污油泥處理（五項(xiàng)分離）現(xiàn)狀分析及研究對策

關(guān)俊,焦文超,郭曉丹

（中國石油化工股份有限公司西北油田分公司，新疆烏魯木齊 830046）

目前塔河油田針對含液量較高油泥處理采用的就是化學(xué)熱水洗工藝，但隨著設(shè)備設(shè)施運(yùn)行時(shí)間的加長，流體油泥成分越來越復(fù)雜，該項(xiàng)處理工藝的弊端逐步凸顯出來。 本文通過對其設(shè)備設(shè)施、工藝技術(shù)進(jìn)行分析，提出改進(jìn)措施，以提高其產(chǎn)能，滿足生產(chǎn)需求。

1 建設(shè)情況

隨著塔河油田的不斷開發(fā)，含油污泥產(chǎn)生量也隨之增加；根據(jù)西北公司“十三五”開發(fā)規(guī)劃，塔河油田每年污油泥產(chǎn)生量將會按5%的速度遞增， 為了更好更快更加環(huán)保的處理污油泥，于2011 年5 月投產(chǎn)建成塔河油田污油泥處理站，主要承擔(dān)著塔河油田片區(qū)油氣勘探開發(fā)過程中產(chǎn)生的各類流體污油泥、固體污油泥的無害化處置任務(wù)[1]。一期工程自2011 年5 月15 日開始正式安裝油泥沙五項(xiàng)分離設(shè)備兩套，額定處理量100m3/d，10月份設(shè)備進(jìn)入正常運(yùn)行階段。 二期污油泥處理工程擴(kuò)建項(xiàng)目在2012 年6 月11 日正式開工， 歷時(shí)100d 于10 月15 日完工。 新增加兩臺五項(xiàng)分離固體處理設(shè)備，設(shè)計(jì)處理能力在100m3/d。目前，污油泥處理站運(yùn)行單位為濮陽天地人環(huán)保有限公司，同時(shí)該公司也是“五項(xiàng)分離處理技術(shù)”的研發(fā)單位。

2 工藝介紹

污油泥處理站現(xiàn)有油泥分離機(jī)4 臺、油水分離器4 臺、行吊2 臺，刮板輸送機(jī)1 套，固液分離裝置1 套。由于上料方式的不同，1、2 號油泥分離機(jī)既可對固體油泥進(jìn)行無害化處置，也可對流體油泥進(jìn)行無害化處置，3、4 號油泥分離機(jī)只能對流體油泥進(jìn)行無害化處理。 泥沙五項(xiàng)分離設(shè)備主要采用熱化學(xué)水洗工藝技術(shù)，通過向污油泥中加入一定比例的熱水及化學(xué)藥劑，通過高速攪拌的破碎作用和化學(xué)藥劑的乳化及氧化作用，把原油從泥砂表面洗滌剝離下來， 達(dá)到清洗的目的，然后再經(jīng)過破乳、絮凝、氣浮沉降等工藝和相關(guān)設(shè)備將污油泥分離成油、水、泥砂。 分離出的原油進(jìn)行回收，清洗水回用，泥砂經(jīng)過固液分離機(jī)分離。含油污泥經(jīng)上述工藝處理后可達(dá)到資源化、無害化和減量化的目的。

污油泥進(jìn)站后存放于污油泥接收池中 （流體，膠體，固體），污油泥接收池中的污油泥通過油泥輸送泵或刮板輸送機(jī)直接進(jìn)入油泥分離機(jī)中，在80～95℃下分別加入混凝劑、絮凝劑，并通過熱水循環(huán)泵在油水分離箱與油泥分離機(jī)間構(gòu)成液體循環(huán)系統(tǒng)， 在不斷循環(huán)的過程中將雜物、污油水、污泥水和砂石分離出來；分離出的污油水進(jìn)入油水分離箱，其中污水通過熱水循環(huán)泵返回至油泥分離機(jī)循環(huán)利用，污油經(jīng)管線自流至隔油池進(jìn)行兩級沉降；分離出的污泥水進(jìn)入泥水沉降池中，并通過固液分離裝置分離出泥餅和濾液水，其中泥餅經(jīng)檢測合格（含油率≤2%）后接收于泥餅池，濾液水除一部分供油泥分離機(jī)補(bǔ)充用水外，多余污水進(jìn)入廢液處理站進(jìn)行處理[2]。

含油污泥水經(jīng)固液分離裝置脫水后形成泥餅作為一般固體物填埋，分離出的污水進(jìn)入五相分離機(jī)循環(huán)使用，作為蒸發(fā)補(bǔ)充水；洗出的砂粒就地鋪路利用；含油的塑料雜物可以通過裂解裝置制成汽柴油或經(jīng)熱熔注塑機(jī)制成防水材料。

2.1 目前五項(xiàng)分離處理現(xiàn)場所使用的藥劑

2.1.1 絮凝劑主要是帶有正（負(fù))電性的基團(tuán)和水中帶有負(fù)(正）電性的難于分離的一些粒子或者顆粒相互靠近，降低其電勢，使其處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并利用其聚合性質(zhì)使得這些顆粒集中，并通過物理或者化學(xué)方法分離出來。 通過添加混凝劑，可降低液態(tài)中的固相含量，通常添加比例為2%～5%。

2.1.2 一種能破壞乳狀液的表面活性劑， 破乳劑具有高效能的表面活性物質(zhì)，可以使破乳劑能迅速地穿過乳狀液外相分散到油水界面上，替換或中和乳化劑，降低乳化水滴的界面張力和界面膜強(qiáng)度，使形成W/O 型乳狀液變得不穩(wěn)定。 界面膜在外力作用下極易破裂，從而使乳狀液微粒內(nèi)相的水突破界面膜進(jìn)入外相， 從而使油水分離，通常添加比例為1%～3%。

3 現(xiàn)狀分析

根據(jù)目前污油泥站處理能力不足的情況， 環(huán)保工程管理部組織技術(shù)人員對站內(nèi)工藝流程進(jìn)行梳理，深挖問題根源，精準(zhǔn)定位短板，現(xiàn)具體分析見表1。

表1 污油泥處理站歷年處理情況分析表

對污油泥處理站自建站以來生產(chǎn)數(shù)據(jù)情況進(jìn)行分析，設(shè)備運(yùn)行前五年（截至2015 年）運(yùn)行效率為66%左右， 自2016 年開始運(yùn)行效率下降到30%左右。 2016 年前主要處理物料未原三號暫存池內(nèi)流體油泥，含水率高，同時(shí)處理量按交油量結(jié)算；2016 年后按實(shí)際處理污油泥量進(jìn)行結(jié)算，處理原料主要為廢液接收池內(nèi)油泥，在轉(zhuǎn)移至污油泥處理站前， 要經(jīng)過嚴(yán)格的控水排液過程，原料含水率低。

3.1 接收池情況

接收池內(nèi)原設(shè)計(jì)有加熱盤管，依托焚燒站蒸汽鍋爐產(chǎn)生余熱對油泥進(jìn)行加熱，降低其粘稠的同時(shí)提前預(yù)熱，縮短了其“化學(xué)熱水洗”的過程，提高處理效率[3]。 2018 年4 月1 日焚燒站停產(chǎn)，蒸汽鍋爐停運(yùn)，停止對加熱盤管供暖，另外加熱盤管為鋼制材料，接收池內(nèi)介質(zhì)酸堿度為3～5,存在腐蝕性，盤管已出現(xiàn)多處腐蝕穿孔，已無法使用。故此導(dǎo)致冬季施工期間原料溫度過低，延長了“化學(xué)熱水洗”時(shí)間，這也是制約站點(diǎn)處理量的原因之一。

3.2 油泥輸送泵及管線分析

現(xiàn)有油泥輸送泵型號為：100YW50-26，性能參數(shù)：Q=50m3/h，H=26m，N=7.5kw。 暫存在接收池內(nèi)的流體油泥通過油泥泵進(jìn)入輸送管線，管線為地埋水平設(shè)置，距油泥分離機(jī)30 余m，后經(jīng)地面4.4m 立管管線進(jìn)入處理料倉。 泵機(jī)揚(yáng)程為26m，經(jīng)過30m 平鋪管線，經(jīng)過計(jì)算量程損失3m 左右，剩余揚(yáng)程完全滿足送至高4.4m 處理倉內(nèi)， 故油泥輸送泵效率滿足進(jìn)料需求。

由于冬季氣溫影響，物料的粘度隨溫度的降低而增大， 根據(jù)設(shè)計(jì)原料溫度為20°C 較為適宜，對輸送能力有一定的影響。 現(xiàn)輸送管線為DN100， 根據(jù)設(shè)備使用說明書輸送能力為1.7m/s（以清水為標(biāo)準(zhǔn)）， 現(xiàn)場實(shí)際測試輸送2m3物料，時(shí)間約為7～10min， 經(jīng)過換算實(shí)際輸送能力是0.6m/s，目前輸送能力滿足設(shè)備使用要求[4]。

3.3 燃燒器情況

天然氣點(diǎn)火器為風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)式，現(xiàn)用羅茨風(fēng)機(jī)（型號：SLW-80） 為加熱室提供氧氣， 其參數(shù)為：Q=3.69m3/min，N=4kW； 天 然 氣 管 線 壓 力 為0.4MPa,管徑為DN25，可以計(jì)算出Q=3.8m3/min。按1min 進(jìn)行計(jì)算可得，加熱室內(nèi)氧氣為3.69m3，天然氣2.3m3，體積比大致為“氧氣∶天然氣=3∶2”，而天然氣的最佳燃燒比為 “氧氣∶天然氣=10∶1”。天然氣氣量由手動閥門控制，無法精準(zhǔn)控制進(jìn)氣量，同時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速恒定無法進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致燃燒室內(nèi)氧氣與天然氣比例遠(yuǎn)小于最佳燃燒比。 致使處理時(shí)間過長，處理量不高。

3.4 處理情況(見表2)

表2 不同量物料處理情況分析表

通過實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)制約處理量的一個關(guān)鍵因素在于進(jìn)料箱的庫容，單次進(jìn)料量嚴(yán)重制約了處理能力的提升，就目前現(xiàn)場設(shè)備設(shè)施情況擴(kuò)建進(jìn)料箱是不符合實(shí)際情況的。 為探究進(jìn)料量對實(shí)際生產(chǎn)情況的影響，通過增加1#爐單次進(jìn)料量，處理完畢后時(shí)間變?yōu)?h，比原處理時(shí)間增長了近1h，間接導(dǎo)致每日處理頻次降低，從而導(dǎo)致每日實(shí)際處理總量增量微乎其微。

3.5 爐膛情況

分離機(jī)爐體是通過爐膛和煙管間接加熱方式進(jìn)行加溫， 由于煙管材質(zhì)為鋼制且使用年限較長，已出現(xiàn)多次煙管破損，無法提高火頭火力，降低了加熱效果。 內(nèi)部材料為耐火磚和耐火水泥，經(jīng)過對爐膛內(nèi)檢維修，為了保護(hù)金屬爐腔及煙道，增加了耐火材料厚度，熱傳導(dǎo)效率降低，延長了加溫時(shí)間。

4 應(yīng)對措施

4.1 降低物料粘度，縮短處理時(shí)間

1）使用瀝水劑的效率高，根據(jù)前期小樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果只需增加2%的藥劑即可達(dá)到降低粘稠度的效果，通過攪拌，提高反應(yīng)速率；影響處理周期的主要因素在“加藥+熱洗循環(huán)”環(huán)節(jié)，針對現(xiàn)有加藥工藝反應(yīng)時(shí)間長的問題， 以藥劑配方優(yōu)化為切入點(diǎn)，對混凝劑、破乳劑進(jìn)行篩選復(fù)配，在不影響處理效果的前提下， 減少藥劑反應(yīng)時(shí)間。

2）接收池至上料管線中間增加一個過渡罐。先將原料轉(zhuǎn)至罐內(nèi)， 在罐體外圍用電伴熱帶纏繞，預(yù)熱罐體內(nèi)的油泥，提高“化學(xué)熱水洗”的起始溫度，縮短熱洗時(shí)間。

3）調(diào)整物料性質(zhì)。 由于物料性質(zhì)對處理量影響較大，對站內(nèi)原有的固體油泥固相含量、含水率及含油率等參數(shù)進(jìn)行檢測，并根據(jù)流體油泥的性質(zhì)按比例加水?dāng)嚢?，使其保持較好的流動性。同時(shí)，經(jīng)機(jī)械攪拌可以使固體油泥細(xì)化，進(jìn)一步增大了固體顆粒與藥劑接觸的表面積，提高了反應(yīng)效率，縮短了化學(xué)熱水洗循環(huán)周期，提升了整體的處理能力。

4.2 針對目前天然氣燃燒未達(dá)到最佳燃燒比，建議將目前的燃燒器更換為自動控制燃燒器，根據(jù)爐內(nèi)情況自動調(diào)節(jié)燃?xì)馀c空氣的比例，在重復(fù)加熱的前提下，起到節(jié)約能源的作用。

4.3 根據(jù)研發(fā)單位提供的《設(shè)備技術(shù)規(guī)格書》“設(shè)備（箱體）合理使用期限為8a”，設(shè)備已達(dá)到使用期限，建議對設(shè)備整體進(jìn)行大修或引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備工藝。

4.4 規(guī)范現(xiàn)場操作人員嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行加藥調(diào)節(jié)，并做好藥劑使用臺賬；建立健全污油泥分類存放制度， 定期對處理區(qū)域內(nèi)的污油泥性質(zhì)進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果及時(shí)調(diào)整處理工藝。