CN100506941C - 炼厂或油田污油脱水工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污油脱水工艺；尤其涉及一种炼厂轻污油和重污油的脱水与油田污油的脱水回收的超声波处理新工艺。含水污油经超声波处理器内声场为驻波或行波的超声波处理装置后进入热沉降罐进行油水分离，或含水污油进入具有驻波或行波超声装置的热沉降罐进行油水分离。本工艺属于物理破乳脱水法，对污油的适应性强，不受油品性质的影响，快速实现油水分离；能在短时间内实现油水分离，缩短了热沉降时间且最终脱水率提高，操作成本低。采用本工艺对污油进行回收，减少污染源，有较好的环保效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明为一种污油脱水工艺；尤其涉及一种炼厂轻污油和重污油的脱水与油田污油脱水回收的超声波处理新工艺。
背景技术
炼油厂或油田生产过程中产生一定的污油，来源广泛，性质差异大。由原油罐切水、减顶罐切水、装置停工扫线、设备清洗、电精制等过程产生，污油形式复杂，有水包油、油包水、多层包覆等情况，乳化严重，具有极强的油水界面张力。油田与炼油厂污油常含有各种助剂和胶质、沥青质，以及固体颗粒，不易破乳脱水。在炼油厂的实际生产过程中，轻质污油与重质污油均含有较多水分，一般在10％～80％左右。
污油破乳脱水的常规方法有热沉降、加入破乳剂等。通常污油经较长时间热沉降仍不易达到回收利用的要求。大量的水分及杂质使这些污油既难以回收利用，又占用了大量的储罐体积；由于污油中通常都含有大量的各种助剂及其它化学物质，在破乳过程中加入破乳剂，其用量大且破乳效果不明显。
由于污油的特殊性与复杂性，常规破乳方法都表现出局限性，使得大量的污油无法回收利用，造成资源浪费，污染环境。国内相关专利有1998年11月的CN2296230Y的实用新型专利针对原油破乳脱盐脱水，由电脱盐器、超声波作用区、超声波探头等组成。其超声波探头安装方向与作用区轴线方向垂直，使超声波作用方向与原油流动方向垂直。使得原油受超声辐照的停留时间短，易引起超声局部乳化使脱后原油含水量高，影响脱盐分馏塔的操作。2003年3月CN2539559Y的实用新型专利对上述专利进行了改进，将超声波作用轴线方向与原油流动方向设为一致。其超声波作用区为管道式结构，超声波作用区另一端为锥管区，使超声波的反射面形成的反射波不会因为叠加或聚集而使原油乳化，提供均匀的超声波作用区。2005年1月的中国专利CN2669953Y，对专利CN2539559Y进行了再次改进，提出管道两边同时设置超声波探头，以延长超声波对乳液的作用时间。以上专利虽然对原油脱盐脱水有一定的效果，但是均未提及超声处理装置的声学要求，超声利用率较低，原油停留时间较长，并未涉及各类污油破乳脱水方面的应用。
发明内容
本发明的目的为了解决上述技术难以去处污油中大量的水分及杂质，污油难以回收利用，造成环境污染等问题而提出了一种将含水污油经过超声波处理后进入热沉降罐沉降分离或含水污油进入具有超声功能的热沉降罐进行油水分离的工艺。
本发明所采用的技术方案为：通过超声波的行波或驻波效应使污油中的水滴聚并并实现油水分离，针对污油的高含水性提出明确的脱水处理方法和工业实现方式。具体的技术方案为：一种炼厂或油田污油脱水工艺，其特征在于含水污油经具有驻波或行波的超声波处理装置后进入热沉降罐进行油水分离，或含水污油进入具有驻波或行波超声装置的热沉降罐进行油水分离。
其中上述的超声波处理装置包括超声波发生器、超声换能器；超声波处理装置为箱式、圆管式或罐式；超声换能器为压电陶瓷超声波换能器或磁致伸缩超声波换能器，超声换能器为单个或多个阵列。
其中，含水污油经过超声作用2～30分钟，超声波频率为5kHz～100kHz；含水污油可以由一组超声设备和热沉降罐组成的单级处理，也可以采用二级或多级处理。
本发明所需主要设备包括超声波处理装置(箱式、罐式或圆管式)和热沉降罐。超声波发生器产生频率电信号经导线送至换能器，换能器将电能转换成声能送入超声波处理装置。
本发明点包括工艺路线及超声破乳设备。污油破乳脱水工艺路线合理及超声破乳设备设计正确是本技术发明成功实施的关键，要求处理器内声场为行波场或驻波场，声处理装置设计、加工时严格按照声学要求并选用最佳声频率。
具有超声功能的热沉降罐为热沉降罐上置有超声换能器，直接对罐内流体进行超声辐照。通常超声发生器设计为间隙式或脉冲式工作方式，以利于沉降脱水；一般将超声换能器置于罐底部，使声波竖直向上辐射，通过气液界面使超声波反射回液体中形成行波或驻波；若将换能器置于罐侧面，则通常需成对布置，以利于形成行波或驻波作用声场。
本技术特点为预热后含水污油进入超声波处理装置，按工艺要求超声作用2～30分钟后进入热沉降罐沉降分离。根据污油组成的不同，在沉降罐中含水污油分层不同，故可采用不同后处理方法：
1.较轻的含水污油经超声处理再静置分层。一般分为两层。上层为油层，下层为污水。油层含水量一般低于10％，可送常减压装置回炼，污水送污水处理厂。
2.含水重污油(含较少杂质及固体颗粒)经超声处理再静置分层。一般也分为两层。上层为油层，下层为污水。油层含水量一般低于10％，可送常减压回炼或焦化装置，污水送污水处理厂。
3.含水重污油(含较多杂质及固体颗粒)经超声处理再静置分层。一般可能分为三层，上层为轻油层，含水量极低，可以直接作为馏分油送柴油处理工段或送常减压装置回炼；中层为重油层含水量较低，但该层含较多胶质、沥青质、固体颗粒等，可以送焦化装置处理；下层污水送污水处理厂。
4.若上述过程为油田污油脱水，则脱水后污油可以与脱水后原油混合处理或单独处理。
本发明所用超声波频率为5kHz～100kHz，处理时间2～30分钟，均应根据污油性质而变；声功率根据处理量不同而变。超声波在作用区中形成行波或驻波是本技术应用的(获得最佳脱水效果)关键。
本发明污油脱水新工艺为超声波破乳脱水工艺。适用范围包括炼厂污油脱水回收、油田污油脱水回收及其他含水污油的回收过程等。
有益效果：
1.利用超声波的空化效应克服油水界面张力与超声波的凝聚效应使分散相液滴聚并，最终通过沉降实现油水分离。
2.采用超声波破乳脱水技术属于物理破乳脱水方法，受油品性质的影响小，对污油脱水具有适应性强、脱水迅速且效果明显等特点。
3.行波或驻波声场对含水污油进行处理，声波的聚集力使污油中水滴聚并变大，能在短时间内实现油水分离，缩短了热沉降时间且最终脱水率提高，超声波作用时间短，在几分钟的超声波作用下即能迅速脱出大部分水。对于高含水重质污油，采用本技术后，首次处理即能脱出50％以上的水份，采用多次循环处理能达到较高要求。
4.采用本工艺后，使污油沉降罐的处理能力得到提高，脱水后污油可以直接回炼，提高了污油的利用价值，具有较高的经济价值。同时污油脱水回收后，对减少污染、保护环境具有重要意义。
1.附图说明
图1为本技术发明的二级处理流程示意图。
图2、图3为本发明超声作用部分为箱式处理器的结构示意图，其中图2为正视图，图3为俯视图。超声波换能器阵列可置于箱式处理器的单侧或双侧。
图4、图5为本发明超声作用部分为圆管式处理器的结构示意图，其中图4为正视图，图5为侧视图。
图6、图7为本发明超声作用部分为罐式结构示意图，即超声波作用罐同时也是热沉降罐，操作采用间隙式，其中图6为正视图，图7为A-A方向的剖视图。
图中1、4为超声波作用部分，2、5为热沉降罐；3、6为视镜，V-1、V-2、…、V-12为阀门，7为污油入口，8为超声波处理后污油出口，9为超声波单头换能器或换能器阵列，10为清洗时排污口，11脱水后污油出口，12为脱出污水出口，13为搅拌桨。
图1虚线框内为单级处理流程，本发明可以采用单级、二级甚至更多级处理方式以达到污油回收利用的目的。污油通过阀V-1后进入超声波作用区，再经过阀V-2进入沉降脱水罐，在沉降脱水罐中油、水分层，通过视镜确定定期分别排出污水与油。
超声波发生器产生的一定频率的电信号经导线输送至超声波换能器(单个或阵列)，换能器将声信号辐射至污油作用区。
2.具体实施例
实施例1
超声波频率28kHz。初始水含量为75％左右的重污油采用本发明技术(超声波作用部分采用图2、图3的处理装置)，经超声波一次作用5分钟后，送至热沉降罐(温度80℃)沉降4小时后，油水迅速分离，油水共分为3层。脱后轻油层平均水含量低于1％，可以直接作为馏分油送精制或回炼；油层下部重油浆含水45％左右。
实施例2
对于实施例1脱水后污油(包括上部轻油层与下部重油)，进行预热后再次进行超声波(频率28kHz)作用3分钟，经过热沉降罐长时间热沉降后(温度85℃)，油层的总含水量低于28％。根据污油回收方式，直接回炼或继续多次循环脱水处理以达到回收利用的目的。
实施例3
超声波频率40kHz。初始水含量为75％左右的重污油采用本发明技术(超声波作用部分采用图2、图3的处理装置)，经超声波一次作用10分钟后，送至热沉降罐(温度70℃)沉降4小时后，油水迅速分离，下层污水占51％，污油脱后水含量约49％，污油体积减小一半。
实施例4
超声波频率28kHz。初始水含量为75％左右的重污油采用本发明技术(超声波作用部分采用图2、图3的处理装置)，经超声波一次作用3分钟后，送至热沉降罐(温度80℃)沉降2小时后，油水迅速分离。将下层水分离出来后，对油层进行再次超声波作用4分钟，最后进行长时间热沉降(温度80℃，6小时以上)，油水分层后水含量低于35％。
Claims (3)
1、一种炼厂或油田污油脱水工艺，其特征在于含水污油经具有驻波的超声波处理装置后进入热沉降罐进行油水分离，或含水污油进入具有驻波超声装置的热沉降罐进行油水分离；其中所述的超声波处理装置包括超声波发生器和多个阵列压电陶瓷超声换能器；含水污油经过超声作用2～30min，超声波频率为28kHz～100kHz。
2、根据权利要求1所述的脱水工艺，其特征在于超声波处理装置为箱式、圆管式或罐式。
3、根据权利要求1所述的脱水工艺，其特征在于含水污油采用由一组超声设备和热沉降罐组成的单级处理，或者采用二级或多级处理。
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| 驻波场原油破乳脱水的研究. 蔡永伟，谢伟，吕效平，韩萍芳.石油炼制与化工，第36卷第5期. 2005 |
| 驻波场原油破乳脱水的研究. 蔡永伟，谢伟，吕效平，韩萍芳.石油炼制与化工，第36卷第5期. 2005 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11873454B2 (en) | 2017-05-22 | 2024-01-16 | Saudi Arabian Oil Company | Crude hydrocarbon fluids demulsification system |
| CN109276914A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-01-29 | 天津市瑞德赛恩新材料开发有限公司 | 一种超高含水污油处理方法 |
| US12049594B2 (en) | 2022-02-28 | 2024-07-30 | Saudi Arabian Oil Company | Natural material for separating oil-in-water emulsions |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1740261A (zh) | 2006-03-01 |
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