塔河原油脫鹽脫水研究最新進展

甘 露，石 凱 ，張淑華

（1. 西安石油大學 材料科學與工程學院，陜西 西安 710065；2. 中國石化洛陽分公司，河南 洛陽 471012； 3. 中國石化撫順石油化工研究院, 遼寧 撫順 113001）

近年來，隨著二次加工技術的發(fā)展，對原油電脫鹽后含鹽量提出了更高的要求，但另一方面油田開采也相應進入中后期，原油劣質(zhì)化、多樣化進程在日益加劇，新時期下面對重質(zhì)劣質(zhì)原油脫鹽脫水問題的機會越來越多[1,2]。加之原油加工量增大等因素，造成電脫鹽裝置的操作愈來愈困難，脫后原油鹽濃度呈上升趨勢[3]，形勢日發(fā)嚴峻。

塔河原油因其具有密度大、粘度高、含硫量高、瀝青質(zhì)高及金屬含量高等特點，造成脫鹽難度大、脫后鹽含量高[4-6]。目前，西安某煉油廠的三級脫后鹽含量更是持續(xù)高居20 mg/L 左右，對后續(xù)生產(chǎn)造成嚴重影響。為此，本文在破乳劑評價的基礎上分析研究了塔河原油的脫鹽脫水問題，并通過電脫鹽操作工藝的優(yōu)化和添加新型高效助劑的方法很好的解決了當下塔河原油脫鹽難的問題，為今后重質(zhì)劣質(zhì)原油的脫鹽脫水提供了參考依據(jù)。

1 試驗部分

1.1 原料油性質(zhì)

試驗選用的原油為西安某煉油廠加工的塔河原油。原料油的性質(zhì)見表1 和圖1 所示。

1.2 設備儀器

YS-4 電脫鹽試驗儀、萬能擊穿裝置、SYP 型智能玻璃恒溫水浴、石油產(chǎn)品水分試驗器、LC-4 微機庫侖儀、具塞量筒、電子秤等。

1.3 試驗方法

破乳劑的性能評選一般采用化學脫水法和電脫水脫鹽法，化學脫水法的測定方法和試劑可參照SY/T 5281-2000；電脫鹽脫水法首先將原油、破乳劑和需要注入的水放入特制的不銹鋼罐中，加熱到指定溫度，將原油、破乳劑和注水混合均勻，加電場一定時間，取上部油樣做脫后含鹽含水分析。

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

表1 塔河原油的主要性質(zhì)Table 1 The main properties of Tahe crude oil

圖1 原油油滴放大100 倍照片F(xiàn)ig.1 The picture of crude oil drop magnified 100

2 結果與討論

2.1 破乳劑評價

本實驗選用的破乳劑為該煉廠先前使用效果較好的幾種高效破乳劑[7]，分別標記為A、B、C、D、E、F、G。其中，G 為水溶性破乳劑，其它均為油溶性破乳劑。

2.1.1 低溫評價

試驗條件：塔河原油50 mL，注水量10 mL，恒溫水浴溫度為80 ℃，油溶性破乳劑注入量為50×10-6，水溶性破乳劑注入量為200×10-6，手動振蕩200 次。試驗結果見表2 所示。

表2 低溫脫水試驗結果Table 2 The results of dewatering under low temperature

從表2 中的最終出水量來看，這幾種破乳劑呈現(xiàn)出的整體低溫脫水效果均不好，水的脫出量都普遍偏少，脫水速度也較慢。這說明在應對塔河重質(zhì)原油劣質(zhì)化方面，現(xiàn)有的這些破乳劑種類的變化所起到的作用在時下并不明顯，不同類別的破乳劑帶來的低溫脫水效果無顯著差別。但相對而言，在同等測試條件下破乳劑B 的脫水效果還是要優(yōu)于其它幾個破乳劑。

2.1.2 高溫評價

試驗條件：三級脫鹽，塔河原油80 g，每級注水10%，油溶性破乳劑注入量為10×10-6，水溶性破乳劑注入量為40×10-6，手動振蕩200 次，脫鹽溫度為145 ℃，300 V/cm 低電場強度5 min，1 000 V/cm高電場強度30 min。試驗結果見表3。

表3 高溫電脫鹽試驗結果Table 3 The results of electric desalting under high temperature

從上述試驗結果可知，塔河原油在經(jīng)過一級、二級電脫后原油的脫后含鹽量普遍較高，原油二級脫后鹽含量基本都在20 mg/L 左右，遠未達到工業(yè)生產(chǎn)上的≤3.0 mg/L 的指標要求。增加三級電脫后，原油的脫后含鹽量有所降低，但仍然較高，選用破乳劑B 的原油脫后鹽含量最低也才9.23 mg/L。

所以，對于如何長期有效解決塔河原油的脫鹽難問題，單一從破乳劑方面考慮是遠遠不夠的。由此電脫鹽工藝參數(shù)的調(diào)整就顯得尤為突出，有必要從注水量、電場強度、脫鹽級數(shù)以及助劑的添加等其它方面綜合考慮，進一步研究解決塔河原油脫鹽脫水難度大的問題。

2.2 優(yōu)化試驗

2.2.1 工藝參數(shù)的調(diào)整試驗

試驗條件：四級脫鹽，原油 80 g，每級注水12.5%，破乳劑注入 10×10-6，助劑 7×10-6，脫鹽溫度145 ℃，電場強度1 300 V/cm，停留時間30 min，手動振蕩200 次。試驗結果見表4 所示。

從表4 的試驗結果可知，在采用經(jīng)過增加電場強度、加大注水量、添加助劑和增加脫鹽級數(shù)等方法后，在實驗室中可以很好地實現(xiàn)脫后原油中的鹽含量降低，三級電脫后最低降至3.98 mg/L，四級電脫后更是降到了1.78 mg/L，同時脫后原油的含水量仍保持在一個較低的數(shù)量級。這說明塔河原油中的無機鹽是可以進一步脫除掉的。此外，與表3 所示實驗數(shù)據(jù)相比，可以發(fā)現(xiàn)添加的助劑在二級和三級電脫過程中的作用非常明顯，尤以助劑3 突出。

表4 工藝參數(shù)調(diào)整試驗結果Table 4 The results of parameters adjusting

2.2.2 綜合優(yōu)化試驗

試驗條件：三級脫鹽，原油80g，每級注水20%，注破乳劑20×10-6，助劑13×10-6，溫度120 ℃，電場強度1 300 V/cm，停留時間30 min，手動振蕩400次。試驗結果見表5 所示。

表5 高溫電脫鹽試驗Table 5 The results of electric desalting under high temperature

從優(yōu)化的試驗結果中可以看出，在降低試驗溫度后，合適助劑的引入仍然對塔河原油的脫鹽表現(xiàn)出了極大的功效，使塔河原油的脫后含鹽降低到一個較低的數(shù)量級。同時，助劑的復配顯出了較好的協(xié)同作用[8]，三級脫后原油的鹽含量直接降至 3.0 mg/L 以下，水含量也在 0.3%以下，完全達到工業(yè)生產(chǎn)要求的指標。

3 結 論

塔河原油一直以來都存在脫鹽脫水難的問題，通過對新時期下塔河電脫鹽工藝的研究，可以得到如下結論：

(1)由于塔河原油自身的油性特點，使得其在低溫和高溫的脫鹽脫水過程中均表現(xiàn)出了較差的脫鹽脫水效果，而僅僅通過破乳劑的篩選來實現(xiàn)原油脫鹽脫水效果的提高是非常困難的。

(2)對于塔河重質(zhì)原油來說，其原油中的無機鹽類是可以借助合理的手段來實現(xiàn)深度脫除，從而滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。

(3)本試驗在電脫鹽工藝參數(shù)優(yōu)化的基礎上，通過開發(fā)的新型高效助劑很好地在實驗室中解決了塔河原油存在的脫鹽脫水難的問題。

(4)隨著原油的劣質(zhì)化，相比于裝置的改造或重建，工藝上的改進和新型助劑的開發(fā)將更具有高效性、長效性。

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