加工劣質(zhì)原油電脫鹽面臨的挑戰(zhàn)及對策

宋艷偉，亓仁東，楊 旭

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

某常減壓裝置設(shè)計加工能力1000萬t·a-1，以加工進(jìn)口原油為主，原油品種較多，不同品種之間的性質(zhì)差異較大，采用成熟的國產(chǎn)二級高速電脫鹽技術(shù)進(jìn)行脫鹽，設(shè)計技術(shù)指標(biāo)為：脫后鹽含量≤3mgNaCl·L-1，脫后水含量≤0.2%（m/m），脫后排水油含量≤150mg·L-1。

1 電脫鹽原理

原油中含有水，同時也含有膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等天然乳化劑，原油在開采和輸送過程中，由于劇烈擾動，使水以微滴狀態(tài)分散在原油中，原油中的乳化劑靠吸附作用濃集在油水界面上，組成牢固的分子膜，形成穩(wěn)定的乳化液，乳化液的穩(wěn)定程度，取決于乳化劑性質(zhì)、濃度、原油本身性質(zhì)、水分散程度、乳化液形成時間長短等因素，機(jī)械強(qiáng)烈的攪動，乳化劑濃度高，原油粘度大，乳化液形成的時間長，將增加乳化液的穩(wěn)定程度。

原油電脫鹽，主要是加入破乳劑，破壞其乳化狀態(tài)，在電場的作用下，使微小水滴聚結(jié)成大水滴，使油水分離。由于原油中的大部分鹽類是溶解在水中，因此脫水與脫鹽是同時進(jìn)行的。電脫鹽原則流程圖見圖1。

2 面臨的問題

自常減壓裝置開工以來，一年內(nèi)加工原油品種達(dá)到20余種。從電脫鹽的操作情況看，在加工達(dá)爾等劣質(zhì)原油及回?zé)挏p渣、重污油時，電脫鹽罐的乳化層較厚，電流增加，脫鹽效果變差。相關(guān)趨勢如圖2所示。

圖1 電脫鹽原則流程圖

圖2 一級電脫鹽罐的3臺變壓器電流趨勢圖

3 采取的對策

針對以上情況，本裝置對電脫鹽的操作條件進(jìn)行全面分析排查，逐一分析。影響電脫鹽操作的因素主要有溫度、電場強(qiáng)度、混合強(qiáng)度、注水量和破乳劑等。

圖3 脫后原油鹽含量

3.1 溫度

溫度是原油脫鹽過程中的一個重要條件之一，提高溫度，能使原油粘度降低，減少水滴運(yùn)動阻力，有利于水滴運(yùn)動，同時使得油水界面的張力降低，水滴受熱膨脹，有利于破乳和聚結(jié)，于是我們將電脫鹽罐入罐溫度從138℃慢慢提高，最高達(dá)到148℃，雖然脫后鹽含量還是高于指標(biāo)，但根據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)在140~142℃之間，乳化現(xiàn)象有所好轉(zhuǎn)，于是操作溫度控制在142℃。

3.2 電場強(qiáng)度

電場強(qiáng)度是影響電脫鹽效率的一個重要工藝參數(shù)。根據(jù)水滴聚結(jié)力公式得知兩小水滴間的聚結(jié)力與電場強(qiáng)度平方成正比，提高電場強(qiáng)度可以提高小水滴間的聚結(jié)力，有利于電脫鹽。本裝置將一級電脫鹽罐電壓從1.6萬V提高至1.9萬V，電流從195A升高至242A，經(jīng)現(xiàn)場觀察，乳化現(xiàn)象在1.9萬V時好轉(zhuǎn)，但脫后鹽含量還是超標(biāo)，于是操作電壓控制在1.9萬V。

3.3 混合強(qiáng)度

混合強(qiáng)度同樣對電脫鹽的操作影響很大，混合強(qiáng)度越大，注入的水分散得越細(xì)，在電場中聚結(jié)作用越充分，脫鹽效果就越好；但是混合強(qiáng)度過大，則可能造成過度乳化，使油和水形成乳化液，降低脫鹽效果。每一個電脫鹽設(shè)施的混合強(qiáng)度都不盡相同，本裝置設(shè)計為50kPa。我們根據(jù)現(xiàn)場乳化情況，調(diào)整混合強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)混合強(qiáng)度降至45kPa，乳化現(xiàn)象有所好轉(zhuǎn)，但脫鹽效果依然高于指標(biāo)。

3.4 注水量

電脫鹽注水量是影響電脫鹽的重要因素，注水可以溶解懸浮在原油中的鹽，使之與水脫除，增加水的注入量可以破壞原油乳化液的穩(wěn)定性，對脫鹽有利，一般為加工量的3%~8%。根據(jù)工藝包設(shè)計理念，本裝置注水點(diǎn)有2個，第1個在原油泵后換熱器之前，在此點(diǎn)注水，有利于提高油水混合強(qiáng)度，但考慮到容易過度混合，增加破乳難度，可以根據(jù)生產(chǎn)情況停止注入；第2個在電脫鹽罐進(jìn)罐之前，設(shè)計兩邊的注水量比例=1∶3。我們根據(jù)現(xiàn)場情況，停止了換熱器之前的注水，提高了電脫鹽罐的注水，現(xiàn)場乳化現(xiàn)象有所好轉(zhuǎn)，但脫鹽效果依然高于指標(biāo)。

3.5 破乳劑

破乳劑是通過破壞原油乳化液中油與水間的液膜達(dá)到其破乳作用，然而破乳劑都有一定的選擇性，每種破乳劑都有適合的原油品種。本裝置加工的原油品種從開工初期的幾種已經(jīng)達(dá)到20種以上，那么是否是因?yàn)槠迫閯┑倪x擇性導(dǎo)致我們脫鹽效果不好呢？

針對此種情況，我們和破乳劑廠家的技術(shù)人員在現(xiàn)場共同調(diào)試。從脫鹽脫水的結(jié)果來看，當(dāng)摻煉達(dá)爾油時，脫鹽效果不理想。我們將6種原油帶回實(shí)驗(yàn)室，針對調(diào)和后的原油加工方案進(jìn)行研究。按照不同配比的原油，篩選了不同配方的油溶性破乳劑。

2011年3月10日本裝置使用調(diào)配后的新破乳劑，發(fā)現(xiàn)脫后鹽含量和水含量都有下降趨勢，3月20日的鹽含量已經(jīng)合格。具體結(jié)果見圖4。電脫鹽的電流已經(jīng)降低至正常值，結(jié)果見圖5。

圖4 脫后原油鹽含量

圖5 一級電脫鹽罐的3臺變壓器電流趨勢圖

從以上數(shù)據(jù)來看，就是破乳劑的原因造成了本裝置脫后鹽含量不合格，因此對破乳劑的選擇就是當(dāng)前的最大問題。由于廣西石化加工的油品品種還會繼續(xù)增加，而每種破乳劑適應(yīng)的原油品種有限，因此破乳劑配方的及時更新將是我們面臨的最大困難。

4 結(jié)論

加工高硫、高酸等劣質(zhì)低價原油已是煉廠的必然趨勢，在此過程中勢必對電脫鹽的操作造成影響。通過對影響電脫鹽運(yùn)行的溫度、電場強(qiáng)度、混合強(qiáng)度、注水量和破乳劑等的現(xiàn)場分析，可總結(jié)摸索出一套有針對性的、行之有效的應(yīng)付劣質(zhì)原油的操作方法，確保電脫鹽系統(tǒng)安全正常運(yùn)行。

[1] 唐孟海，胡兆靈.常減壓蒸餾裝置技術(shù)問答[M].北京：中國石化出版社，2004.

[2] 林世雄.石油煉制工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.