韓帥

中國石油遼河油田分公司特種油開發(fā)公司 （遼寧 盤錦124000）

多年來，特一聯(lián)采取自然沉降技術(shù)對老化稠油進行脫水處理，即利用油水兩相間的密度差進行重力脫水。從現(xiàn)場效果來看，老化稠油在單純重力作用下脫水速度極為緩慢，分析原因是由于老化稠油在長時間沉降后熱量損失巨大[1]，油水界面液滴動能減弱，穩(wěn)定的乳狀液結(jié)構(gòu)使油水分離更加困難。為了解決生產(chǎn)問題，技術(shù)人員針對特一聯(lián)污水系統(tǒng)產(chǎn)生的典型老化稠油，在對電場處理法、熱化學(xué)沉降法、離心分離法、超聲波處理法等多種脫水技術(shù)原理進行對比和適用性分析后，優(yōu)選出熱化學(xué)沉降法作為老化稠油處理新技術(shù)，同時制定企業(yè)標準《老化稠油熱化學(xué)沉降脫水技術(shù)要求》，為更加高效、優(yōu)質(zhì)地完成老化稠油處理工作提供保障[2]。

1 標準的編寫依據(jù)

以特一聯(lián)典型老化稠油為實驗介質(zhì)，化驗其基本物性見表1。利用“靜置浮升實驗法”考察溫度、時間、藥劑對老化稠油破乳脫水效果的影響，為標準編寫提供可靠的理論依據(jù)。實驗過程中以GB/T 8929—2006《原油水含量測定法蒸餾法》作為標準測定老化稠油含水率，實驗儀器主要有恒溫水浴箱、1 000 mL燒杯、常壓蒸餾器、蒸餾燒瓶等[3]。

1.1 老化稠油加熱破乳實驗

分別量取1 000 mL實驗介質(zhì)（原始含水率均值53.44%）放入4只不同燒杯內(nèi)并密封，然后將燒杯依次放置在恒溫80℃、85℃、90℃、95℃的水浴箱內(nèi)，經(jīng)24 h沉降后撈取各燒杯上部渣油狀樣品測定含水率并記錄變化情況，結(jié)果見表2。

表2 老化稠油加熱破乳實驗數(shù)據(jù)

實驗結(jié)果表明：在相同的沉降時間內(nèi)，85～90℃的高溫對老化稠油的脫水作用最為明顯，脫水率分別達到24.53%和26.92%。然而，當(dāng)溫度升至95℃時，脫水率較90℃僅有0.6%的提升，原因是過高的溫度使老化稠油內(nèi)部的輕質(zhì)組分汽化上浮，阻礙了油水分離。因此，將最佳脫水溫度設(shè)定為90℃。

1.2 老化稠油熱沉降破乳實驗

量取1000mL實驗介質(zhì)（原始含水率均值50.47%）放入1只燒杯內(nèi)并密封，然后放置在恒溫90℃的水浴箱內(nèi)，經(jīng)特定沉降時間（24 h、36 h、48 h、60 h、72 h、84 h）依次撈取上部渣油狀樣品測定含水率并記錄變化情況[4]，結(jié)果見表3。

表3 老化稠油熱沉降破乳實驗數(shù)據(jù)

實驗結(jié)果表明：在90℃的破乳環(huán)境下，老化稠油在前60 h沉降時間內(nèi)脫水效果最佳，含水率下降35.91%。然而，當(dāng)沉降時間延長至84 h時，含水率變化幅度趨于平緩，較60 h時含水率僅提升0.53%?？紤]現(xiàn)場應(yīng)用過程中熱能的消耗量巨大，要求沉降時間不宜過長。因此，將最佳脫水時間設(shè)定為60 h。

1.3 老化稠油熱化學(xué)沉降破乳實驗

分別量取1 000 mL實驗介質(zhì)（原始含水率均值54.98%）放入5只不同燒杯內(nèi)，其中1只作為空白實驗，其余4只摻入不同濃度的TR-DEM/ZD-Ⅰ型破乳劑，然后放置在恒溫90℃的水浴箱內(nèi)，經(jīng)60 h沉降后撈取各燒杯上部渣油狀樣品測定含水率并記錄變化情況，同時觀察油水界面外觀，結(jié)果見表4。

實驗結(jié)果表明：TR-DEM/ZD-Ⅰ型破乳劑對特一聯(lián)老化稠油具有良好的反應(yīng)效果。當(dāng)破乳劑濃度為450 mg/L時，老化稠油脫水率達50.68%，脫出水相清澈，油水界面分層整齊；當(dāng)破乳劑濃度提高至500 mg/L時，老化稠油脫水率僅提升0.81%。從破乳效果和工藝經(jīng)濟性方面考慮，將最佳破乳劑用量設(shè)定為450 mg/L。

2 標準的具體實施

2.1 建立跟蹤制度，把握老化稠油處理時機

準確把握好老化稠油的處理時機，不僅能夠減輕工藝的處理難度，同時也能避免對污水處理系統(tǒng)造成嚴重污染。標準要求：污水除油罐油層厚度不得超過0.2 m，底部出水含油量小于500 mg/L、懸浮物含量小于2 000 mg/L，老化稠油處理量控制在50～100 m3/h。標準規(guī)定員工每天按時對污水除油罐油層厚度進行測量，跟蹤監(jiān)測底部出水水質(zhì)變化情況，發(fā)現(xiàn)有超標趨勢要立即上報調(diào)度并提前做好老化稠油處理準備工作。

表4 老化稠油熱化學(xué)沉降破乳實驗數(shù)據(jù)

2.2 創(chuàng)新工藝流程，確保老化稠油處理效果

根據(jù)特一聯(lián)現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備配備情況，技術(shù)人員重新設(shè)計了獨立的老化稠油處理工藝流程，具體為：污水除油罐內(nèi)的老化稠油經(jīng)浮筒收集后進入回收油泵，泵前設(shè)置破乳劑投加裝置，老化稠油與藥劑充分混合后通過浮頭式換熱器升溫至90℃，最終進入處理罐做沉降脫水處理[5]。標準要求：員工必須嚴格按照設(shè)計工藝流程進行閥門切換及設(shè)備啟停，工藝運行期間對老化稠油加密取樣化驗，跟蹤含水變化情況。標準規(guī)定老化稠油單次處理量不得低于900 m3。

2.3 明確處理容器，保證老化稠油處理空間

由于不同處理批次的老化稠油含水率、溫度、藥劑作用等均不相同，混合后會造成乳狀液狀態(tài)更加穩(wěn)定，增強了脫水難度[6]。標準要求：根據(jù)站內(nèi)處理罐液位情況及靜態(tài)沉降時間來確定老化稠油處理容器，避免由于個別處理罐空間不足造成處理工藝無法連續(xù)運行的問題，盡量延長靜態(tài)脫水時間，減少處理罐內(nèi)的流體攪動強度，增強工藝處理效果。標準規(guī)定處理容器的液位高度要低于16.5 m、靜態(tài)沉降時間要超過24 h，罐體溫度大于85℃。

2.4 規(guī)范操作步驟，保證工藝設(shè)備安全運行

員工從老化稠油處理工作準備開始直至處理工作結(jié)束，都必須嚴格按照規(guī)定的生產(chǎn)步驟進行操作，避免由于違章操作、誤操作造成的人身及工藝設(shè)備安全事故。標準要求：員工在罐區(qū)、泵房倒換流程、啟停設(shè)備時，要提前上報調(diào)度并做好生產(chǎn)數(shù)據(jù)、操作事項的記錄工作，在操作壓力容器時需加強對設(shè)備溫度、壓力和流量的觀察和控制，嚴防由于憋壓造成“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象的發(fā)生。標準規(guī)定：在老化稠油處理操作過程中，現(xiàn)場操作步驟必須由兩名員工相互配合完成，做到互相監(jiān)督、互相保護，確保操作步驟正確、設(shè)備安全運行。

2.5 完善監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)，促進質(zhì)量管理工作全面化

在質(zhì)量監(jiān)督部門的統(tǒng)一管理下，各生產(chǎn)部門積極響應(yīng)配合，逐步建立了完善的廠級、作業(yè)區(qū)級、隊級質(zhì)量監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)，對質(zhì)量監(jiān)督管理員進行選拔和培訓(xùn)。在充分調(diào)研和討論的基礎(chǔ)上，重新修訂了《老化稠油處理質(zhì)量監(jiān)督管理規(guī)定》、《質(zhì)量監(jiān)督員職責(zé)》等相關(guān)規(guī)定。監(jiān)督管理制度對工藝運行質(zhì)量監(jiān)督的管理范圍、各級監(jiān)督員職責(zé)、質(zhì)量事故處置、隊伍管理均有很強的指導(dǎo)作用，有力促進了老化稠油處理質(zhì)量監(jiān)督工作的全面化、規(guī)范化和科學(xué)化。

3 標準的現(xiàn)場應(yīng)用效果

3.1 應(yīng)用效果

標準于2017年12月發(fā)布，2018年1月開始正式應(yīng)用。目前共按標準要求處理老化稠油2罐次。從處理效果上看，該項標準對特一聯(lián)老化稠油處理具有較強的針對性和實用性，老化稠油脫水速率得到大幅提升，經(jīng)熱化學(xué)沉降法處理60 h后，處理罐液面下4 m處老化稠油含水率由40.0%～45.0%下降至2.5%～7.5%；6 m處由45.0%～55.0%下降至7.5%～9.5%，已達到標準要求的處理效果。

3.2 經(jīng)濟效益

標準實施以來，特一聯(lián)商品油量對比歷史同期增加536.42 t，增加生產(chǎn)成本包括破乳劑消耗4.17 t、電耗1 109.4 kW·h。此外，污水水質(zhì)提升減少了過濾器反沖洗次數(shù)，間接節(jié)約生產(chǎn)成本5萬元。據(jù)統(tǒng)計，超稠油價格1 826.0元/t，破乳藥劑價格9 567.0元/t，企業(yè)用電價格0.608 1元/kW·h。標準創(chuàng)效達到93.89萬元。經(jīng)濟效益總值=新增商品油價值量-工藝運行成本+工藝節(jié)約成本=536.42 t×1 826.0元/t-（4.17 t×9 567元/t+1 109.42 kW·h×0.608 1元/kW·h）+5萬元=93.89萬元。

3.3 社會效益

標準有效解決了老化稠油帶來的一系列生產(chǎn)問題，同時減輕了污水處理系統(tǒng)的運行壓力，提升了外排污水的凈化效果，有效減輕了下流污水處理單元的工作強度，為工業(yè)水資源的循環(huán)再利用提供了有力保障，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

4 結(jié)論

熱化學(xué)沉降法較好地解決了特一聯(lián)老化稠油脫水困難問題，處理合格的老化稠油可直接外輸出站，不僅降低了老化稠油庫存量，而且減輕了污水處理系統(tǒng)的工作強度?！独匣碛蜔峄瘜W(xué)沉降脫水技術(shù)要求》標準的制定，對特一聯(lián)如何正確運用熱化學(xué)沉降脫水法提供了依據(jù)，為高效處理老化稠油工作提供了執(zhí)行有效的規(guī)范。同時，標準在應(yīng)用過程中提高了崗位操作人員和質(zhì)量監(jiān)督管理員的技術(shù)素質(zhì)和標準化管理水平。