CN101353207A

CN101353207A - 酸性水除油除焦方法及装置

Info

Publication number: CN101353207A
Application number: CNA2008100421448A
Authority: CN
Inventors: 汪华林; 马吉; 杨强; 周萍; 白志山; 王建文
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2009-01-28

Abstract

本发明提供了一种酸性水除油除焦方法，该方法包括：(a)对酸性水进行低剪切分离，得到第一次分离的酸性水；(b)对所述第一次分离的酸性水进行固液分离，得到焦粉相和液相；以及(c)对所述液相进行液液分离，得到水相和油相。本发明还提供了用于该方法的酸性水除油除焦装置。本发明方法的设备投资成本低，对酸性水的处理效果好，能显著提高污水汽提塔的汽提效果和产品质量，同时提高了资源的综合利用。

Description

酸性水除油除焦方法及装置

技术领域

本发明属于油类污水处理和资源回收领域，涉及一种酸性水处理方法，具体地说，涉及一种炼油厂酸性水中的油和焦粉分离回收的方法，以及实施该方法所用的装置。

背景技术

炼油厂酸性水主要来自常减压蒸馏、催化裂化、加氢精制、加氢裂化和延迟焦化等装置的塔顶回流罐以及洗涤、注水、分离设备。炼油厂酸性水主要含H₂S、NH₃等污染物。酸性水脱硫除氨工艺普遍采用蒸汽汽提工艺，降低废水中的硫化物和氨氮浓度后，进一步到污水处理厂处理。

酸性水中除含H₂S、NH₃等污染物外，还含有少量油。这些油易存留在汽提塔釜液上部，使塔内由气液两相变成汽-水-油三相，难以形成预期的气液平衡，影响汽提效果，使酸性水带烃产生黑硫磺，使液氨带油影响质量，同时还造成轻烃的损失。此外，酸性水中还夹带着催化剂粉尘、延迟焦化的焦粉。这些固体微粒易使水泵堵塞，在重沸器和换热器内粘附、结焦，降低传热效率，易在塔盘、浮阀上粘附、结垢，增加浮阀重量，影响开度。焦粉进入汽提塔，还会导致非计划性停工检修。

目前，酸性水收油的手段有重力沉降罐，简易隔油池等重力沉降设备。重力沉降设备是将酸性水放置于大罐之中，停留一段时间后，把漂浮在上层的油收走，达到除油的目的。油水两相分离的推动力只有一个重力加速度，因此停留时间长、体积庞大、占地面积多、运转不连续、难于处理分散油和乳化油，更不能应付突发事故。酸性水除焦目前也主要是用重力沉降和过滤两种方法，前者同样存在着设备体积庞大，处理效率不高等问题，而一般的丝网过滤器则容易引起堵塞，需要经常反冲洗。

因此，针对现有技术存在的问题，本领域迫切需要开发一种能耗低、操作简便、脱除效率高、适合长周期稳定运行而又投资较少的酸性水除油除焦方法及装置。

发明内容

本发明提供了一种新的酸性水除油除焦方法及装置，克服了现有技术存在的缺陷。

一方面，本发明提供了一种酸性水除油除焦方法，该方法包括：

(a)对酸性水进行低剪切分离，得到第一次分离的酸性水；

(b)对所述第一次分离的酸性水进行固液分离，得到焦粉相和液相；

(c)对所述液相进行液液分离，得到水相和油相。

在一个优选的实施方式中，所述低剪切分离选自：平流式重力沉降、斜板式重力沉降、平流斜板组合式重力沉降、或者进口速度不大于2米/秒的低速旋流分离。

在另一个优选的实施方式中，所述固液分离采用水力旋流器、旋流式固-液分离器进行；所述液液分离采用水力旋流器、粗粒化液-液旋流分离器、或者旋流-射流-粗粒化液-液旋流分离器进行。

在另一个优选的实施方式中，所述步骤(b)中得到的焦粉相返回步骤(a)中进行进一步低剪切分离；所述步骤(c)中得到的油相返回步骤(a)中进行进一步低剪切分离。

另一方面，本发明提供了一种酸性水除油除焦装置，该装置包括：

用于对酸性水进行第一次分离的低剪切分离装置；与所述低剪切分离装置连接的、用于对所述第一次分离的酸性水进行固液分离以得到焦粉相和液相的固-液分离器；与所述固-液分离器连接的、用于对所述液相进行液液分离以得到水相和油相的液-液分离器。

在一个优选的实施方式中，所述低剪切分离装置选自：平流式重力沉降罐、斜板式重力沉降罐、平流斜板组合式重力沉降罐、或者进口速度不大于2米/秒的低速旋流分离器。

在另一个优选的实施方式中，所述固-液分离器选自：水力旋流器、旋流式固-液分离器；所述液-液分离器选自：水力旋流器、粗粒化液-液旋流分离器、或者旋流-射流-粗粒化液-液旋流分离器。

在另一个优选的实施方式中，该装置还包括位于所述低剪切分离装置与固-液分离器之间的、用于增加所述第一次分离的酸性水压力的增压泵，所述增压泵采用变频调速技术，其压力增加值为0.40-0.80MPa。

在另一个优选的实施方式中，所述固-液分离器和液-液分离器是单级的、两级串联的、或者多级串联的。

在另一个优选的实施方式中，所述固-液分离器的焦粉相流量为进口酸性水流量的5-15％；所述液-液分离器的油相流量为进口酸性水流量的5-15％。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的酸性水除油除焦流程的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种改进的酸性水除油除焦方法及装置，能高效、快速地脱除酸性水中的油和焦粉，从而解决了现有酸性水除油除焦方法去除效率不理想、运行成本高、操作复杂的问题。

本发明的发明人经过广泛而深入的研究后发现，通过采用重力沉降分离设备、固-液旋流分离器、液-液旋流分离器的有效组合，能达到脱除酸性水中油和焦粉，提高酸性水的汽提效率，实现装置长周期稳定运转的目的。基于上述发现，本发明得以完成。

本发明的技术构思如下：

将固-液旋流分离和液-液旋流分离技术移植到酸性水除油除焦的工艺上来。根据酸性水中含油、含焦量大的特点，先采用重力沉降技术对酸性水进行重力沉降除油、除焦分离，初步分离酸性水，得到含油浓度约为0.03-0.1重量％(即，300-1000mg/L)、含焦粉浓度约为0.03-0.1重量％(即，300-1000mg/L)的酸性水。对经重力沉降处理后的酸性水进一步进行固-液旋流分离和液-液旋流分离(如果需要的话，采用增压泵增压；所述增压泵宜采用变频调速技术，通过调解和控制增压泵的转速来增压以达到旋流分离的最小驱动力，使泵装置在接近其最大流量工况下工作，从而显著减少泵腔内流体的泄漏比例，减轻酸性水中油滴的破碎)，可以达到很好的分离效果，使得酸性水的平均含油浓度小于约0.02重量％(即，200mg/L)、含焦粉浓度小于约0.02重量％(即，200mg/L)。这样，通过采用重力沉降分离初步除水除焦、采用固-液旋流分离强化除焦粉、采用液-液旋流分离强化除油，三项分离技术的顺次串联组合，达到了高效、快速、经济地对酸性水除油除焦的目的。

在本发明的第一方面，提供了一种酸性水除油除焦方法，该方法包括以下步骤：

(a)对酸性水进行低剪切沉降除油除焦分离，将浮油、少量分散油及焦粉从所述酸性水中分离出来，形成在低剪切分离装置的顶部是含少量水和焦粉的油，在低剪切分离装置的底部是含少量油和水的焦粉；

(b)对所述低剪切分离装置中部的含油和焦粉较少的酸性水进行固-液分离，分成液相和焦粉相，焦粉返回到低剪切分离装置的底部；

(c)将经上述处理后的从固-液分离器溢流口出来的含油酸性水进行液-液分离，分离成水相和油相；水相进入汽提塔，油相返回到低剪切分离装置的顶部。

较佳地，在上述步骤(b)所述中，焦粉相流量为进口流量的5-15％。

较佳地，在上述步骤(c)所述中，油相流量为进口流量的5-15％。

较佳地，所述低剪切沉降是重力沉降，所述低剪切分离装置是重力沉降罐。

较佳地，所述固-液分离是固-液旋流分离，所述液-液分离是液-液旋流分离。

在本发明的第二方面，提供了一种酸性水除油除焦装置，该装置包括：

用于收集含油和焦粉浓度约为0.04-0.2重量％的酸性水的低剪切分离装置1；用于处理预处理后的酸性水，得到平均含焦粉浓度小于约0.02重量％的酸性水的固-液分离器3；用于处理经固-液分离器3处理后的酸性水，得到平均含油浓度小于约0.02重量％的酸性水的液-液分离器4。

较佳地，所述低剪切分离是重力沉降，所述低剪切分离装置是重力沉降罐。

适用于本发明的重力沉降除水分离没有特别的限制，可以是本领域常规使用的重力沉降除水分离，其代表性的例子包括，但不限于：平流式重力沉降分离、斜板式重力沉降分离、平流斜板组合式重力沉降分离、以及进口速度不大于约2米/秒的低速旋流分离。

适用于本发明的固-液旋流分离器没有特别的限制，可以是本领域常规使用的固-液旋流分离器，其代表性的例子包括，但不限于：水力旋流分离器、旋流式固-液分离器。

适用于本发明的液-液旋流分离器没有特别的限制，可以是本领域常规的液-液旋流分离器，其代表性的例子包括，但不限于：水力旋流器、改进的旋流式分离器、粗粒化液-液旋流分离器、以及旋流-射流-粗粒化液-液旋流分离器。

较佳地，在低剪切分离装置1内酸性水的压力小于固-液分离器3和液-液分离器4的最小驱动压力的情况下，至少采用一个泵装置2(如增压泵)将酸性水增压。所述泵装置宜采用变频调速技术，用以控制泵内电动机的转速，使泵装置在接近其最大流量的工况下工作。在低剪切分离装置1酸性水的压力不小于固-液分离器3和液-液分离器4的最小驱动压力的情况下，可以不设置泵装置，将酸性水在自身压力的推动下输送到分离器中。

较佳地，所述增压泵2增压约0.4-0.8MPa。

较佳地，所述固-液分离器3和液-液分离器4是单台的、或者多台并联的。可以是单级的、两级串联的、或者多级串联的。

以下参看附图。

图1是根据本发明的一个实施方式的酸性水除油除焦流程的示意图。如图1所示，设置低剪切分离装置1，酸性水可以边进边出；由于酸性水低剪切分离装置1内的酸性水压力小于分离器的最小驱动压力，酸性水需要增压，故采用增压泵2将酸性水压力增大以压入固-液分离器3中；固-液分离器3将酸性水分离为液相和焦粉相两部分，含水焦粉在自身压力下输送到低剪切分离装置1的底部；所得的液相再进入液-液分离器4中将酸性水分为水相和油相，油相在自身压力下输送到低剪切分离装置1的顶部。

本发明的方法和装置的主要优点在于：

(1)装置占地面积小，投资、运行成本低；

(2)分离效率高，对酸性水的除油除焦效果显著；

(3)能有效提高汽提塔的气提效率，使得装置达到长周期稳定运转的目的。

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

在一个2万吨/年规模的硫磺回收联合装置中，设置了一套如图1所示的酸性水除油除焦装置。其具体运作过程及效果描述如下：

沉降罐的容量为10000m³，装水容量约为8000m³，进口流量为60吨/小时，酸性水边进边出。污水汽提装置沉降罐内的酸性水压力为0-0.1MPa，小于分离器的最小驱动压力，故酸性水需要增压。采用变频离心泵，将酸性水压力增大到0.65-0.70MPa后压入固-液旋流分离器中。固-液旋流分离器将酸性水分离为液相和焦粉相两部分，液相压力为0.45-0.50MPa，焦粉相压力为0.45-0.50MPa，焦粉相流量为进口流量的5％，含水焦粉在自身压力下输送到沉降罐的底部。液相再进入液-液旋流分离器中将酸性水分离为水相和油相，水相压力为0.25-0.30MPa，油相压力为0.15-0.20MPa，油相流量为水相流量的5％，油相在自身压力下输送到沉降罐的顶部。

经过沉降罐收油后酸性水的浓度变化情况见下表1，沉降罐排出的酸性水再经过旋流分离器收油收焦粉后，外排下游装置的酸性水的含油含焦粉浓度的变化情况见下表2。

表1：沉降罐收油收焦粉后浓度的变化

时间	进口油含量(mg/L)	出口油含量(mg/L)	进口焦粉含量(mg/L)	出口焦粉含量(mg/L)
时间	进口油含量(mg/L)	出口油含量(mg/L)	进口焦粉含量(mg/L)	出口焦粉含量(mg/L)	9:00	387	297	658	450
10:00	458	330	604	385	9:00	387	297	658	450
10:00	458	330	604	385	13:30	521	302	582	408
14:30	405	340	635	423	13:30	521	302	582	408

表2：旋流分离后酸性水含油含焦粉浓度的变化

时间	进口油含量(mg/L)	出口油含量(mg/L)	进口焦粉含量(mg/L)	出口焦粉含量(mg/L)
时间	进口油含量(mg/L)	出口油含量(mg/L)	进口焦粉含量(mg/L)	出口焦粉含量(mg/L)	10:00	355	86	453	135
11:30	296	45	432	125	10:00	355	86	453	135
11:30	296	45	432	125	12:00	377	29	398	139
13:00	299	61	502	102	12:00	377	29	398	139
13:00	299	61	502	102	14:00	175	39	348	80
15:00	259	67	468	168	14:00	175	39	348	80
15:00	259	67	468	168	16:00	431	38	432	120
17:00	405	43	475	152	16:00	431	38	432	120

以上数据表明：经过旋流分离后，采用GB/T16488-1996红外光度法测试，将酸性水含油浓度从进口平均为324mg/L降低到出口平均含油量为51mg/L(包含乳化油和溶解油)，平均脱油效率为84.3％；采用重量法测试，将酸性水含焦粉浓度从进口为439mg/L降低到出口平均含油量为128mg/L，平均脱油效率为70.8％。显著提高了酸性水的净化效率，同时提高了油品和焦粉的收率。

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。

Claims

1.一种酸性水除油除焦方法，该方法包括：

(a)对酸性水进行低剪切分离，得到第一次分离的酸性水；

(b)对所述第一次分离的酸性水进行固液分离，得到焦粉相和液相；以及

(c)对所述液相进行液液分离，得到水相和油相。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低剪切分离选自：平流式重力沉降、斜板式重力沉降、平流斜板组合式重力沉降、或者进口速度不大于2米/秒的低速旋流分离。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述固液分离采用水力旋流器、旋流式固-液分离器进行；所述液液分离采用水力旋流器、粗粒化液-液旋流分离器、或者旋流-射流-粗粒化液-液旋流分离器进行。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)中得到的焦粉相返回步骤(a)中进行进一步低剪切分离；所述步骤(c)中得到的油相返回步骤(a)中进行进一步低剪切分离。

5.一种酸性水除油除焦装置，该装置包括：

用于对酸性水进行第一次分离的低剪切分离装置(1)；与所述低剪切分离装置(1)连接的、用于对所述第一次分离的酸性水进行固液分离以得到焦粉相和液相的固-液分离器(3)；与所述固-液分离器(3)连接的、用于对所述液相进行液液分离以得到水相和油相的液-液分离器(4)。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述低剪切分离装置(1)选自：平流式重力沉降罐、斜板式重力沉降罐、平流斜板组合式重力沉降罐、或者进口速度不大于2米/秒的低速旋流分离器。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述固-液分离器(3)选自：水力旋流器、旋流式固-液分离器；所述液-液分离器(4)选自：水力旋流器、粗粒化液-液旋流分离器、或者旋流-射流-粗粒化液-液旋流分离器。

8.如权利要求5-7中任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括位于所述低剪切分离装置(1)与固-液分离器(3)之间的、用于增加所述第一次分离的酸性水压力的增压泵(2)，所述增压泵(2)采用变频调速技术，其压力增加值为0.40-0.80MPa。

9.如权利要求5-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述固-液分离器(3)和液-液分离器(4)是单级的、两级串联的、或者多级串联的。

10.如权利要求5-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述固-液分离器(3)的焦粉相流量为进口酸性水流量的5-15％；所述液-液分离器(4)的油相流量为进口酸性水流量的5-15％。