CN1259250C - 含硫污水的旋流除油方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含硫污水的旋流除油方法,可将含硫污水中的分散油、乳化油以及浮油高效地去除,其主要特征是采用液-液分离旋流器与容器、控制阀门、变频泵、过滤器和管线的有效组合,以及优化的操作条件。利用变频调速技术使增压泵始终在设计流量附近工作,大大降低泵内液体泄漏比例,显著减少油滴破碎;在含硫污水的含油浓度小于1000ppm时,旋流器油相流量与水相流量之比控制在8%~18%,避免油相出口堵塞,显著提高旋流器操作的可靠性。本发明提供的方法具有分离效率高、投资低、运行费用省、油回收率高、维护方便等优点,含硫污水的除油率达到70%以上,可以取代含硫污水现有的脱油工艺和含油污水的隔油和浮选流程。

Description

含硫污水的旋流除油方法
技术领域
本发明涉及去除污水中的浮油、分散油和乳化油的方法,属污水处理工艺,具体地涉及一种石油化工系统中含硫污水(含油含硫污水)的除油方法。
背景技术
在石油化工装置中,目前含硫的含油污水(简称含硫污水)除油的方法有简易隔油池、平流隔油池、斜板隔油池、过滤和活性炭吸附[石油化工环境保护手册,北京:烃加工出版社:1990年第一版]。这些方法都可以概括为重力沉降和过滤两大类。过滤则采用滤网收油,它需要定期进行反冲洗;重力沉降是将含硫污水放置于大罐之中,停留一段时间后,把漂浮在上层的油收走,以达到分离的目的,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。
自1968年英国南安普顿大学Thew M.T.教授等人提出液-液旋流分离是可行的观点以来,出现了一系列关于液-液旋流分离技术的专利,部分专利的专利号分别为us4237006、us4231368、us4544486、us4464264、us4719014、us4721565、us4749490、cn1060233A、cn1040158A。这些专利的油水旋流分离的原理是:具有一定压力的含油污水或含硫污水从旋流管的进料口沿切线方向注入旋流管内部,形成高速旋转的涡流,经锥度体逐渐加速,离心分离加速度逐渐升高,离心力将比重较大的一相甩至旋流管的腔壁,从旋流管的水相出口排出,从尾管分离后排入集重腔,比重较小的另一相挤到旋流管的轴心,形成轻相芯,在背压作用下从旋流管的油相出口排出,从而实现了油水两相的旋流分离。
但是,仅靠性能优良的旋流管不能确保获得高效的油水分离效果。这是由于油水密度差较小,且含硫的含油污水中油滴的抗剪切能力低,容易乳化为细小的油滴,甚至转变为油水乳化液。为了避免油滴破碎和提高旋流分离效率,美国康诺科公司选择等壁静叶渐进空隙泵,并使其扬程不明显大于泵开始时流经其间的含油污水中的油滴容积平均尺寸减小时的压差。在泵转速不变的情况下,通过引入旋流器水相出口的回流使泵在接近其最大流量下工作,避免油滴破碎。这些措施对于减少油滴的破碎和提高除油效率是有一定好处的。但是,对于含硫的含油污水物系来说,其中油滴仍然存在破碎和乳化,除油效率较低(不足40%),而且增加了泵的能耗。总之,目前现有的除油方法对含硫污水来说,其除油效果均不理想。
发明内容
本发明的目的在于克服目前技术中存在的缺点,而提供一种结构简单、投资少、能耗低、除油效率高的含硫污水除油方法。
本发明的思路是:将含油污水旋流分离技术移植到含硫污水除油工艺上来,并根据含硫的含油污水比含油污水油相乳化更为严重的特性,采取变频调速技术,通过调节和控制增压泵的转速,使增压泵始终在设计流量(即最大流量)附近工作,避免油滴在增压环节中的破碎;通过适当增大油相流量,相应地减小水相流量使旋流管内部的油芯波动的幅度减小,从而使旋流器处于较佳的工况下工作,提高旋流分离的效率。
本发明是通过下面的技术方案达到的:将具有一定压力的含油污水或含硫污水从每一个旋流管(旋流管的结构尺寸可以参考实用新型专利zl00217613.0)的两个进料口沿切线方向注入旋流管内部,形成高速旋转的涡流,先后经过大锥度腔室段、中锥度腔室段和小锥度腔室段逐级加速,离心分离加速度逐渐升高,离心力使比重较大的一相甩至旋流管的腔壁,从尾管分离后排入集重腔,比重较小的另一相挤到旋流管腔室的轴心,形成轻相芯,在压力作用下上升到溢流管,进入集轻腔。从而实现油水两相的旋流分离。
本发明在旋流分离器系统中采用各种措施提高油水分离的效率,提高油品的回收率:在旋流分离器的进料口增压泵上采用变频调速技术,使泵始终在其最大流量附近工作,避免污水中的油滴在增压过程中破碎,从而提高旋流器分离系统的分离效率,其中增压泵的压力增加值不小于0.20MPa,不大于0.55MPa;在旋流分离器的进料口管线上安装管道过滤器,避免污水中的一些比水的比重还小的固体颗粒或块状物堵塞安装在旋流器内部的旋流管的溢流口,提高旋流器的可靠性,但是,管道过滤器的滤网目数要适度,不能太大,否则滤网将使流通于其间的油滴破碎,显著降低旋流器的分离效率,本发明采用100~200目的过滤网,既能够拦截污水中的固体颗粒,又不会使污水中的油滴破碎;在旋流器的集水腔顶部设置排油管,定期打开排油管阀门,使集水腔聚集的浮油上浮到集水腔的顶部,并汇集到旋流器的油相管线,既提高了油水分离的效率,同时也提高了油品的回收率;在旋流器水相出口管线设置控制阀,而不是在旋流器的进料口管线设置控制阀,其目的是减小控制阀对油滴的破碎,消除控制阀对分离效率的影响,控制阀与旋流器上游容器的液位控制系统组合,就可以自动调节旋流器的操作参数,满足旋流器上游的容器对液位控制的要求;将旋流器的油相返回旋流分离器上游的一个容器(或输送到污油罐),这样可以通过多次循环,使旋流器中油相流量与水相流量之比控制在8%~18%,保证旋流器的旋流分离处于最佳工况下工作,提高旋流器分离效率以及提高回收油品的等级;根据容器中(指旋流器上游的容器)含硫污水物系来源的不同,当物系的压力为常减压或低于旋流器最小驱动压力时,必须按照本发明构思设置一个或一个以上的增压泵,使物系的压力增压至大于旋流器的最小驱动压力,并采用变频技术来调控增压泵,使泵始终在其最大流量附近工作,泵的增压值不小于0.20MPa,但不大于0.55MPa,然后通过过滤器泵送到旋流器中,分离所得的油相通过自身的压力返回到上游的容器中进行重相的重力沉降分离,油品由容器上方的排油口排出;当物系的压力大于旋流器最小驱动压力时,则无需设置增压泵,物系可直接通过过滤器后进入旋流器中,进行旋流除油分离,此时分离出的油相则需通过齿轮泵增压到不小于容器内压力后输送到容器中进行油相的重力沉降分离,油品由容器上方的排油口排出;本发明的方法能充分满足炼油工业的含硫污水中含油量小于1000ppm的除油要求。
按照上述构思,本发明亦是这样实现的,扼要描述如下:一种含硫污水的旋流除油方法,能高效地去除含硫污水中的分散油、乳化油以及浮油,其特征在于采用由容器、过滤器、旋流器、阀门和管线串联组合成的工艺;在旋流器中,含硫污水在压力下进行旋流分离成油相和水相两部分,其中油相经管线返回至旋流器上游的容器,初始油相滞留在容器内的含硫污水中,经多次循环,直至进入旋流器的含硫污水中的油相流量与水相流量之比被调控至8%~18%,即保证旋流器处于高效的工况条件下工作,之后,进入容器中的油相则通过重力沉降分离富集于容器的上部,由合格油品排出口排出;其中水相通过旋流器水相出口管线排出,在旋流器水相出口管线上设有控制阀,并藉助该控制阀与旋流器上游容器的液位控制系统组合,自动调节旋流器的操作参数,并满足旋流器上游容器对液位控制的要求。
当容器内含硫污水的压力不小于旋流器的最小驱动压力的情况下,或者说容器内的含硫污水的压力大于0.20MPa的工况下,在旋流分离所得的油相返回旋流器上游容器的管线上设置一齿轮泵,油相经齿轮泵增压后泵入容器中。
当容器内含硫污水的压力小于旋流器的最小驱动压力的情况下,此时在进入旋流器的含硫污水的管线上,至少设置一个变频驱动的增压泵,使含硫污水增压至压力不小于0.20MPa,但不大于0.55MPa;旋流分离所得的油相经管线自动带压返入容器中。
旋流器上设有集水腔,在集水腔顶部设有排油管,定期打开排油管上的阀门,使集水腔中聚集的浮油通过管线与旋流器的油相管线汇集后排出。
旋流器的含硫污水进口管线上设有一个管道过滤器,其滤网的目数为100目至200目。
总之,综合利用本发明公开的技术措施,含硫污水旋流除油装置在压力降小于0.3MPa的条件下,含硫污水除油率能够达到70%以上,即污水中70%以上的油在品位不降低的条件下得到回收,同时含硫污水也达到了产业部门对物系要求的排放标准。
下面结合附图和实施例对本发明提供的方法作进一步的描述。
图1为常减压含硫污水物系或物系压力低于旋流器最小驱动压力工况下,进行旋流除油时工艺流程示意图。
其中:1-旋流器上游的容器,其上设有:1a-含硫的含油污水(简称含硫污水)入口;1b-油相(或旋流器冲洗时含油排污水)返回口;1c-液位控制系统(简称LHC)入口;1d-合格油品排出口;1f-含硫的含油污水出口;2-增压泵(变频离心泵,简称变频泵),一种采用变频调速技术控制的增压泵;3-过滤器(一种由100~200目滤网构成的篮式过滤器);4-旋流器,其上设有:4a-大于旋流器工作压力的含硫污水入口;4b-集水腔水相出口,在出口管路上设有液位控制系统,以调控容器1中的液位,余水排放至下游处理装置作进一步净化;4c-集水腔排油管出口;
4d-油相出口;4e-冲洗口(不定期用水冲洗旋流器积聚的含固混合物);4f1、4f2、4f3-分别为冲洗时污物的排污口。
由于油相处于压力态,且其压力必然大于容器1中的压力,故油相可以自动进入容器1中进行重力沉降分离,富集后由1d排出口收集合格的油品(收油)。
图2为大于旋流器工作压力的含硫污水物系进行旋流除油时的工艺流程示意图。
其中:1-旋流器上游的容器,其上设有:1a-含硫污水入口;1b-油相(或旋流器冲洗时含油排污水)返回口;1c-液位控制系统(简称LHC)入口;1d-合格油品排出口;1f-含硫的含油污水出口;2-泵(齿轮泵),主要将浮油相增压至压力大于容器1内的压力,从而将油相泵至容器1中,进行重力沉降分离,然后将合格油品由1d排油口排出(收集);此外不定期冲洗旋流器中积聚含固污物时的含油污水亦通过此泵泵至容器1中;3-过滤器(同图1结构);4-旋流器,其上设有:4a-大于旋流器工作压力的含硫污水入口;4b-集水腔水相出口,在出口管路上设有液位控制系统,以调控容器1中的液位,余水排放至下游处理装置作进一步净化;4c-集水腔排油管出口;4d-油相出口;4e-冲洗口,根据物系含固情况不定期进行冲洗,保持旋流器处于良好状态下工作;4f1、4f2、4f3-分别为冲洗时污物的排污口。
实施例1常减压含硫污水或压力小于旋流器工作压力的含硫污水物系旋流除油实施方案见图1。在图1中,容器内的含硫污水压力为0~0.02MPa,小于旋流器的最小驱动压力,含硫污水需要增压。采用变频离心泵,将含硫污水压力增大到0.45~0.55MPa,经篮式过滤器进入旋流器,旋流器将含硫污水分离为油相和水相两部分,油相压力为0.05~0.1MPa,水相压力为0.25~0.30MPa,油相流量为水相流量的18%。油相在自身压力下自动返回容器,水相经容器的液位控制阀门流入下游装置。旋流器内腔积聚的油品经集油管定期排放。该装置在含硫污水中油浓度为500ppm时,水相含油浓度为145ppm,含硫污水除油率达到70%以上。这使装置污水含油浓度达标率由50%左右提高到100%,并实现了油品在品位不降低的前提下回收,同时提高了油品的收率。
实施例2重整加氢装置系统中含硫污水旋流除油实施方案见图2。在图2中,容器内的含硫污水压力为0.75~0.8MPa,大于旋流器的最小驱动压力,故含硫污水不需要增压。含硫污水经篮式过滤器直接进入旋流器,旋流器将含硫污水分离为油相和水相两部分,油相压力为0.05MPa,水相压力为0.25~0.35MPa,油相流量为水相流量的10%。。油相经齿轮泵增压后返回容器,水相经容器的液位控制阀门流入下游装置。旋流器内腔积聚的油品经集油管定期排放。该装置在含硫污水浓度为860ppm时,经分离水相含油浓度为200ppm,含硫污水除油率达到77%以上。这使装置污水含油浓度达标率由50%左右提高到100%,并实现了油品在品位不降低的前提下回收,同时提高了油品的收率。
由上可见:采用本发明的方法,完全可以取代炼油工业中含硫污水现有的脱油工艺和含硫污水的隔油和浮选流程,而且使污水的含油浓度达标率由现有技术的50%左右提高至100%,不仅保持了油品原有品位,而且有效地提高了油品的收率。

Claims (5)

1.一种含硫污水的旋流除油方法,能高效地去除含硫污水中的分散油、乳化油以及浮油,其特征在于采用容器(1)、过滤器(3)、旋流器(4)、阀门和管线串联组合成的工艺;在旋流器(4)中,含硫污水在压力下进行旋流分离成油相和水相两部分,其中油相经管线返回至旋流器上游的容器(1),初始油相滞留在容器(1)内的含硫污水中,经多次循环,直至进入旋流器的含硫污水中的油相流量与水相流量之比被调控至8%~18%,即保证旋流器处于高效的工况条件下工作,之后,进入容器中的油相则通过重力沉降分离富集于容器(1)的上部,由合格油品排出口(1d)排出;其中水相通过旋流器水相出口管线排出,在旋流器水相出口管线上设有控制阀,并藉助该控制阀与旋流器上游容器的液位控制系统组合,自动调节旋流器的操作参数,并满足旋流器上游容器对液位控制的要求。
2.如权利要求1所述方法,其特征在于当容器(1)内含硫污水的压力不小于旋流器(4)的最小驱动压力的情况下,或者说容器(1)内的含硫污水的压力大于0.20MPa的工况下,在旋流分离所得的油相返回旋流器上游容器的管线上设置一齿轮泵(2),油相经齿轮泵(2)增压后泵入容器(1)中。
3.如权利要求1所述方法,其特征在于当容器(1)内含硫污水的压力小于旋流器(4)的最小驱动压力的情况下,此时在进入旋流器的含硫污水的管线上,至少设置一个变频驱动的增压泵(2),使含硫污水增压至压力不小于0.20MPa,但不大于0.55MPa;旋流分离所得的油相经管线自动带压返入容器(1)中。
4.如权利要求1所述方法,其特征在于旋流器(4)上设有集水腔,在集水腔顶部设有排油管,定期打开排油管上的阀门,使集水腔中聚集的浮油通过管线与旋流器的油相管线汇集后排出。
5.如权利要求1所述方法,其特征在于旋流器的含硫污水进口管线上设有一个管道过滤器,其滤网的目数为100目至200目。
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