新型油溶性原油破乳劑的應用

荊軍航 韓學軍

（1.中石油錦西石化分公司研究院，遼寧葫蘆島，125001；2.中石油駐錦西石化分公司軍事代表室，遼寧葫蘆島，125001）

1 前言

錦西石化分公司南蒸餾電脫鹽裝置以加工重質(zhì)遼河原油為主，并摻煉少量海輸油或外油。由于遼河原油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較多，比重大、粘度高，含天然乳化劑成分較多，因此乳化性強。在電脫鹽加工過程中原油在電脫鹽罐體內(nèi)容易發(fā)生乳化，生成穩(wěn)定的難以破除的乳化層，造成罐內(nèi)油水界面不清、運行電流升高甚至出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，嚴重影響裝置的平穩(wěn)運行和脫鹽脫水效果，給裝置安全生產(chǎn)、設備防腐以及下游裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)等都帶來不利影響。

分公司南蒸餾電脫鹽用的破乳劑主要為洛陽產(chǎn)水溶性SH－9101型破乳劑和大連油溶性E－2715型破乳劑。由于水溶性破乳劑最終排入污水中，對污水處理有很大的影響，因此從對水體的污染和環(huán)保角度考慮，水溶性原油破乳劑會被逐漸淘汰。而大連油溶性E－2715型破乳劑是一種國外破乳劑，價格昂貴。因此有必要研制和復配一種適合南蒸餾原油，廣譜性強的原油破乳劑。

針對這一現(xiàn)狀，分公司研究院與華東理工大學共同開發(fā)了一種BH/P－2型油溶性破乳劑，在實驗室動態(tài)電脫鹽小裝置上對該劑進行了綜合評價，并在南蒸餾電脫鹽裝置上進行該原油破乳劑的工業(yè)試驗。

2 破乳原理

一般認為，原油中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)具有較強的極性和表面活性，同時又具有很強的協(xié)同乳化作用，吸附在油水界面形成具有一定強度的界面膜，阻止液滴聚集，使乳狀液得以穩(wěn)定。而原油中粘土類固體顆粒物會吸附在油水界面，可以增加膠質(zhì)、瀝青質(zhì)降低界面張力的能力，形成強度很好的吸附層，阻止液滴的聚結(jié)，進而使原油乳狀液更加穩(wěn)定。

因此，原油中含有一定量的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和粘土類固體顆粒時，原油注水后極易乳化，這時需要加入有針對性的高效破乳劑來解決油水乳化問題。

原油破乳劑的破乳機理是破乳劑在油水界面發(fā)生了頂替作用，破乳劑分子比乳狀液成膜物質(zhì)具有更高的表面活性，所以能夠優(yōu)先吸附到油水界面并將原有成膜物質(zhì)頂替或置換出來，即將天然成膜物質(zhì)如瀝青質(zhì)和膠質(zhì)等頂替出來，形成新的具有較小穩(wěn)定性的膜，使乳化液穩(wěn)定性降低并最終導致乳化液的破乳。

3 新型原油破乳劑的設計原則

針對現(xiàn)存的問題，新型原油破乳劑的設計原則為：第一，根據(jù) W/O型原油乳狀液的特點，采用以油溶性為主的破乳劑研制方案，因為油溶性破乳劑在多級脫鹽過程中可以重復發(fā)揮作用，提高利用效率，因而可以降低破乳劑用量，而水溶性破乳劑會隨著脫出水的排出而帶走，利用效率低于油溶性破乳劑，還會對水體產(chǎn)生二次污染；同時還要保證破乳劑不能向原油中引人N、P、S等對后續(xù)加工裝置造成危害的元素。第二，一般來講，采用脫水快的破乳劑，脫出的水水色比較差；而采用脫水慢的破乳劑，脫出的水水色較清。因此可以將兩者復配，得到快速脫水、油凈水清效果的高效破乳劑產(chǎn)品。第三，針對南蒸餾頻繁變化的原油性質(zhì)，破乳劑應具有一定的廣譜適應性。第四，選用綠色環(huán)保的溶劑作為稀釋劑，減少對環(huán)境和工作人員健康的危害。

4 實驗室中新型破乳劑的綜合評價

4.1 原料油性質(zhì)

遼河油田不同區(qū)塊的原油性質(zhì)有很大差異，裝置所加工的遼河管輸油屬重質(zhì)原油，摻煉的海輸原油品種也比較雜，但總體上屬于較輕的原油。近年來較典型的原油性質(zhì)見表1。可以看出與純遼河原油相比，混合原油的密度、粘度、水份、殘?zhí)恳约胞}含量都有不同程度的降低。

表1 原油性質(zhì)

4.2 不同破乳劑對脫鹽脫水效果的對比

參照車間的工藝條件，分別以混合原油和純遼河原油為原料油，脫鹽溫度選擇130℃，電場強度880V/cm，注水量4%，攪拌強度為700轉(zhuǎn)/分，破乳劑加入量8ppm，在實驗室動態(tài)電脫鹽裝置上，對新型原油破乳劑進行性能考察并與分公司現(xiàn)用兩種破乳劑進行比較，結(jié)果見表2。

從表2數(shù)據(jù)可知，對混合原油來說，與分公司現(xiàn)用兩種破乳劑脫鹽效果相當；對純遼河原油來說，BH/P－2新型油溶性破乳劑脫鹽效果優(yōu)于分公司現(xiàn)用兩種破乳劑。說明BH/P－2新型油溶性破乳劑脫鹽的適應性好于分公司現(xiàn)用兩種破乳劑。

表2 動態(tài)電脫鹽裝置破乳劑評選

4.3 破乳劑用量對不同原油脫鹽脫水效果的考察

破乳劑用量取決于原油中乳化膜的多少，這個量必須通過試驗才能確定。分別以南蒸餾混煉原油和純遼河原油為原料油，脫鹽溫度選擇130℃，電場強度880V/cm，注水量4%，攪拌強度為700轉(zhuǎn)/分，對新型原油破乳劑加劑量進行考察。結(jié)果見表3。

表3 破乳劑加入量的篩選

從表3可以看出，對混合原油和純遼河原油來說，新型原油破乳劑加入6－8ppm的脫鹽效果最佳。

可以看出原油脫鹽率不與破乳劑的用量成正比。當破乳劑的用量達到一定數(shù)值后，脫水率不再提高。相關研究表明：破乳劑用量在CMC濃度（臨界膠束濃度）左右，破乳劑效果最佳。這是因為，在較低濃度時（小于CMC濃度），破乳劑分子是以單體形式吸附在油水界面，吸附量與濃度成正比，此時油水界面張力隨破乳劑濃度的增加而迅速下降，脫鹽率也逐漸增大，當破乳劑濃度接近CMC濃度時，界面吸附也趨于平衡，此時界面張力不再下降，脫鹽率也達到最大，若再增加破乳劑濃度，破乳劑分子開始聚集成團形成膠束，反而使界面張力有所上升，脫鹽率下降。因此對每種特定原油而言，破乳劑用量均有最佳值，即接近或等于CMC濃度。

5 工業(yè)試驗

采用新型原油破乳劑，在南蒸餾電脫鹽裝置上進行了工業(yè)化應用，期間電脫鹽溫度140℃，4%左右的注水量。破乳劑加入量為8－10ppm，部分數(shù)據(jù)和分析結(jié)果見表4。

表4 南蒸餾電脫鹽工業(yè)試驗數(shù)據(jù)

從表4數(shù)據(jù)可以看出：140℃脫鹽溫度，4%左右的注水量，脫后含鹽含水都合格。

說明在油水分離過程中，油水密度差越大越有利于分離，也就是說脫鹽溫度越高，油水密度差越大，油的粘度越小，越有利于水滴沉降。脫鹽溫度、電場和破乳劑三種強化油水分離的手段中，脫鹽溫度的作用最大。

6 結(jié)論

BH/P－2型原油破乳劑在合適的操作條件下，能夠滿足南蒸餾所加工原油的破乳要求，達到原油脫后含鹽量小于3mg/L和水含量小于0.3%的控制指標。

實驗室試驗時破乳劑注入量6－8ppm即可滿足要求，實際工業(yè)試用表明適宜注入量8－10ppm。

［1］張其耀.原油脫鹽與蒸餾防腐蝕.中國石化出版社，1992.

［2］唐孟海.原油蒸餾.中國石化出版社，2007.