電脫鹽操作條件的優(yōu)化

李曉光（中國(guó)石油化工股份有限公司安慶分公司，安徽安慶246002）

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電脫鹽操作條件的優(yōu)化

李曉光
（中國(guó)石油化工股份有限公司安慶分公司，安徽安慶246002）

摘要：針對(duì)安慶石化煉油二部新Ⅱ套常減壓蒸餾裝置加工含硫含酸原油及摻煉污油期間電脫鹽罐電流異常高、電場(chǎng)強(qiáng)度下降、乳化層雜質(zhì)多、原油脫后含鹽超標(biāo)、常頂及減頂腐蝕速率上升等問(wèn)題，分析造成電脫鹽罐電流高、原油脫后含鹽超標(biāo)問(wèn)題的原因，對(duì)電脫鹽操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后原油脫后含鹽含水達(dá)到指標(biāo)要求。

關(guān)鍵詞：污油；乳化；電流；優(yōu)化

1　前言

安慶石化新Ⅱ套常減壓裝置原油性質(zhì)較為劣質(zhì)和復(fù)雜化，且不同時(shí)期加工原油品種經(jīng)常變化，不生產(chǎn)航煤期間電脫鹽回?zé)捨塾?，污油情況較為復(fù)雜，含各個(gè)裝置排放的重污油、輕污油、機(jī)械雜質(zhì)、乳化液、多重相油乳化劑，還有部分裝置排放的H2S氣體，導(dǎo)致罐區(qū)不敢排水脫水，帶水嚴(yán)重，給電脫鹽的平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)不利影響，也給裝置的安全生產(chǎn)帶來(lái)很大隱患。

2　優(yōu)化前電脫鹽狀況

2.1摻煉污油遇到的問(wèn)題

在摻煉污油期間，安慶石化新Ⅱ套常減壓裝置電脫鹽系統(tǒng)存在較多問(wèn)題，如原油脫前含鹽量高（平均值72.58mg/L，指標(biāo)≯50mg/L），電脫鹽操作乳化層雜質(zhì)多，電脫鹽罐電流高，原油脫后含鹽量高，常頂及減頂管線腐蝕速率波動(dòng)。

2.1.1原油乳化情況

一級(jí)脫鹽罐：水；油水混合物；水側(cè)帶有乳化層雜質(zhì)；油。二級(jí)脫鹽罐：水；乳化層；水側(cè)含有較多雜質(zhì)，呈棕黃色絮狀；油。

2.1.2原油脫后含鹽超標(biāo)情況

加工含硫含酸原油及摻煉污油期間，油種的含鹽量較高，平均值為72.58mgNaCl/L，最高為355mgNaCl/L，超出設(shè)計(jì)值（原油鹽含量設(shè)計(jì)值≯50mgNaCl/L）。電脫鹽電流異常高，電流長(zhǎng)時(shí)間維持較高水平且降不下來(lái)。原油脫后含鹽較差，脫后含鹽平均值為2.9mgNaCl/L。

2.1.3常頂、減頂腐蝕情況

從常頂及減頂排水的分析數(shù)據(jù)（表1）來(lái)看，在摻煉污油期間，裝置控制的pH有較大波動(dòng)，亞鐵含量波動(dòng)也較大，且有上升的趨勢(shì)。

2.2設(shè)備狀況

某常減壓蒸餾裝置電脫鹽系統(tǒng)采用一級(jí)高速、二級(jí)高效的兩級(jí)串聯(lián)脫鹽方式，設(shè)備狀況見(jiàn)表2。

2.3工藝狀況

該裝置摻煉污油期間，電脫鹽操作狀況較差，電流經(jīng)常超標(biāo)，油水分離效果較差，電脫鹽罐排水帶油嚴(yán)重，摻煉污油期間加工前期的操作工藝參數(shù)見(jiàn)表3。

選取2015年10月19日電脫鹽操作參數(shù)，原油脫前含鹽量29.8mg/L，含水0.10％，脫后含鹽量4.8mg/L，含水0.04％。

3　電流高的原因分析

在摻煉污油期間，電脫鹽罐電流異常高，裝置只能采取降低注水量，降低混合閥壓差，提高排水量，1#罐停止注水的手段來(lái)控制電流。加工后期電流基本維持在13A左右（上限為28A）。

油水界面含有許多乳化層雜質(zhì)，大多為電解質(zhì)，同時(shí)回?zé)捨塾蛶^嚴(yán)重，且污油成分復(fù)雜，穩(wěn)定性好，采用化學(xué)破乳時(shí)對(duì)破乳劑的要求更加嚴(yán)格，而且不易脫水，這些都是破壞電場(chǎng)、導(dǎo)致電流高的主要原因。

4　主要工藝參數(shù)分析及優(yōu)化

影響電脫鹽原油脫后質(zhì)量的因素有很多，如破乳劑注入量、脫鹽溫度、原油注水量、油水混合強(qiáng)度、電場(chǎng)強(qiáng)度等，從實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看，所有的操作參數(shù)在適應(yīng)原油性質(zhì)劣質(zhì)化、種類更換頻繁這一生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程中充分暴露出不足，因此可以通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)來(lái)提高電脫鹽的操作水平。

4.1破乳劑注入量

破乳劑通過(guò)破壞原油乳化液中油與水間的液膜達(dá)到其破乳作用，目前生產(chǎn)的破乳劑都有一定的選擇性，因此對(duì)每一種原油必須進(jìn)行破乳劑篩選。破乳劑不僅影響脫鹽率，而且影響脫鹽排水中的含油量。由于破乳劑是通過(guò)到達(dá)油水乳化液的界面，破壞其乳化膜而達(dá)到破乳作用的，因此破乳劑的濃度、注入量、注入點(diǎn)、其與原油的混合等都直接影響脫鹽效果的好壞。

在優(yōu)化調(diào)整期間，將破乳劑注入量進(jìn)行了大量操作調(diào)整，最終發(fā)現(xiàn)：在其它條件不變的情況下，破乳劑從原油進(jìn)換熱器前注入，注入量增加到15g·t-1以上（相對(duì)于原油w％）時(shí)，電脫鹽罐內(nèi)油水界面波動(dòng)和乳化現(xiàn)象并沒(méi)有明顯改善，這說(shuō)明注入量過(guò)大對(duì)脫鹽效果不明顯。從切水情況看，破乳劑量?jī)?yōu)化期間，切水沒(méi)有帶油現(xiàn)象，但水質(zhì)不清澈，明顯呈乳白色。通過(guò)脫鹽率、乳化情況和排水現(xiàn)象對(duì)比，裝置最終確定破乳劑注入量在10～15g·t-1時(shí)脫鹽效果最好。

4.2注水量

在脫鹽過(guò)程中，適當(dāng)提高注水量將增加水滴的密度，使水滴更易結(jié)聚，同時(shí)注水還可破壞原油乳化液的穩(wěn)定性，對(duì)脫鹽有利。實(shí)際生產(chǎn)也表明了注水量與脫鹽率的關(guān)系，當(dāng)注水量增加時(shí)，脫鹽率也隨之增加。見(jiàn)圖1。

摻煉污油期間因電脫鹽罐運(yùn)行效果很差，電流異常高，乳化現(xiàn)象嚴(yán)重，為保證平穩(wěn)生產(chǎn)被迫將注水量降至3％，一級(jí)電脫鹽罐停注。在對(duì)其它操作條件進(jìn)行優(yōu)化之后，脫鹽裝置運(yùn)行效果有較明顯改善，油水界面穩(wěn)定，注水量也逐漸上升，優(yōu)化期曾將注水量提至5.5％。

4.3電場(chǎng)強(qiáng)度

電場(chǎng)強(qiáng)度（電位梯度）是影響電脫鹽效率的一個(gè)重要工藝參數(shù)。根據(jù)水滴聚結(jié)力公式得知，兩小水滴間的聚結(jié)力F與電場(chǎng)強(qiáng)度的平方成正比，提高電場(chǎng)強(qiáng)度，可提高小水滴的聚結(jié)力，有利電脫鹽。

式中：dCA—分散的臨界直徑，cm；C—常數(shù)；

σ—油水界面張力，N/cm；E—電場(chǎng)強(qiáng)度，V/cm。

從上式看到水滴開始分散的臨界直徑與電場(chǎng)強(qiáng)度E的平方成反比。

從圖2中看到，電場(chǎng)強(qiáng)度E提高，則脫鹽率隨之提高，超過(guò)了一定范圍，再提高電場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)提高脫鹽率效果不大。

該常減壓蒸餾裝置電脫鹽系統(tǒng)電場(chǎng)強(qiáng)度分為V檔，檔位分別為13、16、19、22、25kV。為達(dá)到深度脫鹽的目的，采用不同梯度的電場(chǎng)強(qiáng)度，利用弱電場(chǎng)去除大量的大水滴，用強(qiáng)電場(chǎng)去除細(xì)小水滴，在實(shí)際加工中也證明，采用不同梯度的電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行脫鹽脫水時(shí)，能取得較好的效果。在摻煉污油期間通過(guò)嘗試不同檔位電場(chǎng)的脫鹽效果發(fā)現(xiàn)，一級(jí)罐電場(chǎng)交流電、19kV檔位，二級(jí)罐電場(chǎng)交流電、22kV檔位，運(yùn)行效果更佳。由于一級(jí)罐原油乳化層雜質(zhì)更多、更穩(wěn)定，故采用較低電壓，以便除去原油中的大水滴，二級(jí)罐采用較高電壓，以便去除小水滴。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，最終將一、二級(jí)罐電壓調(diào)整為19kV和22kV。

4.4脫鹽溫度

溫度是原油脫鹽過(guò)程中一個(gè)重要操作條件，提高溫度，使原油粘度降低，減少水滴運(yùn)動(dòng)阻力，有利于水滴運(yùn)動(dòng)，溫度升高還使油水界面的張力降低，水滴受熱膨脹，使乳化液膜減弱，有利破乳和聚結(jié)。另外溫度升高，增大了布朗運(yùn)動(dòng)速度，也增強(qiáng)了聚結(jié)力，因此適當(dāng)提高溫度有利于破乳。從電脫鹽的原理斯托克斯定律可以看出，溫度還通過(guò)影響油水密度差、原油粘度而影響水滴的沉降速度，從而影響脫鹽率。

從表4看到，油水密度差在100℃～130℃之間是上升的，到150℃時(shí)開始下降。從表5看到，121℃時(shí)沉降速度為93℃的2倍，當(dāng)溫度升至149℃時(shí)，沉降速度是93℃時(shí)的3.1倍，表明溫度再進(jìn)一步升高，速度增長(zhǎng)開始趨于緩慢。

從這兩組數(shù)據(jù)可看出溫度在一定范圍內(nèi)對(duì)油水沉降分離的影響。溫度升高到一定值時(shí)CaCl2、MgCl2開始水解，同時(shí)隨著溫度的升高，原油的電導(dǎo)率也隨之增大，電耗隨之增高，因此對(duì)不同的原油應(yīng)該有不同的脫鹽溫度，并且要綜合考慮進(jìn)行優(yōu)選，找出最佳操作溫度。

在實(shí)際調(diào)節(jié)過(guò)程中，原油溫度的調(diào)節(jié)受換熱流程的限制，原油溫度隨著原油性質(zhì)變化有很大波動(dòng)。為創(chuàng)造更有利的脫鹽脫水條件，經(jīng)換熱流程優(yōu)化、原油性質(zhì)變化分析和原油脫鹽成效比較，最終確定加工摻煉污油期間最佳脫鹽溫度范圍控制在120℃～125℃。

4.5混合壓差

除注水量、水質(zhì)等條件外，注水與原油的混合也同樣影響脫鹽效果。油和水混合的程度，用油和水通過(guò)混合設(shè)備的壓降（△P）即油和水這一流體靜壓能的減少來(lái)衡量?！鱌越大，注入的水分散得就越細(xì)，在電場(chǎng)中聚結(jié)作用就越充分，脫鹽率就越高。但如果壓降過(guò)高，有可能造成過(guò)乳化，使油和水形成一種穩(wěn)定的乳化液，降低脫鹽效果。因此對(duì)每一種原油都應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)總結(jié)，找出較合適的混合強(qiáng)度。在其它條件不變的情況下，分別對(duì)比了混合強(qiáng)度在0.06～0.07MPa、0.07～0.08MPa、0.08～0.09MPa三種條件下的脫鹽脫水情況，最后確定混合強(qiáng)度在0.07～0.08MPa時(shí)脫鹽效果最佳。

4.6優(yōu)化后操作條件（表6）

在保持優(yōu)化的工藝參數(shù)不變的條件下進(jìn)行脫鹽脫水，高速電脫鹽裝置運(yùn)行情況明顯改善，運(yùn)行穩(wěn)定，脫鹽脫水率較高，脫鹽后原油含鹽≯3mg/L，含水≯0.30％，含鹽污水油濃度≯150mg/L，達(dá)到控制指標(biāo)，表明該常減壓裝置在10000t/d的加工總量下，通過(guò)優(yōu)化操作可以滿足原油脫鹽脫水要求。

5　結(jié)論

針對(duì)安慶石化原油性質(zhì)和摻煉污油等情況，優(yōu)化與之相匹配的電脫鹽系統(tǒng)的操作參數(shù)，使裝置脫后含鹽、含水、含油都達(dá)到控制指標(biāo)。

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Optimization of Electric Desalting Operating Conditions

LI Xiao-Guang
（China Petrochemcial Co.，Ltd.，Anqing Branch，Anqing246002，China）

Abstract:Anqing Petrochemical Refinery for two sets of newⅡacid sulfur atmospheric and vacuum distillation of crude oil processing and blending waste oil desalter electric current during abnormally high electric field strength decreases emulsion layer impurities，excessive salt off after crude oil，often save the top and the top rate rose corrosion problems，analyze causes high current electric desalting tank，excessive salinity problem occurs after the removal of crude oil，electrical desalting operatingparameters were optimized after the optimization ofcrude oil offthe salt water specification requirements.

Key words:waste oil；emulsifying；current；optimization

作者簡(jiǎn)介：李曉光（1988-），男，助理工程師，從事煉油工藝技術(shù)管理工作，15609667826，lixiaog.aqsh@sinopec.com。

收稿日期：2016- 01- 15

中圖分類號(hào)：TE624.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008- 553X（2016）02- 0052- 04

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.02.016