常减压装置是炼油企业的第一道工序，它面对各种不同性质的原油，为下游诸多二次加工装置提供合格和优质的原料。而电脱盐装置不仅是常减压装置的“龙头”，也是为后续装置提供优质原料所必不可少的原油预处理工艺。原油脱盐是通过脱水来实现的，脱后带水将使脱盐率降低，脱后原油中含盐量增加，容易造成装置设备和管道的结垢、堵塞和腐蚀，其中所含重金属还易引起后续加工过程催化剂中毒，并有可能影响下游装置的产品质量。因此，电脱盐工艺已成为炼油厂降低能耗、减轻设备结垢和腐蚀、防止催化剂中毒、减少催化剂消耗的重要工艺过程。
近年来，随着所加工原油的高酸、重质加工比例的逐年提高，电脱盐油水分离难度不断上升，在原有电脱盐设备优先保证脱后原油含盐、含水的情况下，电脱盐污水无有效的调整手段，油含量时常超标，对排水装置安稳运行造成较大隐患。从操作上进行了针对性地调整和优化，但油含量高的问题未得到根本解决，电脱盐污水发黑、带油情况仍有发生，故对污水发黑、带油原因进行分析，并制定了新对策，采取压力除油罐手段降低电脱盐污水油含量，提高装置安全、环保运行水平。
1 原因
2006 年起，中国石油化工股份公司镇海炼化分公司( 镇海炼化) 开始尝试加工达混等高酸、重质原油，主要安排在Ⅱ套常减压装置加工。经过几年的加工高酸原油经验积累，目前，装置加工高酸原油比例达到50% ( 质量分数，下同) 以上，能够较有效地控制电脱盐罐内乳化，脱后原油带水情况逐年减少，脱盐、脱水合格率每年保持在95%以上。但电脱盐污水合格率偏低，油含量超标的问题仍无法解决，多次发生电脱盐污水大量带油，冲击排水装置，对装置安全及环保运行造成了较大冲击。
1. 1 电脱盐设施：Ⅱ套常减压装置设置三级串联电脱盐系统，第一级电脱盐罐V201 /3 为交直流低速电脱盐罐，二、三级为交直流高速电脱盐罐V201 /1，2。电脱盐注水采用脱硫净化水，注水从三级罐V201 /2 开始，脱水逐级回注，V201 /3 脱水出装置。电脱盐设备参数见表1。
由于沥青质和胶质等物质在进入二级罐后会逐渐沉积在油水乳化层区域，形成稳定的乳化层，并促进乳化层的聚积，该部分油质较重，油水密度差小，油水分离困难，容易形成水包油乳化液。当油性或工况变化时，大量稳定的乳化液被重新注入一级罐，引起恶性循环。故需要适当控制一级罐界位在较低位置，将沥青质等杂质在一级罐随水相排出，而沥青质等杂质会吸附少量原油，容易引起电脱盐污水含油超标。
此外，一级罐采用低速水相进料可以提高油相在罐内停留时间，但是水相相对的停留时间较短，不利于水相的油水分离。
1. 2 高酸油乳化严重：高酸原油含有大量的环烷酸，环烷酸是一种天然的表面活性物质。此外，高酸劣质原油因富含胶质、沥青质且易与原油中固体颗粒等杂质混合形成稳定的乳化液，这些因素均会导致在电脱盐罐内形成较为稳定且大量的乳化层，造成电脱盐操作状况的恶化。为避免大量乳化层在电脱盐罐内积累，引起脱后原油带水，根据电脱盐电流情况，控制乳化层在电脱盐罐内积累，从电脱盐污水中需排出乳化液，从而引起污水油含量超标。
1. 3 部分低硫原油混炼后稳定性差：2011 年下半年起，装置在加工卡宾达、达混原油期间，出现电脱盐污水连续发黑、带油现象，经操作调整无有效改善。对上述两种原油进行了模拟电脱盐工况试验发现，卡宾达、达混两种原油分别在电脱盐模拟环境下电脱盐污水正常，但当两种原油混合后电脱盐污水中产生絮状物，且污水发黑。分析原因: 卡宾达、达混原油中沥青质稳定性差，当两种原油混合后沥青质析出，产生絮状物沉降在水相，吸附原油引起电脱盐污水发黑、带油。不同类型原油的电脱盐污水情况见图1。
1. 4 部分原油水杂质含量高：2014 年起，为加强对电脱盐污水原因分析，对原油进行水杂质( 水和沉淀物) 含量分析，发现分析方法GB/T 511—2010 不能准确反映原油真实水杂含量，新的分析方法GB/T 6533—2012能较好地反映原油中的水杂质含量。不同分析方法水杂质含量对比见表2，
采用GB/T 6533—2012 对不同原油水杂含量与污水情况分析结果见表3。
通过多种原油水杂质分析结果与电脱盐污水情况进行对比，证实了原油水杂含量对电脱盐污水外观情况有直接的影响。经过对比，目前所加工的水杂含量高的原油主要为尼罗河、达混、荣卡多等重质原油，石蜡基原油水杂含量较中间基、环烷基高。
2 原因与对策
综上所述，电脱盐污水发黑、带油的主要原因如下: ①原电脱盐设施以原油脱盐、脱水为目的设计，对电脱盐污水没有处理能力; ②高酸原油乳化严重，乳化液通过水相排出; ③原油携带杂质或产生沥青质在电脱盐罐内沉降后随水相排出，同时吸附原油引起污水发黑、带油。故需对电脱盐污水系统进行技术改造。通过对比压力除油罐、普通储罐、罐中罐等方案，最后确定了增上压力除油罐技术改造方案，优点如下: ①无废气排放问题，保证装置区安全; ②占地面积小，符合装置区域内施工要求; ③无需新增机泵，节约能耗。
2. 1 压力除油罐工艺流程：压力除油罐是一种综合了水力旋流离心场技术、粗粒化填料分离技术和浅池理论高效聚集板分离技术的油水分离技术。此次新增了一个容积为550 m3 的卧式压力除油罐，尺寸为6 000 mm×20 600 mm( 直径× 罐总长) ，其流程见图2。
电脱盐污水从压力除油罐上部进料口沿侧面切向进入旋流分离器，在高速旋转流场作用下利用油水密度差实现大部分油与水的分离，污水从底流口排出后进入聚积板分离室，污油从顶部溢流口排出至集油包。经旋流分离后的污水通过六角蜂窝斜管聚积板，使残留的小油滴聚积成大油滴。分离出的油进入集油包，污水进入粗粒化分离室，油分子在粗粒化材料表面附着积聚，并相互碰撞形成大颗粒油滴，油滴从顶部排至集油包，最后污水进入沉降室。沉降分离出的油滴从顶部溢流口进入集油包，污水经冷却器后出装置。罐顶集油包设置导纳界位计，罐顶污油返回至电脱盐三级注水泵入口进行回炼。回炼管线上设置过滤器、单向阀。罐上部设置安全阀，后路起跳至电脱盐污水出装置控制阀后。
此次改造，将电脱盐一级罐界位控制阀后移至压力除油罐后，保证除油罐满罐操作。压力在1. 0 MPa 左右，实际运行中一级罐界位能够平稳运行。
由 旋流器的工作原理可知，旋流分离是在一定离心力作用下完成的。造成这种离心力的动力是流体本身的高速旋转，因而流体在旋流器入口具备一定的初始速度才能产生必要的旋转速度。通常，入口流量越大，即入口初始速度越高，在旋流管内产生的旋流速度与离心力越大，越有利于油水的分离。然而，实验研究表明，在入口流量增大到某一值后，旋流管的分离效果会明显下降。这是由于当流量增加到一定值后，液体与液体之间的剪切力会上升到使油滴大量破碎的程度，这样流量的增大反而使油滴因变得细小而更加难以分离。因此，在调整旋流器的工况时，应使旋流器入口流量处于旋流器分离效率对应的流量范围内。由于电脱盐污水正常流量为25 t /h，但在异常情况下可能达到50 t /h，故为保证旋流效果，在压力除油罐内，设置了2 个旋流分离器，分别按照25 t /h 设计，正常工况下只开启一个旋流分离器。
温度的提高使油的密度、黏度下降，增加了分子的热运动，有利于液珠的聚结。故将原电脱盐污水冷却器后移至压力除油罐出口，提高电脱盐污水进入压力除油罐温度至76 ℃。压力除油罐后增设一台新的水冷器。
考虑到电脱盐污水中含有大量杂质，在压力除油罐内存积后会影响除油效果，故设置了罐底、两段填料冲洗流程，新增一台冲洗泵，冲洗时投用。可用外排污水和除盐水作为冲洗用水。定期对罐内杂质进行冲洗。考虑到压力除油罐检修时密闭吹扫要求，在罐底设置吹扫蒸汽，罐顶预留甩头，可与低压瓦斯管网相连。冲洗泵同时可作为退水泵使用。罐内件全部使用金属材质。
2. 2 效果分析：自除油罐设施2015 年9 月投用以来，电脱盐污水含油量分析合格率较以往上升明显，2015 年6—10 月电脱盐污水合格率分别为42%，46%，31%，100%，100%。电脱盐污水进压力除油罐前时有发黑，但压力除油罐后大部分时间能够保证水质较好，对排水装置冲击大幅下降，取得初步效果。
3 结论
采用电脱盐污水压力除油罐技术可利用有限空间有效降低电脱盐污水含油，克服传统常减压装置电脱盐设施无法对电脱盐污水进行处理的困难。装置改造后，电脱盐污水合格率均达到100%，大幅减少对排水装置的冲击，减少装置加工损失，提高了环保水平，增加了经济效益。压力除油罐技术工艺简单，生产操作简便，设备运行稳定、可靠，取得了明显的效果。
原标题：电脱盐污水含油超标对策
