含有部分原油油脂，具有一定可燃性的原理，通過高溫燃燒對油泥進行分解處理，但燃燒過程中需要采取對燃燒產(chǎn)物廢氣、廢水等的二次環(huán)保處理，避免產(chǎn)生有毒有害燃燒氣體和廢水，造成環(huán)境的污染破壞。

③填埋法

對于毒性和污染性較低的油泥可以采取就地掩埋的方法進行深度填埋降解處理，但是填埋前必須經(jīng)過嚴(yán)格的環(huán)境評價，確認具備排放標(biāo)準(zhǔn)后進行掩埋，避免造成土壤的二次污染。

④生物降解法

利用微生物的活性特征，對油泥中的多種成分如環(huán)烴物質(zhì)等進行分解，可直接分解，也可對分解后的產(chǎn)物，利用上述方法進行二次處理，最終達到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，而且通過微生物處理油泥的方法是目前最清潔、最有潛力的處理方法，甚至可達到自清潔的效果，對于分解產(chǎn)物也需要進行毒性鑒定，符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，再進行外排。

4.結(jié)語

油泥作為石油煉化后的雜質(zhì)產(chǎn)物，經(jīng)過長期沉淀膠結(jié)，形成了致密的沉積層，很難進行分解處理，本文針對油泥的構(gòu)成與特性進行分析闡述，提出一系列的分離方法進行論證實驗，取得了一定的效果，但是從節(jié)能環(huán)保角度來說，仍然存在很多不足之處，不少問題亟待解決，希望通過方案優(yōu)化的思路創(chuàng)新油泥降解的方式，更好地進行清潔處置。