專(zhuān)利名稱(chēng)：含硫污水的旋流除油方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及去除污水中的浮油、分散油和乳化油的方法，屬污水處理工藝，具體地涉及一種石油化工系統(tǒng)中含硫污水(含油含硫污水)的除油方法。
背景技術(shù)：
在石油化工裝置中，目前含硫的含油污水(簡(jiǎn)稱(chēng)含硫污水)除油的方法有簡(jiǎn)易隔油池、平流隔油池、斜板隔油池、過(guò)濾和活性炭吸附[石油化工環(huán)境保護(hù)手冊(cè)，北京烴加工出版社1990年第一版]。這些方法都可以概括為重力沉降和過(guò)濾兩大類(lèi)。過(guò)濾則采用濾網(wǎng)收油，它需要定期進(jìn)行反沖洗；重力沉降是將含硫污水放置于大罐之中，停留一段時(shí)間后，把漂浮在上層的油收走，以達(dá)到分離的目的，油水兩相分離的推動(dòng)力只有一個(gè)重力加速度，因此停留時(shí)間長(zhǎng)、體積龐大、占地面積多、運(yùn)轉(zhuǎn)不連續(xù)、難于處理分散油和乳化油，更不能應(yīng)付突發(fā)事故。
自1968年英國(guó)南安普頓大學(xué)Thew M.T.教授等人提出液-液旋流分離是可行的觀點(diǎn)以來(lái)，出現(xiàn)了一系列關(guān)于液-液旋流分離技術(shù)的專(zhuān)利，部分專(zhuān)利的專(zhuān)利號(hào)分別為us4237006、us4231368、us4544486、us4464264、us4719014、us4721565、us4749490、cn1060233A、cn1040158A。這些專(zhuān)利的油水旋流分離的原理是具有一定壓力的含油污水或含硫污水從旋流管的進(jìn)料口沿切線方向注入旋流管內(nèi)部，形成高速旋轉(zhuǎn)的渦流，經(jīng)錐度體逐漸加速，離心分離加速度逐漸升高，離心力將比重較大的一相甩至旋流管的腔壁，從旋流管的水相出口排出，從尾管分離后排入集重腔，比重較小的另一相擠到旋流管的軸心，形成輕相芯，在背壓作用下從旋流管的油相出口排出，從而實(shí)現(xiàn)了油水兩相的旋流分離。
但是，僅靠性能優(yōu)良的旋流管不能確保獲得高效的油水分離效果。這是由于油水密度差較小，且含硫的含油污水中油滴的抗剪切能力低，容易乳化為細(xì)小的油滴，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)橛退榛?。為了避免油滴破碎和提高旋流分離效率，美國(guó)康諾科公司選擇等壁靜葉漸進(jìn)空隙泵，并使其揚(yáng)程不明顯大于泵開(kāi)始時(shí)流經(jīng)其間的含油污水中的油滴容積平均尺寸減小時(shí)的壓差。在泵轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過(guò)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。這些措施對(duì)于減少油滴的破碎和提高除油效率是有一定好處的。但是，對(duì)于含硫的含油污水物系來(lái)說(shuō)，其中油滴仍然存在破碎和乳化，除油效率較低(不足40％)，而且增加了泵的能耗?？傊?，目前現(xiàn)有的除油方法對(duì)含硫污水來(lái)說(shuō)，其除油效果均不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服目前技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、能耗低、除油效率高的含硫污水除油方法。
本發(fā)明的思路是將含油污水旋流分離技術(shù)移植到含硫污水除油工藝上來(lái)，并根據(jù)含硫的含油污水比含油污水油相乳化更為嚴(yán)重的特性，采取變頻調(diào)速技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)和控制增壓泵的轉(zhuǎn)速，使增壓泵始終在設(shè)計(jì)流量(即最大流量)附近工作，避免油滴在增壓環(huán)節(jié)中的破碎；通過(guò)適當(dāng)增大油相流量，相應(yīng)地減小水相流量使旋流管內(nèi)部的油芯波動(dòng)的幅度減小，從而使旋流器處于較佳的工況下工作，提高旋流分離的效率。
本發(fā)明是通過(guò)下面的技術(shù)方案達(dá)到的將具有一定壓力的含油污水或含硫污水從每一個(gè)旋流管(旋流管的結(jié)構(gòu)尺寸可以參考實(shí)用新型專(zhuān)利zl 00217613.0)的兩個(gè)進(jìn)料口沿切線方向注入旋流管內(nèi)部，形成高速旋轉(zhuǎn)的渦流，先后經(jīng)過(guò)大錐度腔室段、中錐度腔室段和小錐度腔室段逐級(jí)加速，離心分離加速度逐漸升高，離心力使比重較大的一相甩至旋流管的腔壁，從尾管分離后排入集重腔，比重較小的另一相擠到旋流管腔室的軸心，形成輕相芯，在壓力作用下上升到溢流管，進(jìn)入集輕腔。從而實(shí)現(xiàn)油水兩相的旋流分離。
本發(fā)明在旋流分離器系統(tǒng)中采用各種措施提高油水分離的效率，提高油品的回收率在旋流分離器的進(jìn)料口增壓泵上采用變頻調(diào)速技術(shù)，使泵始終在其最大流量附近工作，避免污水中的油滴在增壓過(guò)程中破碎，從而提高旋流器分離系統(tǒng)的分離效率，其中增壓泵的壓力增加值不小于0.20MPa，不大于0.55MPa；在旋流分離器的進(jìn)料口管線上安裝管道過(guò)濾器，避免污水中的一些比水的比重還小的固體顆?；驂K狀物堵塞安裝在旋流器內(nèi)部的旋流管的溢流口，提高旋流器的可靠性，但是，管道過(guò)濾器的濾網(wǎng)目數(shù)要適度，不能太大，否則濾網(wǎng)將使流通于其間的油滴破碎，顯著降低旋流器的分離效率，本發(fā)明采用100～200目的過(guò)濾網(wǎng)，既能夠攔截污水中的固體顆粒，又不會(huì)使污水中的油滴破碎；在旋流器的集水腔頂部設(shè)置排油管，定期打開(kāi)排油管閥門(mén)，使集水腔聚集的浮油上浮到集水腔的頂部，并匯集到旋流器的油相管線，既提高了油水分離的效率，同時(shí)也提高了油品的回收率；在旋流器水相出口管線設(shè)置控制閥，而不是在旋流器的進(jìn)料口管線設(shè)置控制閥，其目的是減小控制閥對(duì)油滴的破碎，消除控制閥對(duì)分離效率的影響，控制閥與旋流器上游容器的液位控制系統(tǒng)組合，就可以自動(dòng)調(diào)節(jié)旋流器的操作參數(shù)，滿(mǎn)足旋流器上游的容器對(duì)液位控制的要求；將旋流器的油相返回旋流分離器上游的一個(gè)容器(或輸送到污油罐)，這樣可以通過(guò)多次循環(huán)，使旋流器中油相流量與水相流量之比控制在8％～18％，保證旋流器的旋流分離處于最佳工況下工作，提高旋流器分離效率以及提高回收油品的等級(jí)；根據(jù)容器中(指旋流器上游的容器)含硫污水物系來(lái)源的不同，當(dāng)物系的壓力為常減壓或低于旋流器最小驅(qū)動(dòng)壓力時(shí)，必須按照本發(fā)明構(gòu)思設(shè)置一個(gè)或一個(gè)以上的增壓泵，使物系的壓力增壓至大于旋流器的最小驅(qū)動(dòng)壓力，并采用變頻技術(shù)來(lái)調(diào)控增壓泵，使泵始終在其最大流量附近工作，泵的增壓值不小于0.20MPa，但不大于0.55MPa，然后通過(guò)過(guò)濾器泵送到旋流器中，分離所得的油相通過(guò)自身的壓力返回到上游的容器中進(jìn)行重相的重力沉降分離，油品由容器上方的排油口排出；當(dāng)物系的壓力大于旋流器最小驅(qū)動(dòng)壓力時(shí)，則無(wú)需設(shè)置增壓泵，物系可直接通過(guò)過(guò)濾器后進(jìn)入旋流器中，進(jìn)行旋流除油分離，此時(shí)分離出的油相則需通過(guò)齒輪泵增壓到不小于容器內(nèi)壓力后輸送到容器中進(jìn)行油相的重力沉降分離，油品由容器上方的排油口排出；本發(fā)明的方法能充分滿(mǎn)足煉油工業(yè)的含硫污水中含油量小于1000ppm的除油要求。
總之，綜合利用本發(fā)明公開(kāi)的技術(shù)措施，含硫污水旋流除油裝置在壓力降小于0.3MPa的條件下，含硫污水除油率能夠達(dá)到70％以上，即污水中70％以上的油在品位不降低的條件下得到回收，同時(shí)含硫污水也達(dá)到了產(chǎn)業(yè)部門(mén)對(duì)物系要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的方法作進(jìn)一步的描述。


圖1為常減壓含硫污水物系或物系壓力低于旋流器最小驅(qū)動(dòng)壓力工況下，進(jìn)行旋流除油時(shí)工藝流程示意圖。
其中1——旋流器上游的容器，其上設(shè)有1a——含硫的含油污水(簡(jiǎn)稱(chēng)含硫污水)入口；1b——油相(或旋流器沖洗時(shí)含油排污水)返回口；1c——液位控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)LHC)入口；1d——合格油品排出口；1f——含硫的含油污水出口；
2——增壓泵(變頻離心泵，簡(jiǎn)稱(chēng)變頻泵)，一種采用變頻調(diào)速技術(shù)控制的增壓泵；3——過(guò)濾器(一種由100～200目濾網(wǎng)構(gòu)成的籃式過(guò)濾器)；4——旋流器，其上設(shè)有4a——大于旋流器工作壓力的含硫污水入口；4b——集水腔水相出口，在出口管路上設(shè)有液位控制系統(tǒng)，以調(diào)控容器1中的液位，余水排放至下游處理裝置作進(jìn)一步凈化；4c——集水腔排油管出口；4d——油相出口；4e——沖洗口(不定期用水沖洗旋流器積聚的含固混合物)；4f1、4f2、4f3——分別為沖洗時(shí)污物的排污口。
由于油相處于壓力態(tài)，且其壓力必然大于容器1中的壓力，故油相可以自動(dòng)進(jìn)入容器1中進(jìn)行重力沉降分離，富集后由1d排出口收集合格的油品(收油)。
圖2為大于旋流器工作壓力的含硫污水物系進(jìn)行旋流除油時(shí)的工藝流程示意圖。
其中1——旋流器上游的容器，其上設(shè)有1a——含硫污水入口；1b——油相(或旋流器沖洗時(shí)含油排污水)返回口；1c——液位控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)LHC)入口；1d——合格油品排出口；1f——含硫的含油污水出口；2——泵(齒輪泵)，主要將浮油相增壓至壓力大于容器1內(nèi)的壓力，從而將油相泵至容器1中，進(jìn)行重力沉降分離，然后將合格油品由1d排油口排出(收集)；此外不定期沖洗旋流器中積聚含固污物時(shí)的含油污水亦通過(guò)此泵泵至容器1中；3——過(guò)濾器(同圖1結(jié)構(gòu))；4——旋流器，其上設(shè)有4a——大于旋流器工作壓力的含硫污水入口；4b——集水腔水相出口，在出口管路上設(shè)有液位控制系統(tǒng)，以調(diào)控容器1中的液位，余水排放至下游處理裝置作進(jìn)一步凈化；4c——集水腔排油管出口；
4d——油相出口；4e——沖洗口，根據(jù)物系含固情況不定期進(jìn)行沖洗，保持旋流器處于良好狀態(tài)下工作；4f1、4f2、4f3——分別為沖洗時(shí)污物的排污口。
實(shí)施例1常減壓含硫污水或壓力小于旋流器工作壓力的含硫污水物系旋流除油實(shí)施方案見(jiàn)圖1。在圖1中，容器內(nèi)的含硫污水壓力為0～0.02MPa，小于旋流器的最小驅(qū)動(dòng)壓力，含硫污水需要增壓。采用變頻離心泵，將含硫污水壓力增大到0.45～0.55MPa，經(jīng)籃式過(guò)濾器進(jìn)入旋流器，旋流器將含硫污水分離為油相和水相兩部分，油相壓力為0.05～0.1MPa，水相壓力為0.25～0.30MPa，油相流量為水相流量的18％。油相在自身壓力下自動(dòng)返回容器，水相經(jīng)容器的液位控制閥門(mén)流入下游裝置。旋流器內(nèi)腔積聚的油品經(jīng)集油管定期排放。該裝置在含硫污水中油濃度為500ppm時(shí)，水相含油濃度為145ppm，含硫污水除油率達(dá)到70％以上。這使裝置污水含油濃度達(dá)標(biāo)率由50％左右提高到100％，并實(shí)現(xiàn)了油品在品位不降低的前提下回收，同時(shí)提高了油品的收率。
實(shí)施例2重整加氫裝置系統(tǒng)中含硫污水旋流除油實(shí)施方案見(jiàn)圖2。在圖2中，容器內(nèi)的含硫污水壓力為0.75～0.8MPa，大于旋流器的最小驅(qū)動(dòng)壓力，故含硫污水不需要增壓。含硫污水經(jīng)籃式過(guò)濾器直接進(jìn)入旋流器，旋流器將含硫污水分離為油相和水相兩部分，油相壓力為0.05MPa，水相壓力為0.25～0.35MPa，油相流量為水相流量的10％。。油相經(jīng)齒輪泵增壓后返回容器，水相經(jīng)容器的液位控制閥門(mén)流入下游裝置。旋流器內(nèi)腔積聚的油品經(jīng)集油管定期排放。該裝置在含硫污水濃度為860ppm時(shí)，經(jīng)分離水相含油濃度為200ppm，含硫污水除油率達(dá)到77％以上。這使裝置污水含油濃度達(dá)標(biāo)率由50％左右提高到100％，并實(shí)現(xiàn)了油品在品位不降低的前提下回收，同時(shí)提高了油品的收率。
由上可見(jiàn)采用本發(fā)明的方法，完全可以取代煉油工業(yè)中含硫污水現(xiàn)有的脫油工藝和含硫污水的隔油和浮選流程，而且使污水的含油濃度達(dá)標(biāo)率由現(xiàn)有技術(shù)的50％左右提高至100％，不僅保持了油品原有品位，而且有效地提高了油品的收率。
權(quán)利要求
1.一種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-液分離旋流器、過(guò)濾器、閥門(mén)和管線的有效組合，以及采用優(yōu)化的操作工藝條件，達(dá)到提高含硫污水旋流分離效率和油品回收率的目的；在容器內(nèi)含硫污水的壓力小于旋流器的最小驅(qū)動(dòng)壓力的情況下，至少采用一個(gè)變頻增壓泵裝置將含硫污水增壓，泵裝置采用變頻調(diào)速技術(shù)，用以控制泵上電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使變頻增壓泵裝置在接近其最大流量工況下工作，從而顯著減少泵內(nèi)流體的泄漏比例，減輕含硫污水中油滴的破碎，同時(shí)也滿(mǎn)足容器液面控制的要求；含硫污水由容器經(jīng)過(guò)過(guò)濾器泵送到旋流器中；含硫污水在旋流器中分離為油相和水相兩部分，水相經(jīng)過(guò)控制閥后外排，油相根據(jù)容器壓力不同設(shè)計(jì)不同工藝路線在容器內(nèi)含硫污水的壓力不小于旋流器的最小驅(qū)動(dòng)壓力的情況下，油相通過(guò)齒輪泵增壓到不小于容器內(nèi)壓力后輸送到容器中進(jìn)行油相的重力沉降分離，油品由容器的排油口排除；在容器內(nèi)含硫污水的壓力小于旋流器的最小驅(qū)動(dòng)壓力的情況下，油相通過(guò)所帶的壓力自動(dòng)返回到容器中。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于含硫污水的變頻增壓泵的壓力增加值不小于0.20MPa，不大于0.55MPa。
3.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于油相返回旋流器上游的一個(gè)容器，為提高旋流器的效率和提高旋流器操作的可靠性，調(diào)控油相流量與水相流量之比為8％～18％。
4.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于控制容器液面高度的控制閥不是設(shè)置在旋流器的進(jìn)口管線上，而是設(shè)置在旋流器的水相出口管線上。
5.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于在旋流器設(shè)置定期排放的集油管，使聚集的浮油定期排放，并匯集到旋流器的油相管線。
6.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于旋流器的污水進(jìn)口設(shè)置管道過(guò)濾器，濾網(wǎng)的目數(shù)在100目到200目之間。
7.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于在容器內(nèi)含硫污水的壓力不小于旋流器的最小驅(qū)動(dòng)壓力的情況下，此時(shí)增壓泵裝置不設(shè)置，含硫污水在自身壓力推動(dòng)下經(jīng)過(guò)過(guò)濾器輸送到旋流器中，旋流器分離所得的油相則通過(guò)齒輪泵增壓到不小于上游容器內(nèi)壓力后輸送到容器中，進(jìn)行油相重力沉降分離，油品由容器的排油口排除。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種含硫污水的旋流除油方法，可將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－液分離旋流器與容器、控制閥門(mén)、變頻泵、過(guò)濾器和管線的有效組合，以及優(yōu)化的操作條件。利用變頻調(diào)速技術(shù)使增壓泵始終在設(shè)計(jì)流量附近工作，大大降低泵內(nèi)液體泄漏比例，顯著減少油滴破碎；在含硫污水的含油濃度小于1000ppm時(shí)，旋流器油相流量與水相流量之比控制在8％～18％，避免油相出口堵塞，顯著提高旋流器操作的可靠性。本發(fā)明提供的方法具有分離效率高、投資低、運(yùn)行費(fèi)用省、油回收率高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，含硫污水的除油率達(dá)到70％以上，可以取代含硫污水現(xiàn)有的脫油工藝和含油污水的隔油和浮選流程。
文檔編號(hào)C02F1/40GK1541948SQ20031010847
公開(kāi)日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月6日
發(fā)明者汪華林, 錢(qián)卓群, 王建文 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)