油溶破乳劑在原油電脫鹽脫水中的應用

韓 蕾，廖克儉，王洪國，張宇楠，王曉利，王云飛

（1. 遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001； 2. 中國寰球工程公司遼寧分公司，遼寧 撫順 113006）

原油電脫鹽脫水工藝作為煉油廠生產(chǎn)加工原油的第一道工序，其脫鹽脫水效果直接影響到后續(xù)工藝的加工和裝置的運行[1,2]。由于加工的原油性質(zhì)不同，破乳劑的種類和電脫鹽脫水的工藝也就不盡相同，在制備出交聯(lián)破乳劑的同時[3]，必須對破乳劑及工藝條件進行篩選和評定，降低工業(yè)生產(chǎn)的成本，提高生產(chǎn)效益。

1 實驗部分

1.1 原料與儀器

交聯(lián)劑:由撫順億龍化工有限公司提供的；破乳劑 D201、D201、D202、D203、D4、TA-12、169、181單劑:由撫順億龍化工有限公司提供；甲苯：沈陽化學試劑廠，分析純；二甲苯：沈陽化學試劑廠，分析純；天津石化煉廠公司提供的俄羅斯煉廠原油。

DHT型恒溫電熱套（上海石油儀器廠）、JJ-1增力電動攪拌器（江蘇城西曉陽電子儀器廠）、上皿電子天平（中華人民共和國上海精科天平）、DPY-2型破乳劑評選及電脫水性能試驗儀（姜堰市奧普特分析儀器有公司）。

1.2 破乳劑的制備

在裝有攪拌器、冷凝管、溫度計的四口瓶中加入一定量的破乳劑單體，并用甲苯作為溶劑稀釋破乳劑，在攪拌器的勻速攪拌下逐漸升高溫度至 50℃；將稀釋好的交聯(lián)劑緩慢滴加入四口瓶中；滴加結(jié)束后升溫至70 ℃進行交聯(lián)反應2 h，最終結(jié)果為配置液能拉絲2 cm為宜。

1.3 破乳劑的篩選

采用化學脫水法（瓶試法），測定方法參考SY/T5281-2000[4]，將交聯(lián)后的油溶破乳劑 D201、D201、D202、D203、D4及其未交聯(lián)的破乳劑單劑與三種水溶性破乳劑TA-12、169、181分別配置成1%的溶液待用。取含水 50 mL的原油（含水率10%），恒溫在70 ℃的水浴中，20 min后取出分別加入破乳劑并手工震蕩200次再次放回水浴中，待60 min后讀取出水量[5]。

1.4 電脫鹽脫水工藝評價

采用原油電脫鹽工藝條件靜態(tài)評價，工藝條件包括電脫鹽溫度、電場強度、破乳劑的加劑量、注水量、混合強度和電場停留時間[6]。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 破乳劑脫水效果初評

根據(jù)原油破乳劑脫水效果的初評結(jié)果可以看出對于該俄羅斯煉廠原油，水溶破乳劑的脫水效果不及油溶破乳劑的脫水效果明顯。油溶破乳劑中經(jīng)過交聯(lián)的比未交聯(lián)的單劑脫水效果好，出水量多出0.05%左右。交聯(lián)后的D202脫水效果略高于其他破乳劑（表1）。

表1 破乳劑脫水效果初評數(shù)據(jù)Table 1 Demulsifier dehydration effect

2.2 正交試驗

針對交聯(lián)破乳劑 D202進行正交試驗評價指標為脫水溫度、電場強度、破乳劑加劑量、注水量、混合強度、電場停留時間6個因素，實驗數(shù)據(jù)見表2、表3。

表2 正交試驗因素與水平Table 2 Orthogonal test factors and levels

實驗中可以看出，隨著溫度的升高脫水率也隨之上升，這是因為在加熱條件下可以增加乳化劑的溶解度，削弱了保護膜；更重要的是原油的黏度隨著溫度的升高而降低，分子的熱運動加快，促使水滴沉降。但若溫度過高會導致油水密度差減小，不利于脫水；導電率也會隨著原油的溫度升高而增大，增加電耗，甚至會導致跳閘等顯現(xiàn)，因此最佳的電脫鹽溫度為30 ℃。

電場強度是指單位距離上的電壓，通過實驗證明了電場強度對電脫鹽脫水的影響效果是最大的，這是因為在電場的作用下小水滴產(chǎn)生了偶極性，使水滴兩端產(chǎn)生了正負兩種電荷，由于相鄰的兩個電荷相反而使小水滴相互吸引產(chǎn)生靜電引力從而達到脫水的目的。但如果電場強度過高不但增大電耗，還會使水滴串聯(lián)起來引起電極短路的現(xiàn)象，從實驗中可以看出當電場強度為2 000 V·cm-1為最佳。

表3 正交試驗結(jié)果Table 3 The results of orthogonal experiment

目前破乳劑的破乳效果還是有一定的針對性的，對于該俄羅斯煉廠原油來說交聯(lián)后的油溶破乳劑 D202的脫水效果比較明顯，隨著加入量的不斷增加脫水效果也增大，但當濃度超過 5 μg·g-1時則阻礙了脫水的效果，這是因為在濃度較低時破乳劑分子以單體形式存在，并且吸附在油水界面膜上，此時的油水界面的張力隨著加入破乳劑濃度的增加而急速下降；當破乳劑的濃度大于臨界濃度時破乳劑分子就開始聚集，使界面張力不降反生。

在電脫鹽脫水過程中注入水是為了稀釋和溶解原油中的鹽，促使聚結(jié)的水滴與原油分離的必要條件，注水量的多少取決于原油的含鹽量和其性質(zhì)，注入的水過少不但不能達到脫鹽效果，反而會不宜脫除，當注水量為10%時為最佳注水量。

混合強度是為了使洗滌水更好的與原油充分混合，從而溶解出原油中的無機鹽類，本次試驗采用手搖混合進行。在混合過程中如果晃動不徹底油水不能充分混合，就無法達到洗滌無機鹽的目的；如果混合強度過高則會使水滴變小，發(fā)生乳化現(xiàn)象，影響脫水。通過實驗可以看出當手搖200下時電脫鹽脫水效果最為明顯。

在原油電脫鹽脫水過程中，電場停留時間不僅影響工廠的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能耗，而且還會影響到電脫鹽脫水的效果和質(zhì)量。實驗中可以明顯看出當電場停留時間為60 min時脫水效果最佳。

3 結(jié) 論

（1）對于該天津石化煉廠公司提供的俄羅斯煉廠原油，交聯(lián)后的油溶破乳劑的脫水效果可以達到85%，比同類型的破乳劑脫水效果好。

（2）在原油電脫鹽工藝條件靜態(tài)評價過程中當電脫鹽溫度為30 ℃、電場強度為2 000 V·cm-1、破乳劑的加劑量為55 μg·g-1、注水量為10%、混合強度為200下、電場停留時間為60 min時為最佳脫水工藝。

［1］趙錦國. 原油脈沖電脫鹽技術(shù)及工業(yè)應用[J]. 石油天然氣學報,2010, 32(5): 352-354.

［2］Ahmad Syauqi Bin Othman. study on demulsifier formulation for treating malaysian crude oil emulsion [D]. Chemical & Natural Resources Engineering, 2009-05.

［3］徐家業(yè), 趙世成, 張群正. 破乳劑組合化學法交聯(lián)改性研究[J]. 石油與天然氣化工, 2004,33(2):129-131.

［4］中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T5281-2000原油破乳劑使用性能檢測方法[S]. 2000.

［5］楊崢, 莊曉東. 電脫鹽優(yōu)化實驗及效果[J]. 石油化工腐蝕與防護,2012,29(5):40-43.

［6］賈鵬林, 婁世松, 楚喜麗. 原油電脫鹽脫水技術(shù)[M]. 北京: 中國石化出版社, 2010: 129.