淺談含水含雜柴油過濾

王澤宇

摘 要：近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，柴油的消費(fèi)量逐年增加。受運(yùn)輸及儲(chǔ)存影響，柴油可能存在一定程度的含水含雜現(xiàn)象，影響柴油的品質(zhì)及銷售。本文通過對(duì)含水含雜柴油過濾的介紹，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，說明其合理性，對(duì)類似情況的被污染柴油處理有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞： 柴油；含水含雜；過濾

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.182

1 引言

柴油主要由C15-C24各族烴類化合物組成，外觀為淡黃色液體，通常由加氫裂化柴油、加氫精制柴油、直餾柴油等組分調(diào)和而成。[1]和汽油相比，柴油具有燃油消耗率低和能量密度高這兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)。近年來我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，柴油在工業(yè)生產(chǎn)和大眾生活中扮演著越來越重要的能源角色。柴油的質(zhì)量不僅是社會(huì)關(guān)注的問題，更是柴油生產(chǎn)企業(yè)和銷售企業(yè)視若生命并永恒追求的目標(biāo)。[2] 目前我國(guó)柴油運(yùn)銷的主要形式是煉廠生產(chǎn)的柴油運(yùn)往油庫，再由油庫運(yùn)至加油站，最后再銷售給消費(fèi)者使用。煉廠與油庫之間的運(yùn)輸方式有水路運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、管道運(yùn)輸。水路運(yùn)輸卸油時(shí)需要用水將卸油管線中的柴油全部頂出，管道運(yùn)輸有時(shí)會(huì)在柴油工況下進(jìn)行清管作業(yè)，此外，柴油中所含有的芳香烴具有很強(qiáng)的吸水性，容易吸附空氣中的水分，因此，柴油在運(yùn)輸和儲(chǔ)存的過程中有可能受到水分和其他雜質(zhì)（主要是機(jī)械雜質(zhì)）的污染，影響柴油品質(zhì)，進(jìn)一步影響其銷售，給運(yùn)輸企業(yè)或儲(chǔ)存企業(yè)造成損失。而在使用方面，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)柴油的雜質(zhì)含量有較高的要求，如機(jī)械雜質(zhì)含量高，會(huì)導(dǎo)致共軌系統(tǒng)磨損、卡滯和堵塞；柴油中的水分可導(dǎo)致噴射系統(tǒng)生銹、穴蝕、導(dǎo)致磨損等。[3]

對(duì)于被污染的柴油，必須要將其中的水雜全部處理并經(jīng)化驗(yàn)合格后才能投放市場(chǎng)進(jìn)行銷售。目前常用的處理方法有靜置沉降分離法、靜置除雜加熱脫水法、過濾法等。靜置沉降分離法通過重力作用使含水含雜柴油中的雜質(zhì)和大顆粒水珠沉至底部，但耗時(shí)較長(zhǎng)，且無法讓乳化的水分分離。靜置除雜加熱脫水法是現(xiàn)將機(jī)械雜質(zhì)沉降，再通過適度加熱讓柴油中的水分揮發(fā)。過濾法則是通過過濾材料的特性，選擇性地把機(jī)械雜質(zhì)和水分濾除掉，從而達(dá)到凈化目的。通過比起其他方法，過濾法有耗時(shí)短、安全系數(shù)高、效果好等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。

2 過濾原理

過濾是在推動(dòng)力或者其他外力作用下懸浮液（或含固體顆粒發(fā)熱氣體）中的液體（或氣體）透過介質(zhì)，固體顆粒及其他物質(zhì)被過濾介質(zhì)截留，從而使固體及其他物質(zhì)與液體（或氣體）分離的操作。[4]過濾是物理變化，能最大程度保證混合物中有用組分不被破壞，對(duì)于含有水分和其他機(jī)械雜質(zhì)的柴油，采用分步過濾的模式更為科學(xué)高效。分步過濾，即按照先易后難、先雜后水、先大顆粒雜質(zhì)后小顆粒雜質(zhì)的指導(dǎo)思想進(jìn)行油品過濾。

柴油過濾中常用的過濾設(shè)備有濾油機(jī)、袋式過濾器、撬裝過濾裝置，常用的過濾材料有過濾袋和濾芯。過濾袋常以PP（聚丙烯）纖維或PE（聚乙烯）纖維為原材料，用無硅油冷卻的工業(yè)縫紉機(jī)縫制，具有耐溶劑、耐酸堿的特性，可在不超過130℃的條件使用，根據(jù)過濾要求的不同，其過濾精度可控制在0.2-300μm，在額定使用條件下可以有效濾除柴油中的水分和雜質(zhì)。濾芯可分為精密濾芯、聚結(jié)濾芯和分離濾芯。精密濾芯通常采用玻璃纖維制成，有效增大了過濾面積，可以有效濾除柴油中的機(jī)械雜質(zhì)，最高能達(dá)到0.5μm精度。柴油和水是兩種不相溶的液體，正常情況下會(huì)在容器中分成兩層，水在下層，柴油在上層，但是經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的接觸，會(huì)發(fā)生乳化現(xiàn)象。聚結(jié)濾芯由具有親水特性的復(fù)合材料經(jīng)特殊工藝加工而成，其最大的特點(diǎn)是可以通過“破乳”將柴油中已乳化難以沉降的微量水分離出來并聚成水滴。分離濾芯通常與聚結(jié)濾芯搭配使用，與聚結(jié)濾芯不同的是，分離濾芯具有親油憎水特性，含水柴油先經(jīng)過聚結(jié)濾芯，再通過分離濾芯，實(shí)現(xiàn)了水分和柴油的分離。

在日常生產(chǎn)中，袋式過濾器與濾袋搭配使用，撬裝過濾裝置與濾芯搭配使用，袋式過濾器無法實(shí)現(xiàn)分步過濾，為提高過濾質(zhì)量，可以采用多級(jí)過濾器串聯(lián)的方法進(jìn)行過濾。相比于袋式過濾器，撬裝過濾裝置將濾芯合理組合，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)分步過濾。

3 生產(chǎn)應(yīng)用

國(guó)內(nèi)某企業(yè)在用管道輸送0#車用柴油時(shí)進(jìn)行清管作業(yè)，某一下載站接收到約2000噸清管污油，清管污油中主要的雜質(zhì)是水和油泥，清管污油在污油接收罐中沉降一星期以后開始利用袋式過濾器進(jìn)行過濾。經(jīng)過沉降，中上部污油品質(zhì)較好，采用1μm的濾袋進(jìn)行過濾，單臺(tái)設(shè)備日均過濾量達(dá)到200噸，過濾后油品透明度高，經(jīng)回?fù)胶蠹礉M足出庫標(biāo)準(zhǔn)。下部和底部污油由于含有較多水分和油泥，過濾進(jìn)度緩慢，單臺(tái)設(shè)備日均過濾量不到100噸，且過濾后油品通透性差，化驗(yàn)后微量水含量超標(biāo)，油品含水時(shí)，會(huì)引起容器和機(jī)械的腐蝕[5]，不處理合格無法銷往市場(chǎng)，影響了企業(yè)正常的生產(chǎn)秩序。

為加快油品過濾進(jìn)度，該企業(yè)引進(jìn)了撬裝過濾裝置。該撬裝過濾裝置采用整體多級(jí)過濾凈化的設(shè)計(jì)理念，整個(gè)過濾凈化系統(tǒng)作為整體一次性處理油品中的各種雜質(zhì)，同時(shí)每一級(jí)過濾器又可以針對(duì)性地過濾和凈化不同精度的雜質(zhì)，能有效解決待過濾油品中雜質(zhì)含量高，固體顆粒物多，水分含量高的問題，并在過濾全過程中保證整個(gè)過濾裝置的穩(wěn)定性及過濾后油品的合格性。

該撬裝過濾裝置由不同過濾精度的過濾器、抽油泵及相關(guān)儀表組成。其中過濾器分為四級(jí)，一級(jí)過濾器也叫做預(yù)過濾器，安裝在泵后，主要攔截含水含雜柴油中大顆粒雜質(zhì)，采用精度通常為20-30μm的玻璃纖維濾芯，具有納污容量大，過濾效果穩(wěn)定的特點(diǎn)。二級(jí)過濾器為精過濾器，用于濾除含水含雜柴油中較小的污染物顆粒，常采用3-5μm的超細(xì)玻璃纖維濾芯，納污容量大且過濾精度高。三級(jí)過濾器為超精過濾器，通常采用精度為1μm的玻璃纖維濾芯，用來濾除已通過二級(jí)精過濾器的極小的雜質(zhì)，對(duì)安裝在其后的聚結(jié)分離過濾器中的聚結(jié)分離濾芯起保護(hù)作用。第四級(jí)為聚結(jié)分離過濾器，采用聚結(jié)濾芯與分離濾芯組合的方式，對(duì)已濾除機(jī)械雜質(zhì)的含水柴油破乳并進(jìn)行油水分離，保證柴油的清澈透明，達(dá)到出庫要求。在運(yùn)行過程中，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)人員通過觀察各級(jí)過濾器的壓差和聚結(jié)分離過濾器水位的變化來判斷過濾器的運(yùn)行狀態(tài)，并通過取樣觀察決定是否更換濾芯。該過濾裝置外觀設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)集裝箱大小，方便吊裝，安放，在使用時(shí)只需要提供一塊平整的帶有圍油堰的混凝土地面即可。

在裝置的改造過程中，還增加了二、三級(jí)過濾器的備用過濾器，最大程度上減輕了更換濾芯對(duì)過濾作業(yè)的影響，撬裝過濾裝置基本結(jié)構(gòu)流程如圖1所示。

該撬裝過濾裝置在穩(wěn)定運(yùn)行后日均處理污油量達(dá)到300噸，且過濾后的油品質(zhì)量極高，滿足直接出庫需求，相比袋式過濾器，過濾量和過濾品質(zhì)都有極大的提升。隨后該公司在新建成管道投產(chǎn)及管道改線時(shí)也采用該撬裝過濾裝置對(duì)油品進(jìn)行過濾處理，相比清管污油，新建管道或管道改線所污染的油品中機(jī)械雜質(zhì)明顯減少，但是乳化現(xiàn)象較嚴(yán)重，單套裝置日均過濾該類含水含雜柴油達(dá)到500噸，在較短時(shí)間內(nèi)完成了油品的處理，并將合格柴油銷往市場(chǎng)，極大程度上緩解了相關(guān)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)壓力。

4 結(jié)論

對(duì)于含水含雜柴油的處理，過濾法是目前比較科學(xué)合理的方法。對(duì)于含機(jī)械雜質(zhì)的柴油，通過不同精度的過濾材料的選擇，可以有效濾除被污染柴油中1μm以上的機(jī)械雜質(zhì)，并且不增加新的污染物，過濾后柴油可直接銷往市場(chǎng)。對(duì)于含水出現(xiàn)乳化現(xiàn)象的柴油，可以通過特殊材料制成的聚結(jié)分離濾芯破乳并實(shí)現(xiàn)油水分離。各類過濾設(shè)備及過濾材料的合理搭配，可以有效解決柴油含水含雜的問題，得到合格的油品，最大程度上減少相關(guān)企業(yè)的損失。隨著管道輸送的優(yōu)勢(shì)越來越明顯，成品油運(yùn)輸在以后將更多地采用管道運(yùn)輸，極有可能遇到油品含水含雜急需處理的難題，過濾技術(shù)在解決這類難題時(shí)也有很強(qiáng)的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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[4]唐偉強(qiáng).食品通用機(jī)械與設(shè)備[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2010：41-42.

[5]郭飛鴻，王維民.汽柴油檢驗(yàn)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)室管理[M].北京：中國(guó)石化出版社，2017：112.