對(duì)熱化學(xué)脫水器改造的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

朱占臣（大慶油田第八采油廠第三油礦，黑龍江大慶163514）

1 概況

原油脫水最早采用油罐沉降和加熱沉降工藝，隨著科技的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了電脫水工藝，油田進(jìn)入高含水后期后，部分設(shè)備利用率低的脫水站應(yīng)用了熱化學(xué)脫水工藝。熱化學(xué)脫水器是把油氣分離、高含水原油沉降脫水和熱化學(xué)脫水集中到了一起，相當(dāng)于在原四合一加熱、緩沖、沉降、分離基礎(chǔ)上，加入了熱化學(xué)脫水處理過程，也就是將脫除了游離水的原油加熱到一定溫度,并在原油乳狀液中加入破乳劑破壞其乳化狀態(tài)、脫除乳化水，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)油水高效分離目的的一套脫水工藝系統(tǒng)。

2003 年站1 建成投產(chǎn)了2 臺(tái)熱化學(xué)脫水器，投產(chǎn)初期運(yùn)行狀況良好。但設(shè)備經(jīng)長期運(yùn)行后，由于來液量逐年加大，來油區(qū)塊增加、油品成分也比較復(fù)雜，經(jīng)常容易在加熱段底部出現(xiàn)大量硫化物，還時(shí)而攜帶泥沙和雜質(zhì)，而加熱段去往水室的集水管較細(xì)，且罐底部溫度偏低，硫化物、泥沙和雜質(zhì)的流動(dòng)性差，造成了集水或油分布器淤積堵塞，影響了加熱段、水室正常進(jìn)液，集水系統(tǒng)不能形成正常的“倒虹吸”；同時(shí)分離沉降段和加熱段無界面儀，無法監(jiān)測容器內(nèi)油水分離狀況，致使堰管出水高度的調(diào)節(jié)比較盲目，不能根據(jù)來液含水率的高低調(diào)整出水量和油層厚度，從而減少了原油的沉降時(shí)間，降低了分離效果，最終導(dǎo)致凈化油含水率超標(biāo)。熱脫經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)，嚴(yán)重影響油系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行以及污水站水質(zhì)處理，同時(shí)增加現(xiàn)場操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。為滿足脫水站的生產(chǎn)需求，于2015年開始陸續(xù)對(duì)站1 的2 臺(tái)熱化學(xué)脫水器進(jìn)行了工藝改造，于2017 年6 月改造完成，目前運(yùn)行正常。

2 工藝改造

（1）增加了分離沉降段波紋板填料，以提高一次分離效果，更新加熱段波紋板填料，使罐內(nèi)液體流動(dòng)采用單向水平流和垂直向上流兩種形式，提高二次油水分離、脫水效果。

（2）對(duì)分離沉降段調(diào)節(jié)閥進(jìn)行改造，將閥門絲杠長度由原來20 cm 延長至30cm，加大了分離沉降段油水界面的可控范圍，便于生產(chǎn)調(diào)控。

（3）將DN100 的加熱段集水管改為DN250，擴(kuò)大導(dǎo)流罩面積，同時(shí)將集水管水平段從4米縮減到1.5米。在導(dǎo)流罩端部增加電加熱棒，當(dāng)油水界面不清、熱脫有不穩(wěn)跡像時(shí)打開電加熱棒，以增加罐底部液體流動(dòng)性，避免集水管淤積堵塞。

（4）將原有孔眼式油分布器上部孔眼改成折流板，并將周圍孔眼直徑由25mm擴(kuò)大為50mm，避免因孔眼的堵塞造成來液無法進(jìn)入加熱段而引起的整個(gè)熱化學(xué)脫水器內(nèi)系統(tǒng)壓力的失衡。

（5）在分離沉降段和加熱段增設(shè)油水界面儀，監(jiān)測油水界面高度以及分層情況，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況及時(shí)調(diào)整調(diào)節(jié)堰管的高度，便于第一時(shí)間掌握熱脫運(yùn)行情況，平穩(wěn)控制生產(chǎn)。

3 運(yùn)行控制

從2014年接觸熱化學(xué)脫水器以來，個(gè)人經(jīng)歷了從對(duì)熱脫外觀認(rèn)識(shí)、到了解每個(gè)閥門作用，再到內(nèi)部結(jié)構(gòu)的淺顯分析；從面對(duì)運(yùn)行不穩(wěn)時(shí)的束手無策、到根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，再到生產(chǎn)參數(shù)提前調(diào)控的過程，特別是2017年、通過配合廠規(guī)劃技術(shù)人員現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步了解了熱化學(xué)脫水器的生產(chǎn)控制原理和運(yùn)行參數(shù)合理范圍：

（1）熱化學(xué)脫水器應(yīng)用的是兩段“倒虹吸法”控制技術(shù)，調(diào)節(jié)前、后堰管的高度控制著分離沉降段和加熱段的油水界面高度，決定了沉降分離后的油層厚度，對(duì)分離效果有明顯的影響。通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)總結(jié)出：調(diào)節(jié)堰管高度每調(diào)整10cm，油水界面高度相應(yīng)同向變化70cm 左右；調(diào)解堰板上提越高，水室不易進(jìn)水、油水界面越高、油層越薄、脫后原油含水會(huì)升高；調(diào)解堰板上提越低，水室易進(jìn)水、油水界面越低、油層越厚，脫后污水含油會(huì)升高。運(yùn)行中需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)解堰板高度。

（2）在日處理量4200m3/d、脫后油量950m3/d、來液含水率在75%～80%之間，來液溫度45℃左右的情況下，游離水沉降時(shí)間約30 min、乳化水沉降時(shí)間100 min左右，為使到熱化學(xué)脫水器穩(wěn)定運(yùn)行，綜合脫水溫度、破乳劑加藥量以及天然氣耗氣量等因素，通過試驗(yàn)確定熱化學(xué)脫水器最佳的運(yùn)行參數(shù)：加熱段溫度65℃；破乳劑用量175kg/d（40mg/L）。熱化學(xué)脫水器脫后污水含油量隨脫水溫度的上升和破乳劑加藥量的增大而降低，當(dāng)脫水溫度達(dá)到65℃時(shí)，趨于平緩。熱化學(xué)脫水器脫后原油含水隨脫水溫度的上升和破乳劑加藥量的增大而降低，當(dāng)脫水溫度達(dá)到65℃時(shí)，加藥量為175kg時(shí)與脫水溫度70℃，加藥量200kg時(shí)含水率僅相差0.1%。

（3）實(shí)際生產(chǎn)控制中，運(yùn)行壓力在0.20Mpa 左右、來液溫度在42～45℃之間會(huì)相對(duì)平穩(wěn)。此外，還應(yīng)時(shí)刻關(guān)注來液量變化、在來液量大和來液含水高時(shí)及時(shí)合理調(diào)整調(diào)節(jié)閥高度；確保來液有足夠的處理時(shí)間，同時(shí)注意運(yùn)行壓力和液位變化，防止天然氣管線出口進(jìn)液或發(fā)生凍堵，發(fā)生生產(chǎn)、安全事故。

實(shí)驗(yàn)中，分離沉降段調(diào)節(jié)閥開啟高度220mm，油水界面高度2680mm左右運(yùn)行，加熱段調(diào)節(jié)閥開啟100mm，油水界面高度1380mm 左右運(yùn)行，脫后含水率在0.6%～0.8%之間，經(jīng)凈化油罐緩沖沉降后，外輸含水0.1%～0.3%，污水含油80mg/L 左右，來液波動(dòng)不大情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行。

4 問題及建議

（1）熱脫不穩(wěn)、加熱段有硫化物和污泥雜質(zhì)時(shí)，目前是通過打開加熱段集水管放空小閥門接液處理，操作不方便，且勞動(dòng)強(qiáng)度大。建議下步改造在放空閥上部加三通，通過閥門控制接入出水管線排入污水沉降罐，以便再次處理、減小勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）熱脫排污管線目前外接到站外排污池，環(huán)保問題致使利用率不高、工作強(qiáng)度大，建議下步改造時(shí)排污管線接入污水崗排污或事故池。

（3）來液溫度、加熱段溫度的大幅度降低控制對(duì)熱脫運(yùn)行影響較大，從前段時(shí)間開始，生產(chǎn)運(yùn)行要求各間回油溫度低于40℃，加熱段溫度也控制在了60℃左右，運(yùn)行中經(jīng)常有含水超標(biāo)，硫化物析出現(xiàn)象，通過及時(shí)處理基本也能保證運(yùn)行，進(jìn)入冬季，希望能放寬來液和熱脫溫度控制，確保冬季平穩(wěn)運(yùn)行。

5 結(jié)語

（1）經(jīng)過改造后，我站2臺(tái)熱化學(xué)脫水器在上游來液正常情況下，運(yùn)行平穩(wěn)，說明本次工藝改造著手點(diǎn)很準(zhǔn)、很有成效。

（2）改造增加更換波紋板、增強(qiáng)了油水分離效果；改進(jìn)原有集水管、油分布器和加設(shè)電熱棒，避免了硫化物等雜質(zhì)的淤積堵塞；加長調(diào)解堰板，新建界面儀，為生產(chǎn)調(diào)控和實(shí)驗(yàn)確定參數(shù)提供了保障和依據(jù)。

（3）熱化學(xué)脫水器平穩(wěn)控制的核心是保證兩段“倒虹吸”對(duì)整個(gè)熱脫內(nèi)部壓力和液面高度的調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)證明調(diào)解堰板上提越高，水室不易進(jìn)水、油水界面越高、油層越薄、脫后原油含水會(huì)升高；調(diào)解堰板上提越低，水室易進(jìn)水、油水界面越低、油層越厚，脫后污水含油會(huì)升高。運(yùn)行中需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)解堰板高度。

（4）通過實(shí)驗(yàn)確定了調(diào)節(jié)堰管高度每調(diào)整10cm，油水界面高度同向相應(yīng)變化70cm；在來液平穩(wěn)情況下，加熱段最佳的運(yùn)行溫度65℃，破乳劑最優(yōu)加藥量為175kg（40mg/L）。

（5）熱脫運(yùn)行溫度會(huì)受到外界溫度影響，正常情況下來液溫度控制在42～45℃（夏、冬）、加熱段溫度控制在60～65℃（夏、冬），壓力控制在0.20MPa左右，熱脫能多夠正常運(yùn)行，此為調(diào)查結(jié)果、有待下步考證。