石油煉化罐中油泥分離方法與技術(shù)優(yōu)化
技術(shù)支持
石油作為 重要的基礎(chǔ)能源，在生產(chǎn)的過程中需要經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行提煉，而煉油罐作為煉化石油的重要發(fā)生器皿，在經(jīng)常使用中會(huì)在罐底部形成厚厚的油泥，這些油泥都是由于煉化石油產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)殘余物及固體廢棄物，主要含有硫化物、苯化物和芳烴類物質(zhì)等，長期存在嚴(yán)重影響煉化石油的質(zhì)量純度，有可能阻礙其他化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的完全程度，具有極大的安全隱患，當(dāng)直接進(jìn)行外排時(shí)，因其具有致癌和劇毒的特性，會(huì)造成人身傷害和嚴(yán)重環(huán)境污染。因此，如何采取有效措施對(duì)罐底油泥進(jìn)行綠色環(huán)保處理，或者改進(jìn)油泥處理工藝，降解為可分解、無毒無害的次級(jí)安全產(chǎn)物進(jìn)行排放，值得探索和深思。
1 油泥處理傳統(tǒng)工藝缺陷
處理油泥通常采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行清洗，但也存在許多弊端與缺陷。清洗油泥時(shí)選擇同類別油和水在高壓水射流條件下對(duì)罐底油泥進(jìn)行沖擊破碎，然后用泵將混合物的液體進(jìn)行抽排回收，當(dāng)沖洗完畢，油泥與罐底和罐壁全部分離后，用熱水對(duì)罐壁再次清洗，在高溫?zé)崴慕莘纸庾饔孟拢俅吻謇須堄嘤湍?，達(dá)到清潔的效果。此外，為了避免油泥和其他殘留物發(fā)生氧化，整個(gè)清洗過程應(yīng)當(dāng)向罐內(nèi)注入氮?dú)庖种蒲鯕鈪⑴c，由此機(jī)械方法代替人工清洗方法。
（1）清洗過程油量消耗大
因?yàn)榍逑磿r(shí)需要用到同類油在高壓水射流作用下清洗，同類油脂可以有效降低罐底油泥的粘稠性和密度，進(jìn)行合理稀釋，增加流動(dòng)性，為了達(dá)到較好的沖擊破碎效果，便于將分離物進(jìn)行抽排，需要大量油脂進(jìn)行稀釋使用，造成了清洗成本的增加，油脂消耗量較大。
（2）易造成新裝原油成品的污染
由于經(jīng)過石油煉化反應(yīng)之后，罐底積存油泥的主要成分為碳?xì)浠衔?、石蠟、瀝青質(zhì)、咸水和無機(jī)物等，經(jīng)過破碎沖擊清洗處理后，造成這些雜質(zhì)物質(zhì)被分解出來，成為獨(dú)立的物質(zhì)，在后期油罐裝入新的原油進(jìn)行煉化，或者進(jìn)行油罐運(yùn)輸時(shí)，這些物質(zhì)會(huì)存在于成品油中，甚至?xí)绊懻５臒捇磻?yīng)，降低油品質(zhì)量，因此，清洗后分離出的產(chǎn)物容易造成油品污染。
（3）清楚效果不徹底
由于油罐本身具有一定的密封性，且相對(duì)容積小，在清洗時(shí)采用封閉環(huán)境的循環(huán)沖抽工藝，即新油供給、分離物抽出的作業(yè)循環(huán)，在復(fù)雜的煉化罐系統(tǒng)中，很容易導(dǎo)致密度較大的分離物堵塞管路，或者發(fā)生沉淀，重新形成新的油泥，導(dǎo)致罐體清洗不徹底的弊端。
2 油泥的來源與特性
油泥主要來自于石油工業(yè)開采、冶煉、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，按照組分及行程過程的不同又可以分為落地油泥、罐底油泥及煉油廠油泥等幾大不同的類別，不同的油泥種類其組分、形成方式和特性差別較大需要針對(duì)其特性采取合理的處理措施。
落地油泥是在油田生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)冗^程中原油與周邊土壤所形成的一種固體廢棄物，其形成量較大是油泥的主要組分之一。罐底油泥是儲(chǔ)存與油罐中的原油在重力的作用下所析出的一些含有雜質(zhì)，如重金屬、泥沙等。煉油廠油泥則主要來自于含油廢水，多沉積在油池的底部。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年所產(chǎn)生的油泥量極大且呈現(xiàn)出逐年遞增的態(tài)勢，對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生了極為嚴(yán)重的影響。不同種類的油泥其形成過程與組分差別較大，且其表現(xiàn)出的特性也有所差異，做好油泥的處理應(yīng)當(dāng)對(duì)不同種類油泥的特性進(jìn)行分析以便于采取針對(duì)性的處理措施對(duì)其進(jìn)行處理。油泥密度大（重于水）、粘度和附著性較強(qiáng)，主要組分為水、油以及砂石等雜物以及一些其他種類的化學(xué)物質(zhì)所組成，其主要呈現(xiàn)為水包油、油包水或是懸浮固體等的形態(tài)。油泥組分復(fù)雜、污染較大需要積極做好油泥的處理，做好生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。
3 油泥處理工藝改進(jìn)與方案優(yōu)化
針對(duì)以上分析的傳統(tǒng)工藝處理缺陷與弊端，主要從油泥源頭管控、分離回收處理和綠色凈化降解等三個(gè)方面進(jìn)行工藝改進(jìn)，其中，油泥源頭管控是指通過改進(jìn)原油煉化反應(yīng)過程，使其盡可能反應(yīng)完全，減少煉化殘留物的產(chǎn)生，從而減少油泥沉積；分離回收處理主要對(duì)分解后的油泥混合物進(jìn)行油水分離，經(jīng)過凈化過濾后抽出殘留物，對(duì)水進(jìn)行循環(huán)使用，提高利用率，經(jīng)過綠色降解對(duì)分離物進(jìn)行環(huán)保處理，實(shí)現(xiàn)整個(gè)清洗過程的無毒無害化處理，達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
（1）油泥分離技術(shù)優(yōu)化
對(duì)于油泥分離技術(shù)主要是針對(duì)于從油泥垢中提取原油，提高原油回收率，同時(shí)，增加經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保效益。
目前常用的回收油泥中原油的方法有萃取法、介質(zhì)機(jī)械分離法、熱化學(xué)分解法、離心機(jī)震動(dòng)篩分法等多種方法，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，原油分離提取技術(shù)的不斷提升，更多的方法也被應(yīng)用實(shí)踐。
①萃取法
萃取法類似于同類油清洗方法，主要利用如汽油和石油醚及其他等效有機(jī)溶劑采取對(duì)油泥反復(fù)沖洗的原理，從而析出提取油泥中的原油成分。此方法不僅成本低廉，而且操作流程相對(duì)簡單，便于實(shí)施。雖然能夠較好地提取原油成分，但是由于有機(jī)溶劑本身具有一定毒性和腐蝕性，操作過程也存在一定風(fēng)險(xiǎn)，必須經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)，按章操作并做好個(gè)體防護(hù)，采用萃取法尤其對(duì)于泥沙含量較高的油泥雜質(zhì)提油效果較佳。
②熱化學(xué)分解法
通過熱力作業(yè)對(duì)油泥進(jìn)行祛除清理也具有良好的效果，采用熱化學(xué)法對(duì)于罐壁油泥進(jìn)行化學(xué)分解，提高油脂活性，再輔助以原油清洗稀釋，能夠達(dá)到較徹底的清潔效果，同時(shí)，也可以回收一定比例的原油，提高回收率和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。此外，熱化學(xué)分解法是通過化學(xué)制劑進(jìn)行油脂溶解，借助熱學(xué)的物理特性提高油的溫度活性，使油泥在高溫條件下，更容易與化學(xué)劑進(jìn)行溶解稀釋，因此，能夠取得較徹底的清除，而且在此基礎(chǔ)上不產(chǎn)生多余的雜質(zhì)和反應(yīng)殘余物，具有良好的環(huán)保效果。
③介質(zhì)機(jī)械分離法
介質(zhì)機(jī)械分離法類似于萃取法和熱化學(xué)分解法的混合方法，主要利用化學(xué)介質(zhì)對(duì)油泥進(jìn)行融合萃取，然后通過機(jī)械振動(dòng)和其他外力方法對(duì)油泥進(jìn)行分離處理，可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)等多種形態(tài)的分別提取，從而提高油泥中原油的回收率，而且這一操作過程并不復(fù)雜，易實(shí)現(xiàn)，但是機(jī)械操作的精度無法準(zhǔn)確進(jìn)行把控，很難做到油泥分離和原油提取的準(zhǔn)確量化，因此，該方法有待進(jìn)一步改進(jìn)提升。
④離心機(jī)震動(dòng)篩分法
儲(chǔ)油罐罐壁和罐底積累的厚層狀油泥在高壓水槍的噴射作用下，逐漸被水壓沖刷產(chǎn)生“軟化”，在沖洗之后改變了油泥原來的附著狀態(tài)，形成了一定的可流動(dòng)性，再由泥漿泵抽出經(jīng)過分離系統(tǒng)的溶液加熱、初步分離后進(jìn)入離心泵，做好水、泥、油的分離準(zhǔn)備。由于罐底的油泥主要是重有機(jī)質(zhì)、烴類物質(zhì)、水和部分雜質(zhì)泥沙等成分組成，其單位體積密度≤40%，且固相密度較大，高于液相密度，具有一定的流動(dòng)性和懸浮性，因此，可以通過其密度原理和物理特性進(jìn)行離心機(jī)篩分分離，將分離的油脂回收進(jìn)新的儲(chǔ)油罐，分離出的水回收至污水凈化裝置，分離出的油泥、泥沙等雜質(zhì)可直接裝車進(jìn)行下一步專業(yè)處理后進(jìn)行固體物填埋，從而實(shí)現(xiàn)所有產(chǎn)物盡可能做到環(huán)保處理，提高資源回收利用率。
在使用離心機(jī)進(jìn)行篩分震動(dòng)的具體操作中，首先將沖洗后的混合油泥液體抽入臥螺離心機(jī)，開機(jī)后在高速旋轉(zhuǎn)的作用下產(chǎn)生離心力，由于沖洗后產(chǎn)物的密度與質(zhì)量存在差異化，質(zhì)量較重、顆粒較大的固態(tài)沙礫、污泥等會(huì)緊貼離心機(jī)腔體內(nèi)壁隨著一起做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，而在螺旋葉片的刮擦作用下，將分離出的固態(tài)物質(zhì)由出渣口排出；而密度相對(duì)較小的回收油在離心機(jī)差速器的作用下，產(chǎn)生不同旋轉(zhuǎn)速度和回轉(zhuǎn)頻率的旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)，將分離出的清潔油由溢流孔滲出，實(shí)現(xiàn)油品的回收。整個(gè)篩分流程都可由離心機(jī)差速器的主副電機(jī)進(jìn)行調(diào)控，差速較大時(shí)，對(duì)固體廢物的推洗排渣效率也會(huì)提高，但是由于脫水不充分，導(dǎo)致固體殘?jiān)暮瘦^高，不能達(dá)到預(yù)期的排渣效果，所以需要對(duì)離心機(jī)電機(jī)差速器頻率預(yù)先設(shè)定合理數(shù)值，以期得到含水率較低的固體廢渣、清潔油品，以及回收充分的廢水等。
臥螺離心機(jī)的差速器主要由主電機(jī)驅(qū)動(dòng)，副電機(jī)從動(dòng)，但二者是相對(duì)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)關(guān)系，在臥螺離心機(jī)開機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速與差速比均為定量，一般情況下不會(huì)改變，若想改變離心機(jī)差轉(zhuǎn)速，只有改變副電機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)差轉(zhuǎn)速的變頻調(diào)節(jié)，調(diào)控好離心機(jī)的合理轉(zhuǎn)速，取得較好的清潔油、水分和固體廢物的分離回收效果。
⑤其他分離方法
除了常規(guī)的以上幾種方法外，還有很多待實(shí)踐驗(yàn)證和創(chuàng)新思路的方法，比如冰融法是指利用油脂與水存在不同凝點(diǎn)，通過溫度調(diào)節(jié)控制，在不同物理凝點(diǎn)對(duì)原油進(jìn)行提取的方法，但是該方法需要降低溫度進(jìn)行有效控制，理論上能耗較大，且提取量不能形成規(guī)模，因此，尚待進(jìn)一步改進(jìn)。微波法是指借助微波發(fā)熱的物理原理，對(duì)油泥進(jìn)行持續(xù)放散加熱，在高溫的條件下實(shí)現(xiàn)原油分解，從而進(jìn)行分離提取，但是該方法需要另外建立提供微波的設(shè)備，且定向性不好掌握，罐體內(nèi)外的溫度無法準(zhǔn)確測控，因此，也存在一定的操作難度。
（2）油泥環(huán)保處理方法優(yōu)化
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)油泥的有效降解、分離和原油提取，同時(shí)還要滿足操作簡單、能耗低廉、成本可控，對(duì)殘留物起到環(huán)保排放的標(biāo)準(zhǔn)，需要不斷優(yōu)化方案設(shè)計(jì)，改進(jìn)提取工藝，通過拓展思路、創(chuàng)新融合，在傳統(tǒng)工藝方法的基礎(chǔ)上，充分引進(jìn)如物理、化學(xué)、生物等多種手段交融的新方法進(jìn)行探索實(shí)踐，找到更加清潔、高效、環(huán)保的綠色清洗之路。
①固化法
由于油泥是原油煉化反應(yīng)后的產(chǎn)物，在煉化過程中產(chǎn)生許多殘留物，對(duì)于含油率較低、泥沙量高、污染性低的油泥可以利用綠色可降解固化材料進(jìn)行包裹處理，主要用于建筑施工和其他材料加工領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)油泥的二次利用和處理。
②焚燒法
焚燒法是利用油泥中含有部分原油油脂，具有一定可燃性的原理，通過高溫燃燒對(duì)油泥進(jìn)行分解處理，但燃燒過程中需要采取對(duì)燃燒產(chǎn)物廢氣、廢水等的二次環(huán)保處理，避免產(chǎn)生有毒有害燃燒氣體和廢水，造成環(huán)境的污染破壞。
③填埋法
對(duì)于毒性和污染性較低的油泥可以采取就地掩埋的方法進(jìn)行深度填埋降解處理，但是填埋前必須經(jīng)過嚴(yán)格的環(huán)境評(píng)價(jià)，確認(rèn)具備排放標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行掩埋，避免造成土壤的二次污染。
④生物降解法
利用微生物的活性特征，對(duì)油泥中的多種成分如環(huán)烴物質(zhì)等進(jìn)行分解，可直接分解，也可對(duì)分解后的產(chǎn)物，利用上述方法進(jìn)行二次處理，達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，而且通過微生物處理油泥的方法是目前較清潔、較有潛力的處理方法，甚至可達(dá)到自清潔的效果，對(duì)于分解產(chǎn)物也需要進(jìn)行毒性鑒定，符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，再進(jìn)行外排。
4 結(jié)語
油泥作為石油煉化后的雜質(zhì)產(chǎn)物，經(jīng)過長期沉淀膠結(jié)，形成了致密的沉積層，很難進(jìn)行分解處理，本文針對(duì)油泥的構(gòu)成與特性進(jìn)行分析闡述，提出一系列的分離方法進(jìn)行論證實(shí)驗(yàn)，取得了一定的效果，但是從節(jié)能環(huán)保角度來說，仍然存在很多不足之處，不少問題亟待解決，希望通過方案優(yōu)化的思路創(chuàng)新油泥降解的方式，更好地進(jìn)行清潔處置。
