申请日2003.11.06
公开(公告)日2004.11.03
IPC分类号C02F1/40
摘要
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。
権利要求書
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、液-液分离旋流器、过滤器、阀门和管线的有 效组合，以及采用优化的操作工艺条件，达到提高含硫污水旋流分离效率和油品 回收率的目的;
在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，至少采用一 个变频增压泵装置将含硫污水增压，泵装置采用变频调速技术，用以控制泵上电 动机的转速，使变频增压泵装置在接近其最大流量工况下工作，从而显著减少泵 内流体的泄漏比例，减轻含硫污水中油滴的破碎，同时也满足容器液面控制的要 求;含硫污水由容器经过过滤器泵送到旋流器中;
含硫污水在旋流器中分离为油相和水相两部分，水相经过控制阀后外排，油 相根据容器压力不同设计不同工艺路线：在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，油相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，油品由容器的排油口排除;在容器内含硫污水的 压力小于旋流器的最小驱动压力的情况下，油相通过所带的压力自动返回到容器 中。
2、如权利要求1所述方法，其特征在于：含硫污水的变频增压泵的压力增加值 不小于0.20MPa，不大于0.55MPa。
3、如权利要求1所述方法，其特征在于：油相返回旋流器上游的一个容器，为 提高旋流器的效率和提高旋流器操作的可靠性，调控油相流量与水相流量之比为 8%～18%。
4、如权利要求1所述方法，其特征在于：控制容器液面高度的控制阀不是设置 在旋流器的进口管线上，而是设置在旋流器的水相出口管线上。
5、如权利要求1所述方法，其特征在于：在旋流器设置定期排放的集油管，使 聚集的浮油定期排放，并汇集到旋流器的油相管线。
6、如权利要求1所述方法，其特征在于：旋流器的污水进口设置管道过滤器， 滤网的目数在100目到200目之间。
7、如权利要求1所述方法，其特征在于：在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，此时增压泵装置不设置，含硫污水在自身压力推动 下经过过滤器输送到旋流器中，旋流器分离所得的油相则通过齿轮泵增压到不小 于上游容器内压力后输送到容器中，进行油相重力沉降分离，油品由容器的排油 口排除。
说明书
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zl 00217613.0) 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。
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。
