近年來各大煉廠油品劣質化趨勢明顯，重質污油總量逐年上升。對于這些重質污油常規的加溫脫水幾乎無效，脫水及其困難，外輸污油含水率長期高于35%(回煉要求≤5%)，無法回煉，因此導致污油庫存長期偏高。為提高污油脫水效率，解決污油回煉問題，降低污油庫存，我們嘗試新增一套污油脫水裝置(三相分離裝置)進行油、水、泥的分離。
1、裝置工藝簡介
1.1 裝置基本原理
污油主要是指由排水隔油池池面上回收的污油，主要由油相、水相和固相組成。其油相主要成分是各生產裝置清罐、脫水夾雜的油、石油蠟、瀝青質及其它塵土類雜物，成分復雜且不穩定。水相一般以水包油、油包水形式出現，乳化嚴重難以自行脫除;固相一般是在各裝置排放污油時與污水充分混合、夾雜后被油相電離吸附的，吸附后團塊比重接近1，自然重力脫除十分困難。
三相分離裝置主要由三個部分組成：加藥部分、三相離心機及成品油轉輸。其中核心部分是一臺三相離心機，其轉速為3500r/h，原料污油經加藥、加溫后進入高速旋轉的三相離心機轉鼓，在強大離心力作用下不同比重的介質在離心機內分層并通過相應出口排出，達到油、水、固相分離的目的。
加藥部分的作用是投加破乳劑、絮凝劑及對原料油的加溫。原料油投加破乳劑后經加溫，在破乳劑的作用下通過改變乳化油界面極性，加速微油粒聚集，大幅降低水包油、油包水，有助于加速多種液相間的分層，清晰界面。絮凝劑主要是采用高分子有機絮凝劑在液相中形成網捕，通過粘連、聚集加速污油中固相顆粒物的聚集，形成較大團塊加速沉降。
1.2 裝置工藝流程
如圖1。
1.3 裝置設計參數
1.3.1 主要原料
各煉油生產裝置排放的污水(含油污水、含堿污水、地表污水)經污水處理系統各工藝段分離、收集的污油。
1.3.2 輔助藥劑
由于重污油污油組成復雜且包含大量活性組分，采用一般物理方法進行油水分離較困難。因此我們在污油進入離心機前適量投加破乳劑、絮凝劑以提高污油脫水效率。
1.3.3 主要設計指標
污油脫水裝置原料控制指標：
油份60-80%(wt)、水份20-40%(wt)、固體1-5%(wt)。
處理量：≦5m3/h
污油脫水裝置產品控制指標：
油相：水份≦2%(wt)、固體<1%(wt)、固體平均值<1000mg/l;
水相：油份平均值<1%(wt)、固體平均值<2000mg/l;
固相：油份平均<5%(根據碳氫化合物的重量)、固相平均30-40%(wt)、水份平均60-65%(wt)。
2、系統運行與調整
2.1 運行情況
三相分離裝置運行初期，我們按離心機廠商提供的相關數據及試運藥劑，依次檢驗了三相離心機的運行穩定性、處理能力及藥劑的配比效果。
在試運初期，我們在供應商指導下分別使三相離心機在3、4、5m3/h三種處理負荷下連續運行，基本符合離心機處理能力要求，但產品質量不能滿足預定要求。
為驗證三相離心機的固相處理能力，我們將離心機進料改為罐底油泥，固相出泥呈深灰黑色，出泥連續且泥餅干燥，可堆積無流動，含水率大幅低于原設計，泥餅質量基本符合預期要求。
2.2 藥劑配比
根據供應商建議及我們對絮凝劑、破乳劑實驗室小試結果，我們對藥劑的不同濃度配置進行運行對比。其中破乳劑投加量嘗試了0ppm、500ppm、3000ppm及6000ppm四個點，絮凝劑嘗試了0ppm、100ppm、200ppm及400ppm四個點，并對以上兩種藥劑的不同濃度進行了交叉試驗。從結果來看破乳劑、絮凝劑對分離效果影響不顯著(見下表)。
投藥方式經過一段時間的摸索、驗證后，我們發現原料的含水率對出口污油含水率的影響相對顯著，為穩定原料性質、降低含水率變化幅度，我們延長原料油沉降脫水時間，初期重污油沉降脫水后進入第二個原料罐作為三相分離原料。從運行效果來看此流程有效保障了三相分離裝置的原料含水率的穩定，產品合格率大幅上升。
2.3 系統改進
在投運初期，在處理量為5m3/h的條件下運行出現了離心機軸端漏液情況，經分析，導致軸端漏液的主要原因是原設計液相出口管線直徑偏小，液流不暢導致，針對此情況我們對離心機液相出口管進行了加粗改造，改造完后再未出軸端現漏液現象。
三相分離系統投運后我們發現，三相離心機的PLC控制系統可能由于投藥系統及其它原因導致停止進料，而蒸汽加溫為手動控制，因此很難保證及時切斷。為確保生產安全，我們增設了對蒸汽加溫系統增設了自動切斷閥，與三相離心機的PLC控制系統連鎖。
3、產品質量
經過一段時間的試運調整，重污油產品質量如下：
從以上運行結果來看試運期間三相分離裝置產品油、水、渣三相主要有以下幾方面的特征：
油相：出油含水率合格(協議出油含水率<2%)但不穩定，一致性較差;
水相：出水含油量與預期效果有較大差距，高于協議要求<1%;
固相：從分析數據來看含水率優于協議(協議要求平均水含量60～65%)，固相出渣較干符合生產需求。
4、小結
4.1 成功經驗
a、重質污油通過離心法可大幅提高脫水效率，同時三相離心機的成功應用可將污油中的水、固相一次脫除，效率大幅提高;
b.原料的預處理十分重要。三相離心機對原料含水率十分敏感，特別在原料油含水率≥45%時成品污油含水率將大幅上升，重污油應適當預處理;
c.成品油流向管理也是非常重要的，由于三相離心機出油含水率可能存在不合格，因此對不同含水率的污油暫存時應區別進罐區別處理;
4.2 不足與改進方向
a.工藝設計還需進一步優化，由于重污油性質不穩定，含水率變化幅度大，難以達到三相離心機入口要求，雖調整了部分工藝，但仍存在脫水效率低操作難度較大的問題;
b.重污油投加藥劑后進入三相離心機停留時間過短，沒有充分的混均、反應時間，引起藥劑使用效率低、效果不顯著;
c.原料中固相有機物含量低，礦化度高，導致泥餅含水率過低自潤滑及流動性差，一定程度上增大了離心機螺旋負荷;
d.我們在化驗分析時發現，原料污油經加藥、加溫、離心后在上層污油與下層清水之間存在一個夾層，此夾層表觀性質類似浮渣，由微顆粒狀的重質油顆粒或其它懸浮顆粒與間質水構成，夾層厚度隨污油品質變化而變化，體積量一般在10～30%之間，經三相離心機處理后的污油也存在夾層，但夾層厚度明顯收窄，一般≦10%，試驗中提高加溫溫度延長加溫時間均不能使間質熔融聚合。由于夾層介質的比重極為接近1，同時由于間質水的存在，我們認為這是導致污油自然脫水困難的主要影響因素，經過三相離心機后的污油間質層收窄是由于大量間質轉移到水相，這也正是三相離心機出水油含量偏高的主要原因。(來源：中海油東方石化有限責任公司)
