После химочистки теплообменников, трубопроводов и резервуаров на нефтеперерабатывающем заводе в стоки попадают эмульгированные углеводороды, асфальтены, смолы, продукты коррозии и остатки моющих растворов. Такая смесь устойчива: поверхностно-активные вещества (далее ПАВ) экранируют частички нефти, а комплексоны стабилизируют коллоиды. Без правильно организованной коагуляции появляется риск проскока нефтепродуктов, перегрузки сооружений и роста затрат на обезвреживание. Технологически верно выстроенный блок коагуляции после химочистки - это управляемое дозирование реагентов, настройка pH, контактная ёмкость для флокуляции и надёжное осаждение хлопьев. Результат - стабильные показатели по взвесям и нефтепродуктам, снижение простоев и предсказуемая экономика эксплуатации очистных сооружений.
Что попадает в стоки после химочистки НПЗ
Состав стоков зависит от режимов промывки, используемых растворов и характера отложений. При щелочной промывке формируются устойчивые эмульсии нефти из‑за присутствия ПАВ, жироподобных компонентов и дисперсных частиц коррозии. Остатки хелатообразующих добавок и ингибиторов коррозии могут препятствовать агрегации коллоидов. Для кислотных режимов характерны растворённые ионы металлов и тонкодисперсные шламы. В обоих случаях размер частиц находится на уровне микронов, а поверхность имеет отрицательный или положительный заряд, что удерживает суспензию во взвеси.
На коагуляцию влияет исходная щелочность или кислотность, концентрация нефтепродуктов и содержание эмульгаторов. Если не выполнить корректировку pH и/или нейтрализацию поверхностного заряда взвесей, даже высокие дозы реагента дадут слабое хлопьеобразование. Практически это означает подбор коагулянта для сточных вод с учётом природы загрязнения: сульфат алюминия или хлорид железа, а также их комбинации с полиэлектролитами для последующей флокуляции и осаждения.
В практике CIP-промывок (Clean-In-Place, промывка установок без разборки, далее CIP) применяются щелочные составы, которые затем попадают в оборотные стоки. В качестве примера такого источника ПАВ и щелочных компонентов можно указать Проклин Алкасип Ал - жидкое щелочное средство для CIP-мойки алюминиевого оборудования. Конкретную совместимость с алюминием и параметры щёлочности следует подтверждать по ТДС и паспорту безопасности производителя (заявление о назначении без этих документов - недокументировано).
Чтобы учесть ударные сбросы после смены моющего цикла, рекомендуется предусматривать балансировочную (буферную) ёмкость и/или рециркуляцию осветлённой воды в голову блока. Это сглаживает колебания по эмульсии нефти и позволяет удерживать эффективность коагуляции взвесей на стабильном уровне.
Механизм коагуляции на фоне ПАВ и эмульсий
Коагуляция - это дестабилизация коллоидов и эмульсий с последующим агрегированием частиц. Солями алюминия и железа образуются гидроксидные флокулы, которые адсорбируют углеводороды, асфальтены и тонкие взвеси. Ионы металлов компенсируют поверхностный заряд, происходит нейтрализация и сближение частиц. При достаточной контактной ёмкости флокулы укрупняются, формируя плотные хлопья, пригодные к осаждению в отстойнике/осветлителе или к удалению во флотаторе.
Флокуляция полиакриламидом (далее ПАА) усиливает укрупнение. Нужный тип ПАА выбирают по заряду и молекулярной массе, ориентируясь на состав моющего следа и природу эмульсии. При избытке ПАВ часто эффективна схема «коагуляция - флокуляция - осаждение», где ПАА мостиками связывает микрохлопья. Важны корректные гидродинамические условия: сначала интенсивное смешение для интенсификации коагуляции реагентом, затем щадящее перемешивание в камере флокуляции для роста хлопьев и минимизации их излома.
Примером источника ПАВ, ухудшающего осадкообразование без корректной коагуляции, может служить Проклин Нейтрафом - слабощелочной пенный концентрат со смесью ПАВ, который хорошо смывается водой. Конкретные формуляции и моющие свойства необходимо сверять с официальной документацией; без неё характеристики следует считать недокументированными.
При высоком содержании тонкодисперсных лёгких углеводородных фракций и поверхностно-активных компонентов целесообразно оценить «коагуляция или флотация» на участке первичного отделения. Нередко флотация после коагуляции даёт лучшее отделение тонких эмульсий, а осадок затем направляют на обезвоживание.
Выбор реагентов и настройка процесса
Соли алюминия дают тонкий гидроксидный осадок и часто эффективны для удаления окрашенных и органических загрязнений, тогда как соли железа хорошо работают при сложных нефтяных эмульсиях и в присутствии сернистых соединений. Конечный выбор делается по результатам «баночного» теста, где подбирают расчёт дозы коагулянта, соотносят скорость хлопьеобразования, плотность осадка и качество надслоя. Регулировка pH воды важна для полноты гидролиза и формирования крупных хлопьев, особенно когда в стоках присутствуют щелочные остатки после промывки. При наличии стойких хелатообразующих добавок возможна повышенная потребность в реагентах или необходимость предварительного окисления/разрушения комплексов - это нужно проверять на испытаниях.
Для устойчивых эмульсий применяют комбинации: минеральный коагулянт, затем флокулянт на основе ПАА. Такой подход повышает эффективность коагуляции взвесей и улучшает обезвоживание осадков. Критически важно контролировать время осаждения хлопьев и сохранять оптимальную скорость перемешивания в камере флокуляции. Следует учитывать, что избыток флокулянта может ухудшать фильтруемость осадка и приводить к нестабильности структуры хлопьев. Критерии контроля качества воды при коагуляции - прозрачность надслоя, остаточное содержание нефтепродуктов и стабильность осадка в отстойнике/осветлителе.
При обсуждении источников щелочных моющих следов можно учитывать пенные составы, аналогичные средству Проклин Асепт Алкафом - сильнощелочному пенному концентрату с ПАВ для наружной мойки, образующему стабильную пену. Конкретные пределы совместимости и степени щёлочности следует подтверждать по ТДС и паспорту безопасности; без них заявления о составе и назначении - недокументированы.
Оборудование дозирования и гидродинамика
Надёжное дозирование коагулянта - половина успеха. Блок приготовления коагулянта обеспечивает стабильную концентрацию и однородность раствора, а дозирование коагулянта оборудованием с импульсной коррекцией по расходу позволяет выдерживать заданное соотношение реагента и загрязнения. Для больших узлов стоит рассматривать станцию коагуляции, которую можно купить с готовыми модулями: ёмкости, мешалки, дозирующие насосы, расходомеры, узлы ввода и автоматизацию. Для хлоридсодержащих коагулянтов следует учитывать коррозионное воздействие на металлы (в т.ч. отдельные марки нержавеющих сталей) и применять коррозионностойкие материалы обвязки и узлов ввода.
После ввода реагента необходимо организовать зону интенсивного смешения, контактную ёмкость для флокуляции со щадящей гидродинамикой и аппарат отделения: отстойник/осветлитель или напорный флотатор. Время осаждения регулируют в зависимости от плотности хлопьев и требуемой пропускной способности. Рециркуляция осветлённой воды помогает стабилизировать гидравлику и удерживать качество при неравномерном поступлении стоков. На выходе из блока коагуляции осадок направляют на обезвоживание, подбирая полиэлектролит с учётом структуры хлопьев и предотвращая их механическое разрушение.
Контроль качества, нормативы и кейсы внедрения
Текущий контроль ведут по визуальному характеру хлопьев, прозрачности надслоя и стабильности шлама при отстаивании. Для отбора проб и интерпретации результатов применяют внутренние методики, увязанные с требованиями СанПиН и Правил водоотведения (для конкретного объекта следует опираться на действующие разрешительные и договорные нормативы). Важно фиксировать изменения состава промывочных растворов и своевременно корректировать дозы, чтобы поддерживать предсказуемый механизм хлопьеобразования на всём диапазоне нагрузок.
Баночный тест: как проводить
- Отобрать репрезентативную пробу после химочистки и разбавить до ожидаемой рабочей концентрации загрязнений.
- Внести раствор коагулянта порциями при интенсивном перемешивании, затем перевести на мягкий режим и добавить флокулянт.
- Оценить скорость агрегации коллоидных частиц, плотность и седиментацию хлопьев, а также качество надслоя.
- Зафиксировать оптимальную последовательность «реагент - перемешивание - флокуляция - осаждение» для переноса в эксплуатацию.
Кейс 1. После щелочной CIP-мойки теплообменника в стоке фиксировались устойчивые эмульсии. Пилот с чередованием «хлорид железа - ПАА» и корректировкой pH привёл к быстрому укрупнению хлопьев и уверенной работе отстойника, при этом осадок показал хорошую фильтруемость на обезвоживании.
Кейс 2. При запуске установки после ремонта наблюдались скачки по ПАВ и нефтепродуктам. Переход на ступенчатое дозирование и увеличение контактной ёмкости флокуляции позволили сгладить ударные сбросы и поддержать стабильное качество на выпуске без роста расхода реагентов.
Нужна помощь в подборе коагулянта, флокулянта и схемы дозирования под ваш режим химочистки? Команда Pro.Clean проведёт пилотные испытания, настроит режим и подготовит рекомендации для запуска с гарантией стабильной работы блока коагуляции. Запросите консультацию и карту внедрения.