高效三液位油水分离器应用分析

王泉生，王龙添，王龙波，王龙聪，王龙真，王龙花

(福建省迅达石化工程公司，福建 泉港 362801)

高效三液位油水分离器应用分析

王泉生，王龙添，王龙波，王龙聪，王龙真，王龙花

(福建省迅达石化工程公司，福建 泉港 362801)

针对传统油水分离器达不到油罐洗渣的油水分离问题,介绍了一种高效三液位油水分离器，釆用了杠杆内外平衡法，将密度大于水的重油及粘度大的淤渣先脱出，然后油水混合物中的轻质油、水经四级逐渐分离，将油和水完全分离，克服了常规脱水器识别系统失真和脱尽率比较低问题。此设备可以广泛应用于石化工业在生产、仓储以及转移中，在设备、容器、设施清理中对清洗出的油水混合体，可把重油、轻油、水进行分离。

油水分离；油罐；油渣

油储罐（包括油槽、排污井及污油池等）在长期使用过程中，油品中的无机物及沥青质、石蜡等重油性组分在其重力作用下自然沉降，并积累在原油储罐底部，形成又黑又稠的淤积油渣，并占据了很大的储存空间。一般储罐大修间隔期限为5～7年，并且在检修或更换储油品种之前必须清洗。在储罐清洗过程中加入热水清洗淤积油渣是不可缺少的工序，显然清洗储罐的副产物是淤渣油水混合物。由于淤积油渣中既包括由铁锈、砂子、泥土和湿性碳等构成的无机沉积物，又包括由油、蜡和沥青质等构成的有机沉淀物，其中油和蜡占据整个淤积油渣的90%以上，因此淤渣油水混合物中的大部分是可值得回收利用的油状物质。另一方面淤渣油水混合物对环境有污染不能直接排放，也要求对其进一步处理。

目前对淤渣油水混合物无论是何种处理方法，其仅是起到分离淤渣的功效，即从油渣分离装置分离出来的油水混合物仍需要进行重油、轻质油以及水的二次分离，故亟需一套能一次性将重油、轻质油和水有效分离开的油水分离设备。目前市场上虽然有用于将油品与水分离的脱水器，该脱水器主要是基于油品与水的密度差，并利用一浮球来进行分离；但是该浮球往往会因为重油覆盖在浮球上而使浮球密度改变，即导致油水分离不准确。另外，整个脱水器往往需要较大的动力支持，从而具有耗费较多能量的缺陷。此外，现有技术中还有采用电子式感应的结构，在轻质油脱水时尚可，但是在用于原油或混合油脱水时，由于这些油品黏度大粘性强，很容易附着在浮球上和传感器上，造成浮球及传感器识别失真，达不到脱水的目的。

福建省迅达石化工程公司长期以来从事石油化工设备制造、安装和维修工程项目，熟悉石油化工行业生产过程设备检修和维护，其中包括石化储罐和冷换设备的清洗作业。在施工作业过程中，根据目前国内外储罐清洗过程中存在的问题，开发了能一次性将重油（淤渣）、轻质油和水有效分离开的油水分离设备。

1 高效三液位油水自动分离设备

在炼化企业实际清洗作业中，一些储油罐中的油品密度大于水，简单的油水分离无法进行。在设计油水分离时，解决此问题是技术关键。本文开发的高效三液位油水分离设备首先釆用了杠杆内外平衡法，将密度大于水的重油及粘度大的淤渣先脱出，然后将油水混合物中的轻质油、水经四级逐渐分离，直至油和水完全分离，克服了常规脱水器识别系统失真和脱尽率比较低问题。

高效三液位油水分离器（见图1）主要由预热箱、加热盘管、油水混合体溢流管、油水混合体仓、重油平衡桶组合、轻油水溢流管、一级脱水箱及浮球组合、二级脱水箱及浮球组合、三级脱水箱及浮球组合、吊桶链、杠杆支点、杠杆、平衡配重块、油水混合体入口、重油排口、蒸汽入口、蒸汽回口、脱水排口、脱油排口，液位计等组合成。油水混合体经过位于高效三液位油水分离器底部的油水混合体入口进入预热箱，此时油水混合体受到通有蒸汽的加热盘管的加热，温度保持在65℃左右，随着油水混合体不断进入，液位会不断升高，当油水混合体液位升至重油平衡桶上口时，油水混合体就会经过油水混合体溢流管，溢进重油平衡桶内，当重油平衡桶溢满后，若仅是轻质油油水混合体，或有一部分轻质油油水混合体，重油平衡桶底部的开关盖板保持不工作静止状态，油水混合体液位会继续升高，直至经轻油水溢流管循序溢入一、二、三、四级脱水箱，分别进行脱水过程。当重油平衡桶内溢满了密度大于水的密度重油（或淤渣）时，这时平衡悬挂在油水混合体仓内的重油平衡桶失去平衡垂落，位于重油平衡桶下方顶杆，就会把开关盖板顶开，重油当即经重油排口流进回收容器。重油排尽后恢复平衡，重油平衡桶又自动回到平衡原位置，同时，在重油平衡桶下方顶杆上的弹簧作用下，开关盖板被推回到关闭状态，又恢复到上述工作条件，重复进行，达到重油分离的目的。溢流到一、二、三、四级脱水箱的轻质油油水混合体的脱水过程是：因为水的密度大于轻质油的密度，所以水始终处在底层，轻质油始终处在上层。随着轻质油油水混合体不断溢入而液位的不断升高，甚至是达到了满箱程度。这时，如果轻质油水混合体中含轻油的比例大，含水的比例小，处在底层的水位还淹没不到浮球，浮在上层的轻质油就会自动从过流管溢流至下一级脱水箱，只到完成四级脱水工作。随着时间推移，存留在每一级底层的水会越来越多，水位会逐渐升高，当完全淹没到了浮球时，浮球会浮起（浮力根据水的密度调整，水的密度大于轻质油密度，只有浮球完全被水淹没后才具有浮力），同时带动与浮球下方相连接的伐板逐渐开启，脱出的水经脱水排口排到指定的容器或循环水系统，水排至低于淹没浮球水位时，浮球浮力逐渐下降，同时也带动伐板逐渐关闭，直到再次浮球被水位淹没，再次带动伐板逐渐开启，不断进行排水。为了提高脱水效果，经过一级脱水箱脱水后的上层的轻质油，让其再循序溢流至二级脱水箱，三级脱水箱、用同样方法进行进一步脱水的目的，是为了进一步的提高水的脱尽率。最后把较纯的轻质油回收再利用。

图1 高效三液位油水分离器主视图

表1 运行主要参数及结果

2 试验结果

采用本文开发的三液位油水分离器对油水混合体进行了油水分离，运行主要参数及试验结果由表1所示。分离出的淤渣质量分率约在5%，水约50%。从表1可知，操作参数（预热温度、蒸汽用量、进料速率）随油水混合体种类的变化而变化，如对于粘度较高如蜡油水混合体就需要较高的操作温度，较低的进料速度；有些参数随季节气温变化而变化的，蒸汽用量冬季就明显比夏季多；水脱尽率达到了96%以上，说明本分离器具有较高的油水分离效率。

分离前后的样品经厦门华测检测技术有限公司检测，检测结果表明分离水达到国家一级排放标准，水也可以作为生产循环水使用，达到了环保要求。

3 结语

高效三液位油水分离器不需要用动力电源，达到石化厂严格防爆要求，用于分离油水混合物中的重油（砂、蜡、沥青质等构成）、轻质油以及水，实现三组分分离，从而使重油和轻质油能够分别回收利用，水也可以作为工业用水重复使用，避免了大量污水的排放对生态环境造成破坏，还能提高能源的利用率，可以广泛应用于石化工业生产、仓储以及转移中。

[1]李国兴. 机械化清洗设备在原油储罐清洗上的应用[J]. 管道技术与设备，2014（5）：423-424.

[2]倪燎. 机械化清洗设备在原油储罐清洗上的研究[J]. 工程技术，2016，7（1）：277.

TQ028

B

1671-0711（2017）05（下）-0099-02

福建省科技计划区域发展（高新）项目，资助号2015H4013。