重质原油加工过程中电脱盐污水除油方法

摘要

本发明提供了一种重质原油加工过程中电脱盐污水除油方法，该方法包括以下步骤：(a)将添加了破乳剂的重质原油送入电脱盐罐(1)中进行脱盐脱水处理；(b)将经脱盐脱水处理的重质原油送入下游工艺，并将所得的电脱盐污水降温后送入旋流分离器(6)中进行脱固处理；(c)将经脱固处理后得到的下部含固体杂质底流排出物送入污水罐(4)；以及(d)将经脱固处理后得到的上部溢流排出物进行进一步降温处理后送入聚结器(3)，在聚结器(3)中进行破乳聚结和油水分离，得到的水相送入污水处理厂，得到的油相送入电脱盐罐(1)出口，与经脱盐脱水处理的重质原油一起送入下游工艺。

说明书

技术领域

本发明属于废水处理领域，涉及一种废水处理方法。更具体地说，涉及一 种重质原油电脱盐预处理过程中所产生的电脱盐污水的除油方法。

背景技术

世界上稠油和沥青砂等非常规重质原油资源较丰富。据统计，全球稠油和 沥青砂储量约为400Gt，是常规原油可采储量的2.7倍。目前，绝大部分常规 原油已投入开发，且采出程度相对较高，常规原油产量将进入递减期，但是随 着世界经济尤其是以中国为首的发展中国家的经济迅猛发展，能源消耗量将会 大幅度增加，这与常规油田产量将进入递减期形成了巨大的供需矛盾，因此， 未来能源的巨大缺口将主要依靠稠油等非常规重质原油来弥补，加工重质原油 已成为世界炼油行业的一个重要方向。

世界上大多数油田所生产的原油都含有水，原油中所含的无机盐是溶于水 的。原油含盐含水对原油储运、加工、产品质量及设备等均造成很大危害，增 加设备的负荷和动力、热能、冷却水消耗，影响蒸馏塔的正常操作。原油中的 盐类，随着水分蒸发，盐分会在换热器上形成盐垢，影响传热，堵塞管路，而 且有些盐类会对设备造成腐蚀。盐类中的金属进入重馏分油或渣油中，毒害催 化剂，影响二次加工原料质量及产品质量，产品质量差也会对环境保护造成影 响。因此，原油进入炼油厂后，必须先进行脱盐脱水处理，使含水量不大于0.3％ (体积分数)，含盐量不大于5mg/L。在原油中，胶质、沥青质含量最多的是 重质原油，其中含有大量的硫化物、氮化物、固体杂质等，严重影响原油质量， 而且固体杂质在重质原油电脱盐预处理后，会在重力作用下沉降在电脱盐污水 中，胶质、沥青质、环烷酸等是天然乳化剂，它们会在油水界面形成较为牢固 的保护膜，使乳化液处于稳定状态，而微晶蜡、细砂、粘土等微细分散的固体 物质，容易被吸附在油水界面上，形成油包水型乳状液，这些都不利于电脱盐 污水后续油水分离处理，而且较多的固体杂质对后续处理中的设备也会造成磨 损、堵塞等影响。

电脱盐工艺作为原油预处理工艺，具有为下游装置提供优质原料，减轻设 备结垢和腐蚀，降低能耗，减少催化剂消耗以及改善产品质量等作用，是炼油 厂不可缺少的工艺。但电脱盐过程中会外排污水，该电脱盐污水具有含盐、含 油以及添加的破乳剂等复杂组分，是难以处理的一类污水，特别是含固体杂质 较多的重质原油的点脱盐污水更是难以处理。常规的重力式分离设备，如隔油 池、斜板除油器等，设备占地面积大，投资成本高，而且效果不佳。而气浮池、 过滤器等设备对操作要求较高，控制困难。离心分离设备属于动设备，能耗大， 噪声、稳定性等问题也成为制约其发展因素。炼油厂传统的隔油、浮选、生化 处理工艺，往往达不到废水排放要求，污油处理压力大。絮凝-电多相催化氧 化法、絮凝-溶剂萃取法、多级吸附法等，处理成本高，有些工艺还会产生二 次污染。

在当前及未来时间内，重质原油将会成为我国炼油行业的重要来源，但重 质原油质量差，杂质多，特别是对电脱盐污水处理较为困难。因此，本领域迫 切需要开发出一种绿色高效、投资成本低、处理能力强、适于推广、简单可靠 的工艺方法来对其进行有效处理。

发明内容

本发明提供了一种新颖的重质原油加工过程中电脱盐污水除油方法，从而 解决了现有技术中存在的问题。

本发明提供了一种重质原油加工过程中电脱盐污水除油方法，该方法包括 以下步骤：

(a)将添加了破乳剂的重质原油送入电脱盐罐中进行脱盐脱水处理；

(b)将经脱盐脱水处理的重质原油送入下游工艺，并将所得的电脱盐污水 降温后送入旋流分离器中进行脱固处理；

(c)将经脱固处理后得到的下部含固体杂质底流排出物送入污水罐；以及

(d)将经脱固处理后得到的上部溢流排出物进行进一步降温处理后送入聚 结器，在聚结器中进行破乳聚结和油水分离，得到的水相送入污水处理厂，得 到的油相送入电脱盐罐出口，与经脱盐脱水处理的重质原油一起送入下游工 艺。

在一个优选的实施方式中，在步骤(b)中，电脱盐污水经两级换热器和降 温到100℃-70℃后送入旋流分离器中进行脱固处理。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(d)中，将经脱固处理后得到的上部 溢流排出物送入换热器中进行进一步降温至低于40℃后送入聚结器。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(b)中，所述旋流分离器是由单根或 多根旋流芯管并联组成，或者由多个旋流分离器串联组成。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(b)中，所述旋流分离器的入口速度 为1-20m/s，进口与水出口压力降为0.1-0.6MPa。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(d)中，所述聚结器为聚合式脱油型 高效油水分离器，由外壳和内件构成，其中所述内件包括聚结层、折板分离器 层和疏油介质层，并且可更换。

在另一个优选的实施方式中，所述聚结层是由20-30％聚丙烯纤维，60-70％ 金属纤维和5-10％聚四氟乙烯纤维编织而成的，以所述聚结层的重量计。

在另一个优选的实施方式中，所述聚结层采用Ω型、X型或Y型编织形式。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(d)中，利用亲油材料将油滴吸附在 其上，以强化相间接触和传质，提高油水分离效率。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(a)中，所述破乳剂选自下组：水溶 性破乳剂、油溶性破乳剂、或其混合物，其用量为1-30ug/g；电脱盐罐为两级 或两级以上串联使用。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的重质原油加工过程中电脱盐污水除油 方法的工艺流程图。

图2是根据本发明的一个实施方式的聚结器示意图。

具体实施方式

本申请的发明人经过广泛而深入的研究，针对将来重质原油将成为我国炼油 行业的主要原料这一状况，结合现有技术，提出一种重质原油加工过程中电脱 盐污水除油方法，实现对重质原油的脱盐脱水处理，并通过旋流脱固、聚结除 油等方式，有效地解决重质原油电脱盐污水固体杂质多、污水除油处理困难、 污油回收利用等问题。

本发明的技术构思是：先将重质原油在一定操作条件下的电脱盐罐中进行 脱盐脱水操作，为获得良好的效果，添加破乳剂，脱后原油进入下游工艺；电 脱盐污水采用旋流分离器进行脱固处理，将其中所含的固体杂质出去，便于后 续工艺的顺利进行；然后将电脱盐污水送入聚结器，进行除油操作，油相出口 的原油送入电脱盐罐出口进行回收，水相送入污水处理厂。

本发明提供了一种重质原油加工过程中电脱盐污水除油方法，该方法包括以 下步骤：

(a)将添加了破乳剂的重质原油送入电脱盐罐中进行脱盐脱水处理；

(b)将经脱盐脱水处理的重质原油送入下游工艺，并将所得的电脱盐污水 降温后送入旋流分离器中进行脱固处理；

(c)将经脱固处理后得到的下部含固体杂质底流排出物送入污水罐；以及

(d)将经脱固处理后得到的上部溢流排出物进行进一步降温处理后送入聚 结器，在聚结器中进行破乳聚结和油水分离，得到的水相送入污水处理厂，得 到的油相送入电脱盐罐出口，与经脱盐脱水处理的重质原油一起送入下游工 艺。

在本发明中，电脱盐罐可以为两级或两级以上串联使用，上一级水相出口 的电脱盐污水直接进入排污管线进入下游污水处理线，油相出口原油进入下一 级电脱盐罐。根据处理原油量和对于含水含盐量要求，可适当增加电脱盐罐级 数，增大处理能力及脱水脱盐率。

在本发明中，电脱盐罐采用油相进料方式，可维持油水界面稳定，使得电 脱盐污水中含油量降低；若采取水相进料方式，原油中小油滴会由于扩散作用 渗透到水相中，导致电脱盐污水质量差，增大污水处理难度。

在本发明中，破乳剂为水溶性破乳剂，或油溶性破乳剂，或两种破乳剂的 混合物；添加破乳剂的位置为电脱盐罐入口之前。根据原油乳化程度添加适量 的破乳剂，一般的破乳剂用量为1-30ug/g。因重质原油含固体杂质较多，这些 固体杂质是天然的乳化剂，会促进形成稳定的乳化液，添加破乳剂可以破除其 乳化作用，电脱盐过程中油水分离更为高效迅速，固体杂质会更多的沉降下来， 保证脱后原油质量较高。

在本发明中，电脱盐污水从电脱盐罐中流出时，其温度较高，一般在130℃ 左右，经两级换热器降温处理，使进入旋流分离器的电脱盐污水的温度为 100℃-70℃；电脱盐污水从旋流器流出后，再次进入换热器进一步降温处理， 使其温度降低到40℃以下；然后进入聚结器油水分离后，污水能够达到污水处 理厂的温度标准。

在本发明中，旋流分离器由多个旋流芯管并联组成，或由多个旋流分离器 串联组成，旋流器入口速度为1-20m/s，进口与水出口压力降为0.1-0.6MPa。 对于电脱盐污水中固体杂质的处理，可采用重力沉降、过滤等方式，但耗时长， 占地面积大，且效果不佳，而采用旋流分离器，是利用离心沉降原理分离固体 颗粒。对于固体含量低的固液体系，最有效、廉价的方法是采用旋流分离器， 其操作通量大，适用性广泛，结构简单，适应性强，易维护，可靠性高，分离 效率高，操作压降小，能耗低。

在本发明中，脱固处理的必要性在于电脱盐污水中含有胶质、沥青质、环 烷酸等天然乳化剂，以及微晶蜡、细砂、粘土等微细分散的固体物质，它们会 形成油包水型乳状液并保持乳状液稳定，不利于电脱盐污水油水分离处理，而 且后续聚结器设备中为纤维材料，固体杂质太多会造成堵塞，对设备也会造成 磨损等影响，所以加入旋流分离器进行脱固处理是必要的。

在本发明中，电脱盐污水在经旋流分离器处理后，底流排出物进入污水罐， 其中含有大量固体杂质，混合在含油污水中，经充分乳化而难以自然沉降，如 不加以处理，不仅会造成环境污染，也是对其中所含原油的一种浪费。采用化 学清洗法对其进行处理，既可解决环境问题，又可回收石油资源。化学清洗时， 药剂的筛选、清洗的温度、时间等工艺条件按照脱固处理后底流排出物中的固 体含量、含油率、含水率、杂质成分等进行最优化选择。

在本发明中，聚结器为聚合式脱油型高效油水分离器，由外壳和内件构成， 其中内件包括聚结层、折板分离器层和疏油介质层，内件可以更换。聚结器结 构紧凑、体积小、除油效率高、无运动部件、使用寿命长，能够有效处理两相 密度差不小于0.01g/cm³的悬浮液或乳化液。聚结层纤维网块以环形方式进行 盘绕，盘绕成型后网块直径D要略大于筒体直径，借助网块弹性网块与筒体内 壁紧密连接，防止产生缝隙。两直径差值e不易过大，否则造成安装困难，压 降增大。

在本发明中，聚结器中聚结层纤维网块轴线与圆柱形筒体外壳轴线对齐， 物料流动时会与纤维层纵向保持一致，减少阻力降，降低能耗，增大接触面积， 易于聚结分离。聚结层纤维网块在筒体中不连续放置两块，可实现二次聚结强 化分离处理。聚结器采用卧式置于支撑梁上。

在本发明中，聚结器中的聚结层是由20-30％聚丙烯纤维，60-70％金属纤维， 5％-10％聚四氟乙烯纤维编织而成的，聚结层优先采用Ω型编织形式，备选X型 或Y型编织形式。重质原油的电脱盐污水中主要是乳化油，油滴粒径小，主要 是10微米左右，去除难度大。处理电脱盐污水时，采用此种材料组合与编织 形式，可以捕集小油滴，尤其是10微米左右油滴，特别适用于对重质原油电 脱盐污水进行除油操作，处理效果好。

在本发明中，破乳聚结和油水分离过程是利用水和油对所选用的粗粒化材 料的微表面的润湿角和表面张力不同，使微小的颗粒可以在材料的表面聚合长 大后脱离其表面上浮或下沉，从而实现分离目的。当液体匀速流过亲油纤维时， 水包油/油包水乳化液中油滴在亲油疏水纤维润湿附着，不断聚结长大，当水 滴流过时，水中的小油滴被亲油纤维捕集，提高传质效率，油水分离高效迅速， 破乳效果明显。

在本发明中，当聚结器中液体流过时，其压力损失为0.1-0.3MPa。

在本发明中，保持电脱盐过程中适当含水量是水微滴聚结、原油电脱盐脱 水的必要条件，洗涤水用量占原油体积的1-10％。若注入过多洗涤水，易产生 电击穿现象，影响电脱盐脱水操作，降低设备生产能力，增加水费、动力消耗。

在本发明中，聚结器中聚结后的油相送入电脱盐罐出口，与脱后原油一起 进入下游工艺，实现电脱盐污水中原油的回收利用，经济性好，绿色环保。

采用本发明方法对重质原油进行预处理、脱盐脱水后，含水量小于0.3％ (体积分数)，含盐量小于5mg/L,电脱盐污水经除油处理后的含油量小于 100mg/L。

以下参看附图。

图1是根据本发明的一个实施方式的重质原油加工过程中电脱盐污水除油 方法的工艺流程图。如图1所示，添加破乳剂的重质原油送入电脱盐罐1中脱 盐脱水后，原油进下游工艺，电脱盐污水经两级换热器9和8降温到 100℃-70℃，然后由入料泵7送入旋流分离器6中进行脱固处理，旋流分离器 6底流排出物送入污水罐4，溢流排出物送入换热器5中进一步降温到40℃以 下，随后送入聚结器3中进行除油操作，油水分离后，经油相出口的原油经泵 2泵送回电脱盐罐出口，与经脱盐脱水处理的重质原油一起送入下游工艺，水 相进污水处理厂。

图2是根据本发明的一个实施方式的聚结器示意图。如图2所示，所述聚 结器包括：进料口a、入口分布器b、整流器c、一次聚结层介质d、多层折板 分离器e、二次聚结层介质f、疏水介质层g、集油区h、轻相出口i和重相出 口j。

本发明的方法的主要优点在于：

工艺流程清晰可行，设备简单，操作方便，经济成本低，处理能力强；固 体杂质经旋流分离器除去，操作通量大，分离效率高，适应性强，可靠性高， 廉价有效，便于后续除油处理；聚结油水分离，高效迅速，纯物理过程，无需 添加化学药剂，能耗低，无污染；原油经聚结处理，含水含盐量很低，可回收 利用，进入炼油工艺，绿色高效，经济环保。

实施例

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅 用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的 试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明， 所有的百分比和份数按重量计。

实施例1：

采用本发明方法对重质原油进行电脱盐预处理及电脱盐污水除油操作，工 艺流程如图1所示。

原油密度为945.2kg/m³，含水量为0.7％(体积分数)，含盐量为152mg/L。 采用三级电脱盐罐，破乳剂为水溶性与油溶性破乳剂的混合物，破乳剂用量为 20ug/g，脱盐温度为130℃，停留时间为3min，新鲜洗涤水注入量为8％(体积 分数)，旋流分离器进水表压为1.3MPa，入口速度为15m/s。聚结器中聚结层 采用25％聚丙烯纤维，70％金属纤维，5％聚四氟乙烯纤维编织而成，编织形式 为X型。原油经三级电脱盐罐脱盐脱水后，含水量为0.18％(体积分数)，含 盐量为3.9mg/L，电脱盐污水经脱固、除油操作，重相出口水中含油量为65mg/L, 轻相出口油中含水量小于0.20％(V/V)。

实施例2：

采用本发明方法对重质原油进行电脱盐预处理及电脱盐污水除油操作，工 艺流程如图1所示。

原油密度为932.5kg/m³，含水量为0.5％(体积分数)，含盐量为102mg/L， 采用两级电脱盐罐，破乳剂为水溶性与油溶性破乳剂的混合物，破乳剂用量为 15ug/g，脱盐温度为110℃，停留时间为3min，新鲜洗涤水注入量为5％(体积 分数)，旋流分离器进水表压为1.3MPa，入口速度为15m/s。聚结器中聚结层 采用30％聚丙烯纤维，60％金属纤维，10％聚四氟乙烯纤维编织而成，编织形 式为Ω型。原油经两级电脱盐罐脱盐脱水后，含水量为0.26％(体积分数)， 含盐量为4.5mg/L，电脱盐污水经脱固、除油操作，重相出口水中含油量为 80mg/L,轻相出口油中含水量小于0.25％(V/V)。

实施例3：

采用本发明方法对重质原油进行电脱盐预处理及电脱盐污水除油操作，工 艺流程如图1所示。

原油密度为936.2kg/m³，含水量为0.5％(体积分数)，含盐量为96mg/L， 采用三级电脱盐罐，破乳剂为水溶性与油溶性破乳剂的混合物，破乳剂用量为 20ug/g，脱盐温度为145℃，停留时间为3min，新鲜洗涤水注入量为8％(体积 分数)，旋流分离器进水表压为1.3MPa，入口速度为15m/s。聚结器中聚结层 采用30％聚丙烯纤维，65％金属纤维，5％聚四氟乙烯纤维编织而成，编织形式 为Ω型。原油经三级电脱盐罐脱盐脱水后，含水量为0.11％(体积分数)，含 盐量为2.6mg/L，电脱盐污水经脱固、除油操作，重相出口水中含油量为46mg/L, 轻相出口油中含水量小于0.15％(V/V)。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献 被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后， 本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申 请所附权利要求书所限定的范围。