新技術(shù)在常減壓裝置中的應(yīng)用—Agar電脫鹽界位控制系統(tǒng)

梁澤濤，王雪蓮，范振魯，韓 冰

（中國(guó)石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計(jì)分公司, 山東 青島 266071）

工藝與裝備

新技術(shù)在常減壓裝置中的應(yīng)用—Agar電脫鹽界位控制系統(tǒng)

梁澤濤，王雪蓮，范振魯，韓 冰

（中國(guó)石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計(jì)分公司, 山東 青島 266071）

電脫鹽罐內(nèi)油水界位的控制，對(duì)電脫鹽罐的平穩(wěn)運(yùn)行具有重要的意義。簡(jiǎn)要介紹了 Agar電脫鹽罐界位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理，同目前使用控制系統(tǒng)做了對(duì)比。結(jié)果表明，在電脫鹽罐上采用 Agar界位控制系統(tǒng)，可以優(yōu)化液位控制，減少原油帶水及排水含油的發(fā)生，降低污水處理的難度，有利于節(jié)能減排。

電脫鹽罐；Agar界位控制系統(tǒng)；節(jié)能減排

常減壓蒸餾裝置中電脫鹽系統(tǒng)的主要職能是去除原油中的無(wú)機(jī)氯和其他水溶性化合物。然而，隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，煉廠對(duì)電脫鹽系統(tǒng)含鹽污水的組成及性質(zhì)的關(guān)注度也日益提高，脫鹽工藝的關(guān)注點(diǎn)不再限定于簡(jiǎn)單的除鹽和脫水。另一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題是脫鹽系統(tǒng)多大程度增加了污水處理系統(tǒng)中污油和其它揮發(fā)性有機(jī)物的含量。

在電脫鹽罐中，諸如罐體尺寸、柵極高度、和進(jìn)/出料口等結(jié)構(gòu)參數(shù)都是固定的。最重要的剩余變量只有界面條件和界面位置，控制一個(gè)良好的界面位置，就可以保證電脫鹽罐底部排水的質(zhì)量[1]。事實(shí)上，優(yōu)化界面控制已被證實(shí)對(duì)電脫鹽系統(tǒng)油和水的質(zhì)量都具有很大影響。油水界位過(guò)低易造成切水帶油，較高的界位可使弱電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)得到加強(qiáng)，油水界位過(guò)高易造成電脫鹽罐跳閘，影響后續(xù)塔的穩(wěn)定性[1]。這就對(duì)電脫鹽罐界位控制儀表提出了更高的要求。目前電脫鹽系統(tǒng)普遍應(yīng)用的界位控制系統(tǒng)是一套射頻導(dǎo)納界位儀加一套雙法蘭差壓界位儀，也有煉廠采用兩套射頻導(dǎo)納界位儀。

1 雙法蘭差壓界位儀

雙法蘭差壓界位儀是根據(jù)兩種介質(zhì)密度的不同，將壓力差同界位相對(duì)應(yīng)。其原理示意圖如圖1。

圖1 雙法蘭差壓液位計(jì)示意圖Fig.1 Principle of double-flag interface indicator

根據(jù)△P=g2×h+g1×（H-h）-g3×h可以看出，差壓 與罐內(nèi)界位h成正比。如果兩種介質(zhì)的密度相近，雙法蘭界位儀的應(yīng)用就會(huì)受到限制，而電脫鹽系統(tǒng)中原油同水的密度就是差別不大，有的重質(zhì)原油的密度幾乎與水相同，這就影響界位儀的靈敏度。另外，原油同水的乳化液是一個(gè)過(guò)渡區(qū)，沒(méi)有明顯分界，也影響界位準(zhǔn)確性，如果乳化嚴(yán)重，電脫鹽排水中含油會(huì)較多，對(duì)污水處理影響有很大影響[2,3]。

2 射頻導(dǎo)納界位儀

射頻導(dǎo)納界位控制技術(shù)是一種從電容式液位控制技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，防掛料、更可靠、更準(zhǔn)確、適用性更廣的液位控制技術(shù)。“射頻導(dǎo)納”中“導(dǎo)納”的含義為電學(xué)中阻抗的倒數(shù)，它由阻性成分、容性成分、感性成分綜合而成，而“射頻”即高頻，所以射頻導(dǎo)納技術(shù)可以理解為用高頻測(cè)量導(dǎo)納。由電子線路產(chǎn)生一個(gè)小功率射頻信號(hào)于探頭上，探頭作為敏感原件，將來(lái)自界位介電常數(shù)引起的信號(hào)變化反饋給電子線路，經(jīng)過(guò)處理后輸出一個(gè)連續(xù)的電信號(hào)值，將電信號(hào)值與界位相關(guān)聯(lián)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)界位的連續(xù)測(cè)量。射頻導(dǎo)納液位計(jì)的準(zhǔn)確性主要取決于兩種介電常數(shù)的差值，而且，只有ε1和ε2的恒定才能保證液位測(cè)量準(zhǔn)確。但電脫鹽罐中，由于乳化層的存在，以及不同乳化程度影響，射頻導(dǎo)納液位儀也同樣難以準(zhǔn)確確定界位，乳化嚴(yán)重時(shí)，排水含油也比較嚴(yán)重[4]。

3 Agar電脫鹽罐界位控制系統(tǒng)

Agar界位控制系統(tǒng)在原油罐區(qū)、污水處理等場(chǎng)合應(yīng)用較多，用于控制界位，在國(guó)外煉廠的電脫鹽單元也有廣泛應(yīng)用。在我院設(shè)計(jì)的某500萬(wàn)t/a常壓蒸餾裝置中，也采用了此系統(tǒng)。其原理圖如圖2所示。

圖2 Agar界位系統(tǒng)原理示意圖Fig.2 Principle of Agar interface control system

Agar界位系統(tǒng)采用“短波吸收法”原理。通過(guò)探針將衡幅、穩(wěn)頻的短波發(fā)射到介質(zhì)中，根據(jù)油中含水量的不同，介質(zhì)吸收的能量不同，探針將這個(gè)因原油含水量不同而引起吸收的波能量不同的信號(hào)傳送到監(jiān)測(cè)器，經(jīng)處理后輸出一個(gè)隨油中水含量而變化的標(biāo)準(zhǔn)4～20 mA電信號(hào)，這些信號(hào)與脫鹽罐內(nèi)每個(gè)探測(cè)器所在位置的水濃度百分?jǐn)?shù)成正比，能夠直接、精確、連續(xù)的顯示出這一液面的油中水含量，指示出乳化層位置。

該系統(tǒng)由至少兩個(gè)或者最多 4個(gè)探針組成：3個(gè)在罐內(nèi)工作，一個(gè)裝在原油進(jìn)料線上。1#探針控制脫鹽排水出口閥，此探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)是能夠測(cè)量水中很微量的含油，其設(shè)定值是含水量80%。當(dāng)測(cè)量含水高于80%時(shí)，就調(diào)節(jié)排水閥稍微開大，增加排水量，當(dāng)測(cè)量含水低于80%時(shí)，調(diào)節(jié)排水閥稍關(guān)，這樣就可以保證距罐底幾英尺以上位置水含量占很高（非穩(wěn)定）百分比。使得水相中的懸浮油得到分離，可以起到阻止原油混入電脫鹽排水的功能。

2#探針監(jiān)控最下層電極板下大約12英寸處原油的水含量。給出一個(gè)實(shí)時(shí)的乳化層生長(zhǎng)速率和程度的監(jiān)測(cè)（根據(jù)1#探針的控制，乳化成長(zhǎng)的方向一定是向上的）。其設(shè)定值是含水量 25%。當(dāng)測(cè)量值高于25%時(shí)，說(shuō)明原油乳化嚴(yán)重，調(diào)節(jié)破乳劑注入閥增大開度，提高注入量。當(dāng)測(cè)量值小于25%時(shí)，說(shuō)明乳化不嚴(yán)重，可調(diào)節(jié)破乳劑閥關(guān)小。2#探針可以提供乳化成長(zhǎng)預(yù)警，同時(shí)使得操作員有足夠時(shí)間采取矯正措施，避免變壓器跳閘。

3#探針是一個(gè)原油進(jìn)料水含量在線監(jiān)控儀，它通常被安裝在盡可能遠(yuǎn)離脫鹽罐的上游（通常在罐區(qū)或者罐區(qū)附近的位置）。該探針對(duì)原油進(jìn)料含水量及污染性提前預(yù)警，避免由于倒罐或者污油竄罐引起的失常。其設(shè)定值是原油含水量12%，當(dāng)含水量大于12%時(shí)就會(huì)報(bào)警，同時(shí)調(diào)節(jié)注水閥關(guān)小，如果測(cè)量值小于12%，可適當(dāng)增大注水量，達(dá)到脫鹽脫水效果。當(dāng)然，以上探針的設(shè)定值，可根據(jù)不同原油及操作參數(shù)進(jìn)行修訂。

4#探針監(jiān)控探針下面水相的狀況，在不易分離或者對(duì)電脫鹽排水狀況有威脅的懸油出現(xiàn)時(shí)報(bào)警。這個(gè)系統(tǒng)在低質(zhì)洗滌水(比如脫硫酸性水或者純酸性水)被使用且會(huì)紊亂分離工藝并形成穩(wěn)定的水包油乳狀液情況下具有特別價(jià)值[5]。

4 結(jié) 論

Agar界位控制系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）電脫鹽排水含油被大大減少或者徹底避免，既有利環(huán)境又有經(jīng)濟(jì)效益。

（2）給操作工提供了電脫鹽罐中油相和水相乳化情況的實(shí)時(shí)“晴雨表”。

（3）紊亂可以在下游裝置覺(jué)察到影響之前很早的時(shí)候被探測(cè)到，而且報(bào)警信號(hào)可以提供自動(dòng)紊亂應(yīng)對(duì)方案，例如增加或者啟動(dòng)化學(xué)劑的添加。

［1］ 聶劍飛，李存玉. 提高電脫鹽合格率的討論[J]. 廣州化工, 2010, 38（2）：106-109.

［2］ 侯躍嶺，周麗君. 電脫鹽界位測(cè)量的改進(jìn)[J]. 內(nèi)蒙古石油化工, 25：87-89.

［3］ 王建村,陳建國(guó). 改進(jìn)取壓方式實(shí)現(xiàn)電脫鹽界位自動(dòng)控制[J]. 煉油化工自動(dòng)化,1995. (4)：15-16.

［4］王永利. 電脫鹽界位測(cè)量改造[J]. 石油化工自動(dòng)化, 2009, 4： 81-82.

Application of New Technology in Crude Distillation Unit—Agar Desalter Interface Control System

LIANG Ze-tao，WANG Xue-lian，F(xiàn)AN Zhen-lu，HAN Bing
（CPECC East-China Design Branch，Shandong Qingdao 266071，China）

The controlling interface between oil and water in the desalter has great meaning for stable operation. In this paper, structure and principle of Agar desalter interface control system were introduced and compared with traditional control system. The results show that the application of Agar system can optimize the interface control and reduce water content in the desalted oil or oil content in the effluent, which is beneficial to energy saving and emission reduction.

Desalter; Agar desalter interface control system; Energy saving and emission reduction

TE 624.1

A

1671-0460（2012）01-0078-02

2011-08-22

梁澤濤（1982-），男，山東青島人，工程師，碩士，2008年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）化學(xué)工藝專業(yè)，從事煉油設(shè)計(jì)工作。E-mail：liangzetao@cnpccei.cn，電話：0532-80950762。