常減壓電脫鹽工藝技術(shù)改造及優(yōu)化

鮑雪峰(中石化金陵石油化工公司煉油二部，江蘇 南京 210033)

0 引言

原油經(jīng)過(guò)在油田采出之后，雖然進(jìn)行過(guò)首次的脫鹽工藝處理，仍難以符合進(jìn)一步的工藝需求。為提升能源應(yīng)用參數(shù)，降低設(shè)施下游系統(tǒng)的催化藥劑損耗，應(yīng)當(dāng)完善常減壓蒸餾系統(tǒng)的電脫鹽工藝，提升分離水與油的品質(zhì)、成效以及速率，從而達(dá)成更為顯著的脫鹽成效。

1 電脫鹽工藝技術(shù)概況

中石化金陵石油化工公司煉油二部運(yùn)用3.0×106t/a常減壓蒸餾系統(tǒng)，系統(tǒng)規(guī)劃將重質(zhì)原油相關(guān)工藝作為核心，脫鹽之后鹽的所?？偭堪芽貥?biāo)準(zhǔn)是<3 mg/L。系統(tǒng)每年的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)為8 400 h，每個(gè)小時(shí)的原油處理總量為341.7 t，應(yīng)用成熟的初次蒸餾+常壓蒸餾+減壓蒸餾的工藝，電脫鹽裝置應(yīng)用三級(jí)高速+交流、直流電脫鹽技術(shù)[1]。

2 電脫鹽工藝技術(shù)優(yōu)化

2.1 電場(chǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

傳統(tǒng)首級(jí)電脫鹽罐體內(nèi)運(yùn)用首代高速電場(chǎng)組織構(gòu)成，其內(nèi)總共涉及4層水平電極板，自上而下1、2、4層帶電，3層接入地面。

罐內(nèi)的第4層運(yùn)用自上而下的支持組織構(gòu)成，藉此使此層的帶電極板絕緣支持更為穩(wěn)固，把其加固在在水層附近的上端橫梁區(qū)域中，因?yàn)槠渫畬泳嚯x偏短，在水位波動(dòng)之后第4層帶電極板同水層間的乳化液相對(duì)位置產(chǎn)生改變，容易形成電流的波動(dòng)，對(duì)于破乳的成效形成制約。在改良之后自4層極板支持區(qū)域變更成于3層接地極板之上掛著，應(yīng)用改良電極板的固定模式，把支持部件影響電場(chǎng)的程度降低，實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)構(gòu)成改善的目標(biāo)。作業(yè)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)提升5%的控制界位，延長(zhǎng)水油沉降分離的時(shí)長(zhǎng)，提升脫鹽比率以及改進(jìn)所排出水體發(fā)黑帶油的問(wèn)題。

2.2 配電電源的改造

在對(duì)于電源的改造過(guò)程中，采用直流電脫鹽防爆專用電源設(shè)備。該設(shè)備采用了100%高阻抗變壓器和高壓整流器裝置的組合設(shè)備，正負(fù)二極同時(shí)引出，內(nèi)部裝有五檔電壓分級(jí)開關(guān)和交直流輸出轉(zhuǎn)換開關(guān)，萬(wàn)一當(dāng)整流裝置故障時(shí)，可以直接輸出交流電。在極板相間的情況下，送交流電比送直流電時(shí)耗電會(huì)增加50%。把一級(jí)熱沉降罐改為智能電脫鹽罐，將傳統(tǒng)的送電方式改為智能無(wú)擾動(dòng)切換操作，在運(yùn)用智能反應(yīng)電源期間，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓的成效，能夠在人機(jī)界面內(nèi)設(shè)定變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)電壓以及運(yùn)轉(zhuǎn)方式，智能響應(yīng)電源的阻抗值為30%,隨著電流的升高電壓也逐漸降低，但降低的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于全阻抗變壓器，更節(jié)能，在電流達(dá)到額定電流時(shí)，電壓僅僅降低30%，有效保證了大電流下電場(chǎng)強(qiáng)度，提高了電場(chǎng)的破乳聚集能力。智能響應(yīng)電源改變了電源輸出波形，對(duì)頑固乳化層具有更好的破乳效果，低電脫鹽的能源損耗。

2.3 改造排水除油器

公司在檢查維修過(guò)程中，對(duì)除油器罐中的組織構(gòu)成展開完善、整理與改進(jìn)，降低前端以及后端水油分離區(qū)域的壓降，確保除油設(shè)備落實(shí)滿灌作業(yè)，保證浮油能夠徹底進(jìn)到收油包中。更換除油設(shè)備填料，將鮑爾環(huán)填料改成六角蜂窩斜管填料，運(yùn)用水力旋流器(CYL-70)，留下鮑爾環(huán)填料作為支持用水沖刷洗滌管道線路以及各個(gè)腔室的隔板。卸下鮑爾環(huán)填料，用水沖刷洗滌上部與下部的隔板、支撐板以及六角蜂窩斜管填料腔室的上端隔板和分配管道線路。此裝置的改造為在六角蜂窩斜管填料中添加固定壓板，其彼此間的距離是300 mm，是能夠拆解卸下的組織構(gòu)成。在旋流設(shè)備的底端增添彎頭以及直管，面向封頭的區(qū)域，牢固地焊接鮑爾環(huán)鎮(zhèn)料以水沖刷洗滌的開口，用來(lái)防止形成罐體底端的沙泥擾動(dòng)以及水油界位遭受沖擊[2]。

2.4 增上三級(jí)脫鹽罐

為了保證脫鹽之后原油的含鹽以及含水總量再度減少，到達(dá)新標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)間內(nèi)，切實(shí)減少腐蝕設(shè)施的速度，便新添φ4 000× 32 000/28 145×32的三級(jí)電脫鹽罐，應(yīng)用交流、直流電脫鹽技術(shù)，同時(shí)運(yùn)用智能感應(yīng)變壓設(shè)備技術(shù)，延長(zhǎng)原油在電場(chǎng)中停留時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)脫鹽成效可觀、原油適應(yīng)能力顯著的目標(biāo)?；诖烁脑炱迫閯┮约白⑺钠焚|(zhì)，增添凈化水到注水罐中的內(nèi)容，增添破乳劑到原油泵入口以及脫前換熱器入口的內(nèi)容。

2.5 原油破乳劑選型

現(xiàn)階段，破乳藥劑多為油溶性以及水溶性的模式，多應(yīng)用非離子類型的表面活性藥劑作為破乳藥劑。類型繁多，具備一些選取的空間，所以對(duì)于各類原油務(wù)必展開破乳藥劑的測(cè)評(píng)選取，用來(lái)追求達(dá)到破乳成效的最為優(yōu)質(zhì)。破乳藥劑不但會(huì)影響脫鹽比率，同時(shí)也影響脫鹽水體排出過(guò)程中的含油總量。破乳藥劑經(jīng)過(guò)到水油乳化液的交界位面，破壞其乳化膜，從而實(shí)現(xiàn)破乳效果。破乳藥劑的加注總量、濃度、加注位置、破乳藥劑同原油的混合等均直觀地影響著脫鹽成效的優(yōu)劣。經(jīng)過(guò)電導(dǎo)方式、染色方式、稀釋方式以及潤(rùn)濕方式對(duì)于乳化原油展開分門別類的鑒查，分析清楚其為O/W型或W/O型原油乳狀液之后，方可以相應(yīng)地選取破乳藥劑，用來(lái)實(shí)現(xiàn)可觀的破乳成效[3]。

通常認(rèn)定，W/O型原油乳狀液需要選取油溶性破乳藥劑應(yīng)用。選取應(yīng)用破乳藥劑的過(guò)程中，不應(yīng)當(dāng)僅僅憑借運(yùn)用參數(shù)所確定的性質(zhì)，判斷油溶性水溶性以及破乳藥劑商品的質(zhì)量。不過(guò)通常運(yùn)用的水溶性破乳劑要經(jīng)過(guò)破除乳液交界位面的膜或者變化交界位面層的潤(rùn)滑程度，令交界位面生成不具備活性的配合物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)破乳的成效。油溶性破乳藥劑在替代交界位面乳化的同一時(shí)間，還經(jīng)過(guò)中和反應(yīng)，使得交界位面的膜遭到破除，達(dá)成破乳的成效。水溶性破乳藥劑最后會(huì)伴隨排水進(jìn)至廢水處理裝置內(nèi)，極大提升處理污水的成本以及負(fù)累，為環(huán)保作業(yè)造成極大的制約。油溶性破乳藥劑在環(huán)境保護(hù)的角度上，具備尤為突出的工藝優(yōu)點(diǎn)，破乳藥劑在結(jié)束破乳工作之后，會(huì)保存在原油內(nèi)。所以從現(xiàn)階段破乳劑應(yīng)用之后狀態(tài)解析，各類資料顯示油溶性破乳藥劑的脫鹽成效、應(yīng)用之后電脫鹽罐內(nèi)電流的改變、增添比率等均強(qiáng)過(guò)水溶性破乳藥劑，油溶性破乳劑成了破乳劑的運(yùn)用態(tài)勢(shì)。改造之后系統(tǒng)運(yùn)用三級(jí)電脫鹽設(shè)定，經(jīng)過(guò)型號(hào)選取與解析，同時(shí)顧及到原油在電脫鹽罐中的滯留時(shí)長(zhǎng)、脫鹽后的含鹽以及含水的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，依據(jù)電脫鹽的水體排出狀況，再度選擇型號(hào)之后應(yīng)用油溶性破乳藥劑。從灌注總量的角度上而言，通常都把控在不大于15 mg/L。

2.6 用智能加劑撬裝

將破乳藥劑依照油溶性的前提下，破乳藥劑的智能灌注裝置包含藥劑罐以及2臺(tái)計(jì)量泵(1臺(tái)進(jìn)行常規(guī)應(yīng)用，1臺(tái)作為預(yù)備應(yīng)用)。破乳藥劑通過(guò)卸劑泵抽至藥劑罐中，隨后通過(guò)灌注破乳藥劑的裝置灌注到原油罐的入口管線中。智能管控裝置獲取收注點(diǎn)位置的流量信號(hào)，結(jié)合結(jié)束介質(zhì)以及破乳藥劑的投放比率，通過(guò)邏輯性計(jì)算，輸出信號(hào)傳輸至計(jì)量泵的電動(dòng)沖程管控設(shè)備中，通過(guò)電動(dòng)沖程管控自主調(diào)整量計(jì)泵的沖程，落實(shí)破乳藥劑灌注總量伴隨灌注位置技術(shù)介質(zhì)流量的改變而自主調(diào)節(jié)。

2.7 優(yōu)化運(yùn)行的參數(shù)

經(jīng)過(guò)解析電脫鹽狀態(tài)，對(duì)脫鹽水灌注總量、溫度、破乳藥劑灌注總量、混合強(qiáng)度、電場(chǎng)強(qiáng)度等數(shù)據(jù)進(jìn)行改良調(diào)節(jié)。

2.7.1 脫鹽溫度的優(yōu)化

操作溫度屬于原油脫鹽重要的管控因素。所以操作溫度偏高或者偏低均不便于水滴聚合，需要把控至合適的溫度。調(diào)節(jié)換熱器的取熱令原油入罐溫度從115 ℃逐漸提升到145 ℃，原油脫鹽成效取得了顯著的提高。

2.7.2 注水量以及水質(zhì)

在電場(chǎng)脫水成效恒定的情況下，提升水灌注總量能夠破壞原油乳化液的穩(wěn)定程度，推動(dòng)水對(duì)于鹽的溶解。不過(guò)水灌注總量大到一定程度后便將不會(huì)產(chǎn)生足夠的增添聚合力，反之水灌注總量過(guò)于大，并且沒(méi)有立即脫水，水位上升會(huì)令乳化層厚度增加，電荷載提升，會(huì)引發(fā)一定影響使得電場(chǎng)難以順利提供電力，乃至把水帶至塔中使得換熱器憋壓或者沖塔問(wèn)題等。所以選取相適應(yīng)的水灌注總量尤為重要。

2.7.3 原油洗滌水混合

原油脫鹽的成效，除了脫鹽溫度、水灌注總量等因素之外，同樣同洗滌水以及原油和混合度存在一定關(guān)聯(lián)。洗滌水以及原油經(jīng)過(guò)混合設(shè)備展開全面混合，混合設(shè)備的壓力降表示著洗滌水于原油內(nèi)的分散度，壓力降越高，洗滌水分散得便越為細(xì)致，脫鹽效果以及速率便更為顯著。針對(duì)過(guò)高的混合度，有發(fā)生乳化的可能性，令水與油構(gòu)成穩(wěn)定的乳化液。所以針對(duì)各個(gè)電脫鹽設(shè)施，均需要尋找到最為合適的混合力度，不僅實(shí)現(xiàn)了高效脫鹽，同時(shí)不會(huì)形成水與油的過(guò)量乳化。一般狀況中，原油的混合閥壓差把控在約20～80 kPa。

2.7.4 電場(chǎng)強(qiáng)度的調(diào)整

結(jié)合水滴聚合力公式可知，兩水滴彼此的聚合力F同電場(chǎng)強(qiáng)度的平方存在正向關(guān)系，提升電場(chǎng)強(qiáng)度，能夠提升水滴的聚合力，利于電脫鹽。提升電場(chǎng)強(qiáng)度，能夠推動(dòng)水滴的聚和，同樣推動(dòng)了電分散。水滴進(jìn)行分散的臨界直徑同電場(chǎng)強(qiáng)度E的平方存在反向關(guān)系。脫鹽比率會(huì)伴隨電場(chǎng)強(qiáng)度而提升，達(dá)到一定限度后，再提升電場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)于提升脫鹽比率成效便不明顯，在滿足技術(shù)數(shù)據(jù)要求的前提下，所應(yīng)用的電場(chǎng)強(qiáng)度均應(yīng)下降，防止對(duì)實(shí)操以及分離造成一定制約。

2.7.5 原油的停留時(shí)間

水與原油的分離依賴水、油兩類互相不會(huì)融合的液體密度的差異展開沉降式分離。分離的時(shí)長(zhǎng)以及速率屬于電脫鹽罐體規(guī)劃與運(yùn)用的重要因素。經(jīng)過(guò)減少油相的粘結(jié)程度，提升水、油的密度差異，加大水滴的直徑，均能夠令水滴的沉降速率提升，最后起到提升沉降速率的成效。除此之外，應(yīng)把控好脫鹽罐體的壓力便于避免原油內(nèi)的水產(chǎn)生汽化，汽化之后將使得電脫鹽成效與速率減少。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在原油的蒸餾預(yù)處理的流程中，電脫鹽對(duì)于接下來(lái)的設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)、原油加工等具備關(guān)鍵影響。所以需要從電脫鹽電場(chǎng)構(gòu)成、應(yīng)用工藝、注劑種類、電源配置、運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)以及除油設(shè)備等角度著手，展開技術(shù)改造完善，進(jìn)而提升電脫鹽作業(yè)品質(zhì)，保證脫鹽比率、能源消耗、含鹽總量符合新的標(biāo)準(zhǔn)。