塔河原油電脫鹽助劑篩選及工藝優(yōu)化

彭松梓，崔新安，李春賢，唐應(yīng)彪，曹振興

(中石化洛陽(yáng)工程有限公司，河南 洛陽(yáng) 473001)

塔河原油是一種罕見(jiàn)的低蠟、高瀝青質(zhì)、高殘?zhí)?、高金屬、重質(zhì)及高黏度原油[1-3]，這種特性使塔河原油電脫鹽脫水非常困難。中石化加工塔河原油的煉油廠(chǎng)普遍存在脫鹽合格率低、脫后含鹽超標(biāo)現(xiàn)象，嚴(yán)重的脫后含鹽超過(guò)20 mg/L，給蒸餾裝置和二次加工裝置帶來(lái)嚴(yán)重腐蝕問(wèn)題。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 原料性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)所用塔河原油(取自中石化某煉油廠(chǎng))性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 原油性質(zhì)Table1 Properties of crude oil

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備包括:靜態(tài)電脫鹽實(shí)驗(yàn)儀YS-4、動(dòng)態(tài)電脫鹽實(shí)驗(yàn)裝置、LC-4微機(jī)庫(kù)倫儀和水含量分析儀。

1.3 實(shí)驗(yàn)和分析方法

高溫脫鹽脫水評(píng)價(jià)方法:取適量原油放入不銹鋼電脫鹽罐中，加入計(jì)量水和化學(xué)藥劑，蓋緊后放入鋁浴中預(yù)熱至實(shí)驗(yàn)溫度，取出搖晃一定次數(shù)，然后放回鋁浴中施加電場(chǎng)一定時(shí)間，然后取出不銹鋼電脫鹽罐，取上部油相分析原油脫后含鹽量和脫后含水量。

動(dòng)態(tài)電脫鹽評(píng)價(jià)方法:原料油、水和化學(xué)藥劑分別經(jīng)計(jì)量泵進(jìn)入一級(jí)攪拌罐，然后由原料油計(jì)量泵輸送到二級(jí)攪拌罐，繼續(xù)混合后經(jīng)計(jì)量泵抽出，經(jīng)管式加熱爐加熱到脫鹽溫度，進(jìn)入電脫鹽罐，在設(shè)定條件下進(jìn)行脫鹽脫水，脫后原油經(jīng)水冷器放出，取樣分析原油脫后含鹽量和脫后含水量。

其中，脫后含水分析按GB/T 260-1977(1988)進(jìn)行;脫后含鹽分析按GB/T 6532-1986(1991)進(jìn)行。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 破乳劑高溫電脫鹽脫水評(píng)價(jià)

加工塔河原油通常采用三級(jí)電脫鹽，因此實(shí)驗(yàn)室也采用三級(jí)電脫鹽脫水，對(duì)8種不同類(lèi)型破乳劑(其中PR1-PR4為進(jìn)口油溶性破乳劑，PR5和PR6為國(guó)產(chǎn)油溶性破乳劑，PR7和PR8為國(guó)產(chǎn)水溶性破乳劑)進(jìn)行了效果評(píng)價(jià)。

實(shí)驗(yàn)條件:實(shí)驗(yàn)溫度140℃，注水量10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以原油計(jì))，電場(chǎng)強(qiáng)度1000 V/cm，手搖200次，停留時(shí)間30 min，油溶性破乳劑三級(jí)添加總量為20 μg/g，水溶性破乳劑一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)分別添加20 μg/g。破乳劑高溫電脫鹽評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 塔河原油高溫電脫鹽評(píng)價(jià)Table2 Electric desalting experiments at high temperature

從表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，8種破乳劑經(jīng)一級(jí)脫鹽脫后含鹽由低到高依次為PR5＜PR7＜PR4＜PR6＜PR8＜PR3＜PR2＜PR1;二級(jí)脫后含鹽由低到高依次為PR5＜PR4＜PR1＜PR2＜PR6＜PR3＜PR8＜PR7;破乳劑PR2和PR4三級(jí)脫后含鹽均小于10 mg/L，而其余6種破乳劑脫后含鹽均大于14 mg/L。從脫后含水來(lái)看，PR4脫后含水為0.46%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，PR2脫后含水為0.16%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，綜合效果較好。

2.2 脫鹽助劑篩選及評(píng)價(jià)

塔河原油屬于劣質(zhì)稠油，瀝青質(zhì)和膠質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別高達(dá)13.74%和25.46%，部分結(jié)晶鹽很可能被瀝青質(zhì)和膠質(zhì)所包裹，在電脫鹽過(guò)程中很難和水接觸，得不到充分洗滌，因此造成脫鹽困難。其次由于原油中硫、氮和金屬含量高，這些物質(zhì)均有極性，很容易與原油中氯離子和水分子等產(chǎn)生吸附作用，導(dǎo)致脫后含鹽含水高。因此對(duì)于這種劣質(zhì)原油，僅采用單一的破乳劑很難達(dá)到理想的脫鹽脫水效果，需要添加合適的脫鹽助劑，降低極性物質(zhì)間吸附作用，以提高脫鹽效果。根據(jù)原油特性，選擇6種不同類(lèi)型的脫鹽助劑，其中T1-T3為無(wú)機(jī)脫鹽助劑，T4-T6為有機(jī)脫鹽助劑，考察其對(duì)塔河原油電脫鹽的作用。

實(shí)驗(yàn)條件:實(shí)驗(yàn)溫度140℃，注水量10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以原油計(jì))，電壓1000 V/cm，手搖200次，停留時(shí)間30 min，油溶性破乳劑PR2總加入量為20 μg/g，脫鹽助劑每級(jí)加入量為10μg/g，三級(jí)電脫鹽條件相同，脫鹽助劑高溫電脫鹽評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 脫鹽助劑高溫電脫鹽評(píng)價(jià)Table3 Electric desalting evaluation of additives

從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，脫鹽助劑T6的效果最好，每一級(jí)脫除率都有大幅度提高，三級(jí)脫后含鹽低至3.82 mg/L，脫鹽助劑T4和T5的脫后含鹽也降至6.06 mg/L和7.09 mg/L，遠(yuǎn)低于僅添加破乳劑的脫鹽效果。從整體上看有機(jī)脫鹽助劑的效果明顯好于無(wú)機(jī)脫鹽助劑，因?yàn)橛袡C(jī)脫鹽助劑與破乳劑性質(zhì)類(lèi)似，具有親油親水性，易于在原油中極性物質(zhì)吸附層表面分散和滲透，同時(shí)易于接觸包裹于膠質(zhì)瀝青質(zhì)中的無(wú)機(jī)鹽，從而提高脫鹽效率。

2.3 脫鹽助劑用量考察實(shí)驗(yàn)

根據(jù)塔河原油性質(zhì)，提高注水量和增大混合強(qiáng)度均能促進(jìn)結(jié)晶鹽的溶解和洗滌，在改變工藝條件基礎(chǔ)上，考察脫鹽助劑用量對(duì)脫鹽脫水效果影響。

實(shí)驗(yàn)條件:實(shí)驗(yàn)溫度140℃，電場(chǎng)強(qiáng)度1000 V/cm，注水量20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以原油計(jì))，手搖400次，停留時(shí)間30 min，油溶性破乳劑PR2總加入量為20 μg/g，脫鹽助劑每一級(jí)添加量相同，不同量脫鹽助劑對(duì)脫鹽脫水效果影響見(jiàn)表4。

表4 脫鹽助劑用量對(duì)塔河原油電脫鹽影響Table4 Experimental result of different additive dosage

從表4可知，提高注水量和增大混合強(qiáng)度，塔河原油脫鹽效率提高，三級(jí)脫后含鹽可達(dá)到2.96 mg/L;在相同的工藝條件下，隨著脫鹽助劑用量增加，脫后含鹽和脫后含水均有一定程度降低。在溫度140℃，電場(chǎng)強(qiáng)度1000 V/cm，注水量20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以原油計(jì))，手搖400次的優(yōu)化工藝條件和合適脫鹽助劑用量條件下，塔河原油脫后含鹽可以達(dá)到2.34 mg/L，脫后含水為0.22%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

3 動(dòng)態(tài)電脫鹽脫水實(shí)驗(yàn)

根據(jù)靜態(tài)電脫鹽實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行動(dòng)態(tài)電脫鹽脫水實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方法見(jiàn)1.3，實(shí)驗(yàn)條件:溫度140℃，電場(chǎng)強(qiáng)度1000 V/cm，注水量20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以原油計(jì))，進(jìn)口油溶性破乳劑總加入量為20μg/g，脫鹽助劑T6每級(jí)用量20μg/g，實(shí)驗(yàn)運(yùn)行中每小時(shí)取樣一次用于分析鹽和水含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 動(dòng)態(tài)電脫鹽實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table5 Dynamic electric desalting tests

動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在優(yōu)化的工藝條件下，塔河原油三級(jí)脫后含鹽低于3 mg/L，脫后水質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.3%，完全滿(mǎn)足深度脫鹽指標(biāo)，也驗(yàn)證了靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

4 結(jié)論

(1)針對(duì)塔河原油，采用多種不同類(lèi)型破乳劑進(jìn)行高溫電脫鹽評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明僅采用單一破乳劑無(wú)法取得良好的脫鹽脫水效果;

(2)針對(duì)塔河原油高瀝青質(zhì)膠質(zhì)含量、存在結(jié)晶鹽及極性物質(zhì)吸附的特點(diǎn)，考察了多種不同類(lèi)型脫鹽助劑對(duì)脫鹽脫水的作用，發(fā)現(xiàn)脫鹽助劑能大大提高脫鹽脫水效率，尤其是二級(jí)和三級(jí)脫鹽效率;

(3)根據(jù)原油特點(diǎn)調(diào)整工藝條件并對(duì)脫鹽助劑用量進(jìn)行考察，結(jié)果表明在溫度140℃，電場(chǎng)強(qiáng)度1000 V/cm，注水量20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以原油計(jì))、混合強(qiáng)度為手搖400次，進(jìn)口油溶性破乳劑添加量為20 μg/g，脫鹽助劑每級(jí)添加量20 μg/g的優(yōu)化條件下，塔河原油三級(jí)脫后含鹽低至2.34 mg/L，脫后水質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.3%，可以達(dá)到深度脫鹽指標(biāo)。

(4)根據(jù)上述優(yōu)化工藝條件，在動(dòng)態(tài)電脫鹽實(shí)驗(yàn)裝置上驗(yàn)證了塔河原油的脫鹽脫水結(jié)果，為解決塔河原油脫鹽脫水難題提供了技術(shù)支撐。

[1]柴智，崔江峰.塔河原油特性與塔河稠油生產(chǎn)工藝[J].山西建筑，2006，32(4):175-176.

[2]劉家國(guó)，張鴻勛，汪實(shí)彬，等.塔河重質(zhì)稠油電脫鹽技術(shù)研究[J]. 石油化工技術(shù)，2006，2(1):18-20.

[3]汪實(shí)彬，劉家國(guó)，崔新安，等.加工塔河油電脫鹽技術(shù)研究[J]. 煉油技術(shù)與工程，2005，35(10):23-26.