减顶水除油技术

一、减顶水处理的必要性

原油加工过程首先将原油先按不同产品的沸点分割成不同的直馏馏分油，然后按照产品的质量标准要求，除去这些馏分油中的非理想组分；或者通过化学反应转化，生成所需要的组分，进而得到一系列合格的石油产品，蒸馏是最常用且经济的一种分离手段，也正是炼厂加工原油的第一道加工程序。

图1 常减压系统

通过初、常减压蒸馏将原油分成不同的馏分，一般塔顶的油气经冷凝在油水分离器中完成油、水和气的分离，因其冷凝污水通常含有高浓度的硫化物被称为含硫污水，通常是经过汽提处理后作为净化水送至下游装置回用。近年来，由于加工原油的劣质化和多样化，常减压装置塔顶冷凝水容易乳化带油，不仅造成轻质油品的损失，而且给下游装置造成了很大的冲击，具体表现在以下几个方面：

1. 气液平衡被破坏：油分作为表面活性物质，在汽提塔内强烈的汽水接触情况下，极易发生起泡现象，大量的泡沫使气液相的传质不能有效进行，增加了蒸汽消耗量，造成操作波动，降低塔的处理能力。

2. 塔盘与再沸器堵塞：乳化油成分复杂，污水中含油量高时，油分容易在塔盘和再沸器等关键部位积聚导致堵塞，这不仅影响装置的传质效率，还可能引发局部过热，降低设备的整体性能和使用寿命。

3. 副产品污染：汽提过程中，若酸性水含有烃类会产生黑硫磺，液氨带油影响产品质量。

二、乳化原因分析

随着原油的劣质化越来越严重，劣质重油含有天然的表面活性剂（沥青质、胶质、石油酸等），采油过程中添加的助剂（烷基苯磺酸、脂肪醇聚氧乙烯醚等），常减压蒸馏过程中添加的缓蚀剂（碱液），形成了阴离子表面活性剂，它们水化程度低，直接进入内Helmholtz面取代水偶极层，与油滴表面产生特性吸附，使得油水界面张力下降，同时油滴表面所带负电荷与阴离子表面活性剂形成Stern双电层，产生x电位。由于液体温度较高，其扩散作用也更明显， Stern双电层越厚，x电位也越大，油滴间的排斥力也越大，且在油水界面形成定向吸附，从而形成稳定而牢固的界面膜，阻碍油滴碰撞时的聚结，这也是常、减顶水中水包油型乳化液稳定存在，长时间静置不分层，含油量较高的原因。

为了保障汽提工艺的效率及稳定性，需要在酸性水进入汽提塔之前进行除油处理，一般要求含油量低于50mg/L，目前各厂采用的除油技术主要是以下几种：

表1 除油技术

三、技术效益对比

科力迩科技在除油领域有较多试验探索和工业应用工作。2021年在洛阳某石化企业的含硫污水处理中采用了“CDFU旋流溶气气浮+高效聚结除油”的组合工艺进行了15m3/h规模的处理，在进水平均含油量为15%的条件下，出水含油量浓度低于50mg/L，除油效率达到99.96%。

工业化应用

目前，各大炼厂普遍采用的大罐重力沉降法，沉降时间一般为50~70h，通常设置两台，一台为沉降罐，一台为缓冲罐，两罐串联操作。该法要求罐容及占地较大，而且除油效果难以保证，罐内的浮油不易收集。相比于大罐重力沉降法，“CDFU+高效聚结除油”的组合工艺在乳化油去除方面除了停留时间仅仅5分钟之外，回收油也可直接进入装置回炼，这也避免了传统工艺回收油品质不佳造成的油品加工损失，同时，假设此工艺比传统重力沉降多回收轻质乳化油按300mg/L计，则一年可多产生43万元回收轻质油的经济效益。

表2 技术对比

注：酸性水中含油2%，年运行时长8000小时，回收轻质油按6000元/吨，轻质油加工损失按500元/吨计。

此外，酸性水中含油量较高时，对于溶气气浮来说，由于酸性气在轻质油和水中溶解度相差不大，一部分酸性气体和轻质油被一起回收，另一部分则会在进入气浮时被吹脱回收。温度和pH值对吹脱的影响效果较大，在常温、pH值为7.5，控制好气液比的情况下，酸性水中硫化氢去除率可达70%。配合其他脱硫手段（如脱硫剂）可满足一般炼厂酸性水回用要求。

表3 节约能耗

注：酸性水硫化氢按2000mg/L计。