原穩(wěn)換熱器堵塞機(jī)理

大慶油田天然氣分公司

原穩(wěn)換熱器堵塞機(jī)理

郭大龍大慶油田天然氣分公司

杏九原穩(wěn)換熱器堵塞嚴(yán)重的主要原因是采油廠來油品質(zhì)差，具體體現(xiàn)在瀝青質(zhì)含量高、無機(jī)物成分含量高、原油含水高。采取如下措施降低因油品品質(zhì)差對(duì)換熱效率的影響：老化油不進(jìn)入原穩(wěn)裝置，直接與穩(wěn)后原油混合外輸；通過改變換熱器折流板間距，試驗(yàn)原油流速對(duì)防沉積的影響；采用碳鋼和拋光不銹鋼兩種材質(zhì)管束，試驗(yàn)不同管束材質(zhì)的防沉積效果；進(jìn)一步試驗(yàn)無膜技術(shù)對(duì)原油高含水時(shí)原穩(wěn)適應(yīng)性的效果。

原穩(wěn)換熱器；堵塞；瀝青質(zhì)；無機(jī)物組分；原油含水

1 堵塞形成機(jī)理

（1）瀝青質(zhì)的沉積。由于瀝青質(zhì)與原油中其他組分的不相容性，導(dǎo)致原油中的瀝青質(zhì)非常不穩(wěn)定。當(dāng)有金屬離子存在時(shí)，會(huì)促進(jìn)瀝青質(zhì)在傳熱表面沉積，并發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，縮合成焦炭，逐漸降低換熱器的換熱效率。

（2）酸不溶物顆粒物質(zhì)的沉積。由于來油中含有顆粒雜質(zhì)，而這些雜質(zhì)在油中不溶解，它們隨著油流動(dòng)并逐漸在管壁上沉積。沉積后，其他物質(zhì)會(huì)以沉積處物質(zhì)為核心迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)酸不溶物顆粒物質(zhì)的沉積。

（3）硅鋁垢的生成。鈣鎂離子的存在促進(jìn)了硅垢的生成，這也是為什么初期會(huì)出現(xiàn)硅垢含量高隨后又降低的原因。因?yàn)楣韫傅男纬尚枰粋€(gè)誘導(dǎo)期，即需要鈣鎂垢生成，之后以其為核心形成硅鋁垢。隨著溫度的逐漸升高硅鋁垢的結(jié)垢趨勢也變得較為嚴(yán)重。

（4）鐵垢的形成。高溫條件下乳化態(tài)水轉(zhuǎn)為自由水，促進(jìn)了管線腐蝕，將管道中的鋼鐵氧化，使其形成鐵的氧化物及氫氧化物等。當(dāng)管道局部結(jié)垢時(shí)，其熱負(fù)荷很高，該部位的金屬表面與其他各部分的金屬表面之間會(huì)產(chǎn)生電位差。熱負(fù)荷很高的區(qū)域，金屬表面因電荷集中而帶負(fù)電。這樣，帶正電的氧化鐵微粒就向帶負(fù)電的金屬表面聚集，形成氧化鐵垢。

（5）聚合物的影響。聚合物的影響具有雙重性，溫度低時(shí)可降低油黏度，減緩顆粒物質(zhì)的沉積；溫度高時(shí)對(duì)油黏度有一定的影響，前期無法沉降顆粒物質(zhì)致使顆粒全部在末端沉積，加劇了換熱器末端的堵塞。

2 堵塞原因

根據(jù)東油庫來油以及換熱器堵塞物化驗(yàn)分析可知，杏九原穩(wěn)換熱器堵塞嚴(yán)重的主要原因是采油廠來油品質(zhì)差，具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）瀝青質(zhì)含量高。杏九原穩(wěn)換熱器堵塞物中瀝青質(zhì)含量為6.78%，遠(yuǎn)高于東油庫的瀝青質(zhì)含量。分析認(rèn)為可能是來油中有老化油組分摻入，導(dǎo)致油品變差。

（2）無機(jī)物成分含量高。換熱器堵塞物中SiO2含量10.7%、酸不溶物12.1%，無機(jī)物成分中的鈣8.1%、鐵9.9%、鎂2.3%、鋁4.3%等均高于東油庫。這是因?yàn)樵搮^(qū)塊有三元復(fù)合驅(qū)油堿劑，SiO2在高pH值驅(qū)油體系中被大量溶解，造成液體中Ca2+、Mg2+、Ba2+等二價(jià)金屬陽離子及SiO42-濃度的增加，而這些金屬離子被原油帶入換熱器，很容易與SO42-、CO32-、SiO42-等酸根離子結(jié)合形成沉淀，加劇了化學(xué)腐蝕。

（3）原油含水高。高含水原油進(jìn)入換熱器加熱時(shí)會(huì)從乳化態(tài)轉(zhuǎn)為自由態(tài)，促進(jìn)離子溶解，進(jìn)一步加劇管線結(jié)垢。

3 結(jié)論及建議

（1）針對(duì)瀝青質(zhì)含量高問題，建議與采油廠協(xié)調(diào)，使老化油不進(jìn)入原穩(wěn)裝置，直接與穩(wěn)后原油混合外輸。

（2）2014年已在杏九原穩(wěn)科研立項(xiàng)，通過改變換熱器折流板間距，試驗(yàn)原油流速對(duì)防沉積的影響；通過采用碳鋼和拋光不銹鋼兩種材質(zhì)管束，試驗(yàn)不同管束材質(zhì)的防沉積效果。

（3）針對(duì)原油含水高問題，在東油庫原穩(wěn)裝置中檢測原油含水，并自動(dòng)控制緩沖罐和穩(wěn)定塔液位，進(jìn)一步試驗(yàn)無膜技術(shù)對(duì)原油高含水時(shí)原穩(wěn)適應(yīng)性的效果。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.075