第6期
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崔俊贵
（中海石油（中国）有限公司秦皇岛32-6作业公司， 天津 300450）
[摘 要] 针对渤海B油田高温稠油污水的特点，采用旋流浮选器处理该油田污水。结果表明，旋流浮选器可有效降低高温稠油污水中的油含量和悬浮物含量，在目前进水油含量小于150mg/L、悬浮物含量小于90mg/L时，不加注任何化学药剂，经处理后水质满足出水水质要求，其中经两套串联处理后油和悬浮物的平均去除率分别可达75.2%和63.3%。旋流浮选器将旋流分离技术和气浮分离技术有效结合，具有处理效率高、适应性强、自动化程度高、占地面积小以及收油筒位于气浮罐中心设计等特点，在海上油田具有较好的适应性。 [关键词] 高温稠油污水；旋流浮选器；旋流分离；气浮分离；海上油田
作者简介：崔俊贵（1973—），男，河南许昌人，北京石油化工
学院化学工程专业毕业，大学本科，工程师。主要从事海上油气田生产管理工作。
图1 旋流浮选器结构示意图
渤海B 油田为稠油油田，位于辽东湾海域，水深约29m 。该油田为稠油油田，原油物性具有“二高二低”的特点，即高密度、高黏度及低凝固点、低含硫，平均密度0.9385g/cm 3（20℃），平均黏度163.1mPa.s （50℃），平均凝固点-15℃，平均含硫0.376%。污水处理采用“斜板隔油器＋气浮装置＋核桃壳过滤器＋注水精细滤器”组合工艺，处理后水达到回注水质标准全部回注地层，而气浮装置承前启后，对污水达标回注起着至关重要的作用。该油田污水水温高，温度在65℃～75℃，高水温会降低气体在污水中的溶解度，使气浮装置的溶气量明显减少，浮选效率降低；污油高黏度不仅会降低气泡上浮速度从而影响油水分离，而且还会降低油滴聚并能力从而影响分离效率[1,2]。鉴于此，采用一种新型旋流浮选器有针对性地处理该油田的高温稠油污水。 1 旋流浮选器1.1 基本结构
旋流浮选器主要由气浮罐、静态混合器、循环水泵和喷射器组成。气浮罐是整套设备的核心部分，高度与直径是决定其处理能力的重要参数，比率为1.5～5，通常为2.5。旋流浮选器结构如图1
所示。
污水入口管线上设有静态混合器，它将污水与气体高效混合，气体以微气泡的形式弥散在污水中，微气泡的粒径与污水中分散相油滴的粒径
接近，形成均匀的气液混合物，进而完成气液混合过程。污水入口设置有2个，与气浮罐成切线角度并以罐体中心线对称分布，高度相同，低于收油筒顶部。导流筒位于气浮罐内的中上部，与罐体中心线同轴，内部空心，通过在其外壁与罐内壁形成环形空间来驱使污水旋流获得适当的旋流强度。循环水泵用来将气浮罐内部分处理后的水增压，经喷射器溶气、喷射后，气泡和循环水通过与气浮罐成切线角度并以罐体中心线对称分布
普通低合金钢- 132 -节能减排石油和化工设备2021年第24卷
的2个入口注入罐内，产生持续的浮选气供应和使污水保持恒定的速度旋流。收油筒位于气浮罐中心，下部与油出口相连，用来收集污油。缓流板居中安装在水出口的上方，与气浮罐内壁之间留有一定开放的空间，防止水出口因出水速度过快而产生涡流[3]。泥砂出口位于罐底，用于清除沉积在罐底的泥砂。
1.2 工作原理
旋流浮选器工作原理为：经静态混合器溶气的污水通过两个切向入口进入气浮罐，大量密集的微气泡瞬间减压释放，污水在气浮罐内壁与导流筒外壁的环形空间内产生弱旋流，弱旋流引起的离心力场驱使密度较大的水向气浮罐内壁移动，而气泡、油滴及悬浮颗粒等较轻成分将向导流筒外壁附近运移，在此过程中气泡与油滴及悬浮颗粒发生高效碰撞、粘附[4-6]，通过气泡的上浮实现浮选，油滴及悬浮
颗粒逐渐聚并变大，沿导流筒外壁不断上升被带到液面而流入收油筒；与此同时，从气浮罐顶部引入的气体与经循环水泵增压的处理后的水在喷射器内混合，并通过两个切向入口在气浮罐内喷出，再次产生大量密集的微气泡，带有大量微气泡的循环水在气浮罐下部均匀分布，油滴及悬浮颗粒粘附在气泡上沿收油筒外壁均匀上升进入收油筒，完成污水二次气浮分离。处理后的水部分通过循环水泵输送到喷射器参与溶气，其余全部通过气浮罐底部的水出口排出。
旋流浮选器在运行过程中，气浮罐有效容积被分成两个工作区域，液面与循环水入口之间的空间用来强化油气接触与油水分离，称为处理区，污水在该区域呈重力抛物线形旋转，持续的污水切向进入、循环水循环及气体注入维持处理区的旋流离心运动和浮选过程；循环水入口以下空间用于处理后的水以及泥砂的收集，这个区域称为收集区。
1.3 技术特点
旋流浮选器是一种紧凑型气浮装置，将旋流分离技术和气浮分离技术有效结合，充分利用低强度旋流离心力场与气浮的协同作用，对污水实施一次旋流分离和两次气浮分离。旋流浮选器在设计上和使用上有其独特性与实用性，具有以下特点：
（1）气浮罐为圆柱形罐体设计，注入的气泡沿罐内壁完全对称地流动，从而维持气泡在污水中均匀地分布，使得气泡与油滴及悬浮颗粒碰撞、粘附的机会更大；
风尚标（2）导流筒内部空心、上部圆筒形、下部倒喇叭形以及底部与气浮罐内壁之间留有一定的开放空间设计，使气浮罐内部流场分布更均匀、组织更合理，旋流更为稳定、旋流强度更大、空间利用率更高；
（3）收油筒位于气浮罐中心设计，起到稳定气浮罐中心油柱的作用，并可最大程度地减少罐体晃动对油相液位操作的影响，因为罐体的几何中心是运动速度最低点；
（4）污水和循环水均沿气浮罐切线方向进入罐内，可优化污水流态，增强旋流强度；污水和循环水均设置2个入口，并以气浮罐中心线对称分布，可保持污水高速旋流时的水力平衡，减小滑脱现象对处理能力的影响；
（5）操作参数可进行调整重新设定，对所处理污水的压力、流量、温度、含油量等波动以及污水水质特性变化的适应性强；
（6）可根据特定条件及需求采用并联或串联的工作方式，并联可提高处理能力，串联可提高处理效果；
（7）除油效率高，在大多数工况下可实现不依靠化学药剂除油达到要求，在加注高效化学药剂的情况下除油率可达90%以上；
（8）自动化程度高，操作与维护简便；
（9）水力停留时间短，结构紧凑，并采用立式设计，占地面积小。
2 应用效果
2.1 工艺流程
渤海B油田安装有两套旋流浮选器，工艺流程如图2所示。这两套旋流浮选器既可以并联，也可以串联，可通过切换阀门实现：当污水量较大时，开启阀1和阀3、关闭阀2，两套装置并联运行；当污水量较小且有特定需求时，关闭阀1和阀3、开启阀2，两套装置串联运行。
旋流浮选器系统溶气量可通过控制气浮罐的操作压力来实现：当气浮罐操作压力不足40kPa 时，通过入口压力调节阀进行补气；当气浮罐操作压力高于100kPa时，通过出口压力调节阀泄压至天然气放空管汇。气浮罐的油、水出口管线上
- 133 -
第6期 表1 旋流浮选器单套运行不加注化学药剂时主要技术指标运行结果
崔俊贵 旋流浮选器在海上油田高温稠油污水处理中的应用
图2 旋流浮选器工艺流程图
分别安装有液位调节阀，用来对油相液位和水相液位实施自动控制。2.2 设计参数及操作条件
处理能力500m 3（h •套）-1，分流比5%，回流比24%，进水油含量≤300m g /L ，出水油含量≤40mg/L ，进水悬浮物含量≤400mg/L ，出水悬浮物含量≤60m g /L ，气浮罐操作压力40kPa ～100kPa ，操作温度60℃～80℃。2.3 主要操作参数的设定
旋流浮选器能够应对操作参数的变化，当其所处理污水的压力、流量、温度、含油量等波动以及污水水质特性发生变化时，操作参数可进行调整重新设定，操作参数的设定主要根据装置的运行稳定性、进水及出水水质情况。旋流浮选器
涉及处理效率的主要操作参数有水相液位、油相液位、浮选时间和收油时间，在渤海B 油田目前的生产工况下，以上参数设定如下：水相液位调节阀开启液位2630mm ，水相液位调节阀关闭液位2350mm ，油相液位调节阀开启液位2300mm ，油相液位调节阀关闭液位1750mm ，浮选时间9min ，收油时间2min 。2.4 效果分析
渤海B 油田目前所产污水量为130m 3/h ，因此旋流浮选器工作方式采用单套运行或两套串联运行。2.4.1 旋流浮选器单套运行不加注化学药剂时效果分析
shibor利率旋流浮选器单套运行不加注化学药剂时，主要技术指标运行结果见表1。
运行装置
进水油含量/mg•L -1出水油含量/mg•L -1油去除率/%进水悬浮物含量/mg•L -1出水悬浮物含量
/mg•L -1悬浮物去除率
/%A或B
96.531.167.874.036.4
50.8
128.6
37.674.082.635.357.3124.029.476.387.333.561.6100.738.761.667.736.945.5144.438.570.183.142.948.4116.8
34.770.378.138.850.3平均
118.5
35.0
70.4
78.8
37.3
52.7
- 134 -节能减排
气液混合器石油和化工设备
2021年第24卷表2 旋流浮选器两套串联运行不加注化学药剂时主要技术指标运行结果
由表1可以看出，在目前进水油含量小于150mg/L、悬浮物含量小于90mg/L时，不加注任何化学药剂，经旋流浮选器单套处理后，出水油平均含量35.0mg/L、悬浮物平均含量37.3mg/L，满足出水水质要求，其中油和悬浮物的平均去除率分别为70.4%和52.7%。
2.4.2 旋流浮选器两套串联运行不加注化学药剂时效果分析
旋流浮选器两套串联运行不加注化学药剂时，主要技术指标运行结果见表2。
运行装置进水油含量
/mg•L-1
出水油含量
/mg•L-1
油去除率
/%
进水悬浮物含量
/mg•L-1
出水悬浮物含量
/mg•L-1
悬浮物去除率
/
%
A和B 112.335.368.681.131.860.8 116.120.882.188.226.969.5 120.934.471.578.032.258.7 142.231.278.186.729.466.1 133.633.774.869.330.755.7 102.725.275.574.324.267.4
平均121.230.175.279.629.263.3
由表2可以看出，旋流浮选器两套串联运行不加注化学药剂时，出水油平均含量为30.1mg/ L，平均去除率为75.2%；出水悬浮物平均含量为29.2mg/L，平均去除率为63.3%。
旋流浮选器两套串联运行时，油和悬浮物的平均去除率比其单套运行时有所提高，其中悬浮物的平均去除率提高尤为明显，此时污水在气浮罐内的停留时间可延长一倍，相当于二级深度处理，进一步提高了油和悬浮物的去除效果。
3 结论
（1）旋流浮选器可有效降低高温稠油污水中的油含量和悬浮物含量，在目前进水油含量小于150mg/L、悬浮物含量小于90mg/L时，不加注任何化学药剂，经处理后水质满足出水水质要求，而经两套串联不加注化学药剂处理后，油和悬浮物的平均去除率分别可达75.2%和63.3%。
（2）水相液位、油相液位、浮选时间和收油时间是旋流浮选器运行中调整的主要操作参数，现场需要根据实际生产工况有针对性地动态调整上述参数，以提高设备处理效率。
（3）旋流浮选器将旋流分离技术和气浮分离技术有效结合，具有处理效率高、适应性强、自动化程度高、占地面积小以及收油筒位于气浮罐中心设计等特点，在海上油田具有较好的适应性。
◆参考文献
[1] 施书定，欧阳雄，杨天笑，等. CFU在海上油田水处理中的技术创新和应用[J].工业水处理，2013，33(8)：90-92. [2] 苏建栋. 双级气浮在三次采油污水处理中的试验研究[J].石油天然气学报，2014，36(3)：372-375.
[3] 韩旭，陈家庆，李锐锋，等. 含油污水处理用旋流气浮一体化设备的CFD数值模拟[J].环境工程学报，2012，6(4)：1087-1092.
[4] 王静超，马军，刘芳. 气浮接触区气泡-颗粒碰撞效率影响因素分析[J].工业水处理，2008，28(9)：66-69.
[5] 韩严和，陈家庆，桑义敏，等. 旋流气浮中气泡-颗粒碰撞效率影响因素理论分析[J].过程工程学报，2013，13(2)：186-190.
[6] 罗小明，付浩，潘悦文，等. 低强度旋流气浮处理含油污水实验研究[J].中国石油大学学报（自然科学版），2016，40(3)：149-154.
收稿日期：2021-01-20；修回日期：2021-05-13
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