實(shí)施裝置電脫鹽改造的技術(shù)特點(diǎn)分析

【摘要】本文就大慶中藍(lán)石化把有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)大慶中藍(lán)）常壓裝置增設(shè)電脫鹽設(shè)施進(jìn)行研究。通過(guò)電脫鹽技術(shù)工藝、技術(shù)原理、工藝流程等特點(diǎn)進(jìn)行介紹和分析，得出實(shí)施常壓裝置電脫鹽改造的技術(shù)是比較先進(jìn)可行的，達(dá)到了改造的預(yù)期效果。

【關(guān)鍵詞】電脫鹽裝置改造技術(shù)分析

1.前言

大慶中藍(lán)煉油裝置年處理原油能力為220萬(wàn)噸，原油密度在0.89～0.91g/cm3范圍，原油含水有時(shí)高達(dá)1.5%。過(guò)去在FCC裝置設(shè)有原油預(yù)處理設(shè)備，由2臺(tái)電脫鹽罐組成，形成二級(jí)脫鹽工藝流程，均采用水平交流電脫鹽技術(shù)。脫前原油含鹽一般在50～150 mg/L，經(jīng)二級(jí)脫鹽后，總脫鹽率約50%，脫后原油含水在0.3%左右，排水帶油嚴(yán)重。日常操作過(guò)程中，電脫鹽罐內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，變壓器運(yùn)行電流較大，很容易引起變壓器短路，影響到平穩(wěn)操作。為此，2012年檢修期該公司對(duì)常減壓蒸餾裝置改造，增設(shè)了電脫鹽設(shè)施，取得了較好效果。

2.改造方案概述

本次增設(shè)電脫鹽裝置處理量為220萬(wàn)噸/年，電脫鹽裝置包括電脫鹽罐體、破乳劑注入系統(tǒng)、洗滌水注入系統(tǒng)、相應(yīng)管道閥門(mén)等。采用脈沖電脫鹽技術(shù)的電脫鹽成套設(shè)備。

3.電脫鹽改造的技術(shù)特點(diǎn)

3.1電脫鹽技術(shù)工藝

根據(jù)公司加工原料油的性質(zhì)和電脫鹽易出現(xiàn)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)采用脈沖電脫鹽技術(shù)方案。

3.2脈沖電脫鹽技術(shù)原理

脈沖電脫鹽技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展的新型電脫鹽技術(shù)，采用脈沖供電方式，脈沖電壓、脈沖頻率連續(xù)可調(diào)，在極板間形成脈沖電場(chǎng)，場(chǎng)電壓波形為脈沖方波。

脈沖電脫鹽/水與其它電脫鹽/水相比，最大區(qū)別就在于其脫鹽脫水電場(chǎng)電壓的波形不同。最早的交流電脫鹽/水技術(shù)是將工頻50Hz交流電經(jīng)變壓器升壓后輸入電脫鹽罐極板上，構(gòu)成交變電場(chǎng)，利用交變電場(chǎng)對(duì)水滴產(chǎn)生的振蕩聚結(jié)和偶極聚結(jié)而進(jìn)行脫水。后來(lái)發(fā)展的直流電脫鹽技術(shù)，是通過(guò)整流電路控制，在極板之間形成直流強(qiáng)電場(chǎng)，利用直流電場(chǎng)對(duì)水滴極化所產(chǎn)生的電泳聚結(jié)和偶極聚結(jié)進(jìn)行脫水，波形仍為正弦半波。

脈沖電脫鹽/水技術(shù)是采用脈沖供電方式，在極板間形成脈沖電場(chǎng)，電場(chǎng)電壓波形為單向脈沖方波，亦可形成雙向脈沖。根據(jù)介質(zhì)高壓電擊穿理論，介質(zhì)的擊穿電壓和作用時(shí)間有關(guān)，作用時(shí)間越短，擊穿電壓越高，因此，脈沖電場(chǎng)可以大幅度提高電場(chǎng)強(qiáng)度，從而達(dá)到高速高效破乳、脫鹽脫水。決定脈沖電場(chǎng)特性的參數(shù)有脈沖電壓、脈沖頻率、占空比等，這些特性參數(shù)和原油在電場(chǎng)中的停留時(shí)間決定著脈沖電場(chǎng)的破乳、節(jié)能效果。

脈沖電場(chǎng)對(duì)原油中的水滴作用既具有直流電場(chǎng)的電泳聚結(jié)作用，又具有交流電場(chǎng)的振蕩聚結(jié)作用，同時(shí)脈沖供電允許電場(chǎng)強(qiáng)度提高很多。因而高壓脈沖方波供電比交流電、直流電破乳、脫水更有效。與傳統(tǒng)交流電、直流電脫鹽/水相比，脈沖方波電場(chǎng)特有的技術(shù)特性決定脈沖電脫鹽/水具有如下技術(shù)特點(diǎn)：

（1）解決了脫鹽/水電流大的問(wèn)題。乳狀液在電場(chǎng)作用下，水滴發(fā)生極化、變形、聚集，形成水鏈，水鏈長(zhǎng)度太長(zhǎng)時(shí)引起短路，容易引起電能的泄露，若繼續(xù)通電則能耗大，且破乳、脫水效率低。而脈沖供電技術(shù)可在短路時(shí)短暫停止供電，在水鏈?zhǔn)艿狡茐?、短路消失后，再加下一個(gè)脈沖，可以避免電能的泄漏保證良好的脫鹽效果。（2）提高水滴間聚結(jié)力。由于脈沖電場(chǎng)的間歇供電技術(shù)特點(diǎn)，在相同條件下，脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度較交流、交直流電場(chǎng)強(qiáng)度高3～5倍，原油乳狀液中水滴之間的聚結(jié)力與電場(chǎng)強(qiáng)度的平方成正比，因而脈沖電場(chǎng)中聚結(jié)力較傳統(tǒng)的交流、直流提高9～25倍，更加有利于破乳。（3）具有振蕩破乳的作用。瞬間高壓脈沖電場(chǎng)對(duì)乳狀液中的水滴能產(chǎn)生較大的振蕩，使水滴周?chē)闋钜航缑鎻埩κ艿狡茐模涌炝怂沃g碰撞和聚結(jié)，從而進(jìn)一步提高了破乳的能力。（4）具有電泳破乳的作用。單向高壓脈沖電場(chǎng)能使細(xì)小水滴向帶異性電荷的極板游動(dòng)，水滴在極板上進(jìn)行聚結(jié)成大水滴，這樣，這些細(xì)小的水滴的脫出，進(jìn)一步提高了脫鹽的效率。（5）節(jié)電效果明顯。脈沖電源為間歇供電方式，縮短了通電時(shí)間，降低運(yùn)行電流，具有明顯的節(jié)電效果；采用微電腦控制，實(shí)現(xiàn)電壓補(bǔ)償功能，減少了全阻抗帶來(lái)?yè)p耗。（6）減少破乳劑的消耗，降低排水含油。脈沖電場(chǎng)提高了原油乳狀液的破乳能力，增加油水的分離效果，因而減少破乳劑的使用、降低排水含油。（7）由于上述作用原理，增強(qiáng)裝置運(yùn)行穩(wěn)定性。由可控硅控制輸出的脈沖電場(chǎng)可有效避免因電流增大而產(chǎn)生的電壓降低或短路，極大提高電脫鹽裝置供電的穩(wěn)定性，保證了電脫鹽裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

脈沖電脫鹽技術(shù)通過(guò)多年研究開(kāi)發(fā)，經(jīng)歷了脈沖供電系統(tǒng)、脈沖脫鹽工藝開(kāi)發(fā)和工業(yè)試驗(yàn)等過(guò)程，該技術(shù)得到了較好的應(yīng)用。與常規(guī)電脫鹽技術(shù)相比，脈沖電脫鹽技術(shù)在供電方式、電壓的自動(dòng)控制、節(jié)能方面具有較大的優(yōu)勢(shì)。尤其節(jié)能方面，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，脈沖電脫鹽技術(shù)節(jié)約電耗50%以上。

3.3工藝流程

根據(jù)常壓進(jìn)料原油脫鹽試驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)條件，決定常壓裝置電脫鹽采用二級(jí)電脫鹽工藝。一罐一級(jí)，脫鹽工藝流程。原油流程：原油換熱至120～140℃，經(jīng)一級(jí)混合設(shè)備混合后進(jìn)入一級(jí)電脫鹽罐進(jìn)行一級(jí)脫鹽脫水。一級(jí)脫鹽脫水后的原油，再經(jīng)二級(jí)混合設(shè)備混合后，進(jìn)入二級(jí)電脫鹽罐脫鹽脫水，二級(jí)脫后原油進(jìn)入后續(xù)加工。

破乳劑或脫金屬劑流程：破乳劑可采用水溶性破乳劑或油溶性破乳劑，水溶性破乳劑在破乳劑罐內(nèi)配制成1～2%的溶液進(jìn)行注入，油溶性破乳劑按原劑注入，一級(jí)破乳劑注入至換熱或原油泵前；二級(jí)破乳劑注入至二級(jí)混合器前。脫金屬劑采用原劑注入，注入點(diǎn)設(shè)置在原油換熱或原油泵前，且在一級(jí)注水點(diǎn)之前不得少于30米。

注水和排水流程：凈化水（或軟化水）由注水泵自水罐抽出注入二級(jí)脫鹽罐混合器前；二級(jí)脫鹽罐排水作為一級(jí)脫鹽注水，注入在一級(jí)混合器前；一級(jí)電脫鹽罐排水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。

4.改造效果

（1）經(jīng)過(guò)兩級(jí)脫鹽，脫后原油含鹽不大于3mg/l。（2）脫后含水不大于0.3%，并已經(jīng)達(dá)到痕跡水平。（3）排水含油不大于200ppm。

取樣分析方法及標(biāo)準(zhǔn)：鹽含量分析采用原油鹽含量測(cè)定法（電量法），SY/T0536-2008。水含量分析采用石油產(chǎn)品水分測(cè)定法（蒸餾法），GB/T260-1992。排水含油采用紅外光譜水質(zhì)測(cè)定法。

結(jié)論

通過(guò)對(duì)常壓裝置實(shí)施電脫鹽改造，新增二級(jí)電脫鹽設(shè)備以脫除原料中所含的鹽類(lèi)和水，減少了對(duì)原油儲(chǔ)運(yùn)、加工以及加工設(shè)備和后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量的不良影響。經(jīng)過(guò)對(duì)電脫鹽技術(shù)工藝技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析，得出采用脈沖電脫鹽技術(shù)是非常先進(jìn)的，能夠完全滿(mǎn)足裝置電脫鹽后的指標(biāo)要求，值得進(jìn)行推廣應(yīng)用。

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