劣質(zhì)勝利原油破乳助劑的選擇研究

曹振興，申明周，崔新安，李春賢，唐應(yīng)彪

(中石化洛陽工程有限公司，河南 洛陽 471003)

電脫鹽工藝日益受到人們的重視，不僅因為電脫鹽工藝是煉油加工中非常重要的第一步，而且電脫鹽工藝運行效果的好壞直接對后續(xù)加工裝置產(chǎn)生較大影響［1］。隨著原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化的增多，深度加工重質(zhì)原油時電脫鹽出現(xiàn)了許多問題，相關(guān)研究［2-5］已表明此類問題出現(xiàn)的頻率和解決難度與日俱增，原有的電脫鹽工藝已不能適應(yīng)重質(zhì)原油的脫鹽，勝利原油是酸值高、難脫鹽的一類劣質(zhì)原油的代表。對于此類重質(zhì)原油電脫鹽，國內(nèi)通常采用的方法是進行摻煉，雖然可以達到成功脫鹽的效果，但對多數(shù)煉油廠來說，仍希望通過改進電脫鹽設(shè)備及調(diào)整藥劑和工藝參數(shù)等方法來取得良好的重質(zhì)油脫鹽效果。破乳劑作為原油脫鹽脫水工藝的重要組成部分，在其使用過程中往往會添加一些助劑來提高其性能，這些助劑在改善破乳劑性質(zhì)、提高破乳劑脫鹽脫水性能等方面會起到積極的作用。因此，該文從助劑的有效添加出發(fā)，研究探索助劑在劣質(zhì)重油脫鹽脫水方面的功效，為煉油廠的電脫鹽工藝改善提供技術(shù)支持。

1 破乳劑助劑

從功能上劃分，破乳劑助劑可分為以下兩類:一種是改善破乳劑性質(zhì)類助劑，主要是降凝劑、降黏劑、穩(wěn)定劑和溶劑等;另一種是提高破乳劑脫鹽脫水的性能類助劑，主要是酸、堿、鹽、表面活性劑和聚合物等。

該文出于經(jīng)濟性和實用性綜合考慮，選擇了以下4 種較為常見的酸堿化合物作為研究對象，其中酸性化合物:A 和B;堿性化合物:C 和D，考察其在原油電脫鹽脫水工藝上的功效。

2 試驗內(nèi)容

2.1 原料油性質(zhì)

選用的試驗用油為勝利原油，原油的主要性質(zhì)見下表1。

表1 原料油的主要性質(zhì)

2.2 實驗主要設(shè)備

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

2.3 方法

電脫鹽脫水試驗方法:首先將適量的原油、破乳劑和需要注入的水放入特制的不銹鋼罐中，然后加上電極密封，放入設(shè)定好溫度的電脫鹽儀器中預(yù)熱10 min 左右，將原油、破乳劑和注水混合均勻，再加電場一定時間，最后取上部油樣做脫后含鹽含水分析。

動態(tài)試驗方法:將原油和水按一定比例通過計量泵打入反應(yīng)釜，通過釜內(nèi)攪拌和加熱后輸入臥式電脫鹽罐進行脫鹽脫水，助劑的注入點位置在進釜之前，脫鹽原油采樣點位于電脫鹽罐出口。

分析方法:原油中的鹽和水的含量分析標準分別參見GB/T260-1977(1988)《石油產(chǎn)品水分測定法》和SY/T0536-2008《原油鹽含量的測定(電量法)》。

3 結(jié)果與討論

3.1 破乳劑的篩選

3.1.1 破乳劑低溫評價試驗

試驗條件:用六個具塞量筒分別量取50 mL勝利原油，注水量為10 mL，破乳劑加入量為50 μg/g，混合100 次后放入80 ℃的恒溫水浴中，讀取不同時間下的出水情況。試驗結(jié)果見表2。

表2 破乳劑低溫評價結(jié)果

從表2 中可以看出:使用TSH-YPV，F(xiàn)C961 和ST-14 破乳劑的試驗在60 min 內(nèi)的出水量均達到了7.0 mL，與其它幾個破乳劑相比，出水速度較快，因此，破乳劑TSH-YPV，F(xiàn)C961 和ST-14 適合作為勝利原油破乳劑的進一步篩選。

3.1.2 破乳劑高溫脫鹽評價試驗

試驗條件:采用兩級脫鹽工藝，試驗溫度為140 ℃，原油70 g，注水量8%，破乳劑加入量為60 μg/g，混合200 次，AC 電場強度為1 300 V/cm，電場作用時間為30 min。試驗結(jié)果見表3。

表3 破乳劑高溫評價結(jié)果

由表3 可知，對于勝利原油，與其它劣質(zhì)原油脫鹽中遇到的困境相同，采用的單一破乳劑和兩級脫鹽工藝已不能達到電脫鹽技術(shù)指標。在高溫脫鹽評價中，破乳劑ST-14 的效果相對較好佳，原油脫后鹽含量、脫后水含量小于破乳劑TSH-YPV和FC961 的效果。因此，選擇ST-14 作為勝利原油電脫鹽試驗的基礎(chǔ)破乳劑。

3.2 助劑類型的影響

試驗條件:采用兩級脫鹽工藝，試驗溫度為140 ℃，原油70 g，注水量8%，破乳劑ST-14 加入量為60 μg/g，助劑加入量為30 μg/g，混合200 次，AC電場強度為1 300 V/cm，電場作用時間為30 min。試驗結(jié)果見表4。

表4 數(shù)據(jù)表明，在相同的試驗條件下酸性助劑A 和B 對勝利原油的脫鹽效果較好，鹽的質(zhì)量濃度控制指標均在3.0 mg/L 以下，而堿性助劑C和D 的脫鹽效果較差，脫后原油中鹽的質(zhì)量濃度分別達到了9.82 和10.04 mg/L，與表3 中所示的不加助劑的脫鹽效果差別不大。由此可見，選擇酸堿不同類助劑對原油帶來的電脫鹽效果是迥異的，酸性助劑有助于提升勝利原油類劣質(zhì)原油的脫鹽效果。

3.3 助劑使用量的影響

試驗條件:采用兩級電脫鹽工藝，試驗溫度定為140 ℃，原油70 g，注水量8%，破乳劑ST-14 加入量為60 μg/g，助劑A 加入量0～40 μg/g，混合200 次，AC 電場強度為1 500 V/cm，電場作用時間為30 min。試驗結(jié)果見圖1。

圖1 助劑A 加入量的影響結(jié)果

從圖1 可看到，添加助劑A 后，原油脫后含鹽含水量明顯降低，且隨著助劑添加量的增加，脫后原油的鹽含量和水含量相應(yīng)地逐漸減少，超過25 μg/g 后，脫后原油的鹽含量和含水量降低趨勢變緩。因此，選擇合適的助劑，在合理的添加量下可以達到很好的脫鹽脫水效果，滿足工業(yè)上對脫后原油鹽的質(zhì)量濃度不大于3 mg/L，水的質(zhì)量分數(shù)小于0.3%的技術(shù)要求。

3.4 酸性助劑對其它原油電脫鹽的影響

試驗選擇了塔河原油與勝利原油作對比試驗。塔河原油與勝利原油同屬含硫中間基原油，均為劣質(zhì)重油，它的原油電脫鹽脫水也非常困難，在實際生產(chǎn)中普遍存在脫后含鹽合格率低現(xiàn)象。

試驗條件:采用兩級電脫鹽，試驗溫度定為140 ℃，原油為70 g，注水量10%，破乳劑ST-14加入量為60 μg/g，助劑A 加入量為30 μg/g，混合200 次，AC 電場強度為1 500 V/cm，電場作用時間為30 min。試驗結(jié)果見圖2。

圖2 不同原油的電脫試驗結(jié)果

從圖2 明顯可以看出:助劑A 對相同原油基屬的兩種不同原油帶來的脫鹽脫水表現(xiàn)是不同的，其對于塔河原油的脫鹽脫水帶來的幫助不大，二級脫鹽后原油的鹽的質(zhì)量濃度較高，仍有22.07 mg/L。

與勝利原油相比，塔河原油具有瀝青質(zhì)高的特點。瀝青質(zhì)、膠質(zhì)是原油中的天然乳化劑，它們是含有酸性或堿性基團的極性物質(zhì)，作為界面活性化合物膠質(zhì)的極性要小于瀝青質(zhì)，塔河原油瀝青質(zhì)含量高，在油水界面形成的界面膜強度相對要大些，而勝利原油膠質(zhì)含量高、瀝青質(zhì)少，在油水界面形成的界面膜強度相對要小些，這就是采用相同的助劑而脫鹽效果出現(xiàn)差異性的原因。

3.5 動態(tài)優(yōu)化試驗

試驗條件:試驗溫度為140 ℃，AC 電場強度為1 500 V/cm，注水量8%，破乳劑ST-14 加入量為70 μg/g，助劑A 加入量為30 μg/g，采樣間隔40 min。結(jié)果見圖3。

圖3 動態(tài)電脫鹽實驗結(jié)果

從圖3 可以看出，經(jīng)脫鹽工藝優(yōu)化后的勝利脫后原油鹽的質(zhì)量濃度可控制在3.0 mg/L 以下，水的質(zhì)量分數(shù)不大于0.3%，基本滿足后續(xù)生產(chǎn)工藝要求，解決了原有破乳劑破乳效果不佳的影響。

4 結(jié)論

為滿足生產(chǎn)需要，解決劣質(zhì)原油脫后鹽含量和水含量高的問題，實驗通過研究破乳劑助劑在勝利原油電脫鹽脫水工藝中的應(yīng)用，得到以下幾點試驗結(jié)論:

(1)在原有工藝參數(shù)下，破乳劑助劑的引入可在一定程度上有助于原油的脫鹽脫水;

(2)助劑酸堿度的不同對原油脫鹽脫水帶來的效果也是不同的;

(3)助劑的使用范圍因原油性質(zhì)而有所不同，酸性破乳劑助劑偏用于膠質(zhì)含量較多的勝利原油電脫工藝;

(4)在動態(tài)模擬條件下勝利原油通過添加破乳劑助劑A，脫后原油鹽的質(zhì)量濃度可控制在3.0 mg/L 以下，同時水的質(zhì)量分數(shù)小于0.3%。

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