ZC-11型原油阻降粘劑的工業(yè)應(yīng)用

杏長鑫

（中海油東方石化有限責(zé)任公司，海南東方572600）

世界能源供應(yīng)日趨緊張，儲量豐富的重質(zhì)原油日益引起各國的重視。全世界己發(fā)現(xiàn)的重質(zhì)原油總地質(zhì)儲量為7 000×108m3，可采儲量為1 510×108m3，與常規(guī)原油可采儲量1 590×108m3相當(dāng)。重質(zhì)原油在許多國家己逐步成為原油產(chǎn)量的重要組成部分［1］。中國重質(zhì)原油儲量主要分布在渤海、新疆、勝利、南陽、大港、吉林和華北等油田，重質(zhì)原油的地質(zhì)儲量約占總儲量的17%［2］。據(jù)有關(guān)資料報道，中國重質(zhì)原油儲量居世界第7位。隨著對石油開采程度的加深，常規(guī)原油可采量和產(chǎn)量的不斷下降，原油變稠變重成為世界性的不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，重質(zhì)原油的開發(fā)在中國日顯重要，但由于重質(zhì)原油粘度高，其流動性能差，開采和加工受到了很大限制［3］。

1 開發(fā)背景

某單位加工的原油以潿洲、陸豐、西江等海洋油為主，原料性質(zhì)復(fù)雜，含重質(zhì)組分較多。原油中重質(zhì)組分易在儲罐底部沉淀，重質(zhì)油的熔點較高（82℃），而原油外浮頂罐的安全儲存溫度工藝控制要求≤50℃。隨著生產(chǎn)周期增長，儲罐底部積累的油渣越來越多，造成原油罐區(qū)有效庫容下降、輸送泵故障頻發(fā)及裝置檢修清罐損失等生產(chǎn)難題，為節(jié)約成本和確保裝置安全運行，相關(guān)單位進行研究，開發(fā)了1種專門適用于某單位加工原油的添加劑，在50℃工況下，用于防止原油沉降、降低原油凝固點及粘度的產(chǎn)品即罐區(qū)原油阻降粘劑（以下簡稱原油阻降劑）。經(jīng)過研發(fā)、實驗、中試再到工業(yè)應(yīng)用，原油罐底的油渣去除率達(dá)到100%。

2 原油阻降粘劑開發(fā)

2.1 重質(zhì)油渣物性實驗

（1）取原油罐區(qū)1#～5#底部油渣做融化實驗。實驗發(fā)現(xiàn)樣品的全融化溫度較高，達(dá)到82℃左右，初融化溫度接近45℃。說明在正常工況下（儲罐儲存溫度50℃），原油儲罐底部重油流動性較差，不利于輸送。由于外浮頂罐的儲存安全所限，橡膠膜耐熱不超過65℃［4］，原油罐底存在油渣沉積。

（2）產(chǎn)品開發(fā)實驗。考慮到樣品和現(xiàn)場存在差異，樣品是沉降于罐底的重油，如果在實驗室中只根據(jù)在樣品中添加助劑能達(dá)到目標(biāo)，但在現(xiàn)場由于原油罐上層為液態(tài)原油、下層為沉降重油的因素導(dǎo)致在添加助劑后難以進入沉降的重油中而達(dá)不到目標(biāo)效果，因此結(jié)合現(xiàn)場實際情況，篩選了幾組可實現(xiàn)目標(biāo)效果的配方助劑；對幾組中表現(xiàn)最佳的產(chǎn)品進行了效果對比實驗。

結(jié)果表明：按照阻降粘劑1%的濃度添加在原油中，攪拌下加溫至60℃時樣品完全融化，說明阻降粘劑的添加能明顯降低樣品的溶解溫度，能有效果改善沉降的重油粘度；再繼續(xù)冷卻至40℃時，外觀無結(jié)皮，傾倒樣品時流動性良好，燒杯壁有油液膜；繼續(xù)冷卻至22℃樣品油傾倒是仍能流動。說明阻降粘劑能夠明顯降低樣品的運動粘度。

2.2 研究結(jié)論

通過對最佳配方阻降粘劑的試驗觀察證明：該劑添加量小，使用時為原油進罐流量的0.1%即可起到效果；添加后罐底重油在40℃仍有良好流動性；該劑使用安全，不屬于強酸、強堿性物質(zhì)，無環(huán)境污染；該劑主要C、H、O元素組成的幾種聚合物混配而成，不含重金屬催化劑，對原油后續(xù)加工不會產(chǎn)生任何影響；該劑添加方便，使用時不需添加任何溶劑，隨原油進罐前一起注入即可。

2.3 產(chǎn)品理化性質(zhì)

ZC-11型原油阻降粘劑理化性質(zhì)見表1。

表1 ZC-11型原油阻降粘劑理化性質(zhì)

3 工業(yè)化試用

2017年某單位在投產(chǎn)運行2 a后，原油TK-02/03罐清罐過程中發(fā)現(xiàn)罐底油渣高度已經(jīng)堵塞人孔，清罐困難且費用較高，沉積的大部分油渣可回收再加工。2019年初原油罐區(qū)盤點，儲罐罐底油渣高度在已達(dá)到3 m，且隨著儲罐運行油渣有逐漸增多趨勢。儲罐正常作業(yè)時，間斷會出現(xiàn)調(diào)和循環(huán)泵、原料預(yù)處理供料泵過濾器堵塞現(xiàn)象，對罐區(qū)和下游原料預(yù)處理裝置的平穩(wěn)運行帶來不利因素。企業(yè)自2018年開始與科研單位對接，針對海洋原油油渣沉積的問題開展技術(shù)研究，2019年ZC-11型原油阻降粘劑開發(fā)成功，2019年9月～2019年10月在原油罐區(qū)5#罐進行工業(yè)化試用。

3.1 罐區(qū)試用步驟

（1）試用罐脫水完成，投用罐底蒸汽盤管加熱至50℃保持；

（2）試用罐完成4 h的內(nèi)部循環(huán)，沉降靜置，完成罐底沉積油渣的人工檢尺、算量，記錄在案；

（3）原油阻降粘劑注入點選在循環(huán)泵入口處，通過試用罐循環(huán)泵循環(huán)混合，保證阻降粘劑的均勻添加；

（4）試用第1階段：原油阻降粘劑按照實驗罐油總量先添加4×10-4后恒溫循環(huán)7 d，靜止檢尺罐底沉積油渣高度；繼續(xù)添加至總油量的8×10-4恒溫循環(huán)7 d，靜止檢尺罐底沉積油渣高度；最終添加至試用罐總油量10×10-4恒溫循環(huán)14 d，靜止檢尺罐底沉積油渣高度，檢測試用效果；

（5）試用第2階段：試用罐加劑結(jié)束后，按照≯100 t/h摻煉加劑原油，加強監(jiān)控常壓、催化裝置生產(chǎn)運行情況，對后續(xù)生產(chǎn)裝置物料餾程、產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備腐蝕、催化劑單耗等經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)進行分析評估。

4 工業(yè)化應(yīng)用情況

2019年9月17～2019年10月22日，ZC-11型原油阻降粘劑在某單位原油罐區(qū)及生產(chǎn)裝置進行工業(yè)化應(yīng)用，并分別進行了標(biāo)定。工業(yè)化應(yīng)用標(biāo)定分為2個階段，儲罐加劑循環(huán)階段（9月17日～10月8日）：以某單位原油5#罐作為加劑調(diào)和罐，按照既定方案加入原油阻降粘劑10×10-4，通過恒溫、循環(huán)、靜止等階段，監(jiān)控加劑后原油罐底油渣的厚度，應(yīng)驗證油渣去除率達(dá)到65%以上；加劑原油摻煉階段（10月9日～10月20日）：原油5#罐加劑循環(huán)結(jié)束，取得一定效果后，按照≯100 t/h進常壓裝置摻煉，后續(xù)生產(chǎn)裝置物料餾程、產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備腐蝕、催化劑單耗等指標(biāo)均未發(fā)生較大波動。

4.1 儲罐加劑循環(huán)階段

原油5#罐是陸豐、西江等海洋原油的混合油工業(yè)應(yīng)用罐，9月17日21日，該罐加劑前脫凈罐內(nèi)明水，人工檢尺初始狀態(tài)底部油渣高度為1.3 m。投用加熱盤管持續(xù)加溫，并間斷循環(huán)，按濃度梯度4×10-4/8×10-4/10×10-4，分3批次加劑。9月22日加劑完成繼續(xù)進行加溫和間斷循環(huán)，罐底溫度保持45～50℃，實現(xiàn)罐底油溫緩慢上升，阻降粘劑發(fā)揮作用，罐底油渣持續(xù)下降，至10月9日，人工檢尺罐底油渣下降至0.46 m，去除率達(dá)65%；至10月22日，裝置摻煉結(jié)束，人工檢尺罐底油渣下降至0 m，油渣去除率達(dá)到100%，效果顯著。試用罐溫度與油渣高度關(guān)系見圖1。標(biāo)定數(shù)據(jù)見表2。

圖1 試用罐溫度與油渣高度關(guān)系

表2 罐區(qū)標(biāo)定數(shù)據(jù)

由圖1可見，原油5#罐應(yīng)用阻降粘劑，加劑前罐底油溫38.9℃上升至45.4℃，按階段加劑控制10×10-4，至10月22日罐底油渣自加劑前的1.3 m降至摻煉結(jié)束后的0 m，油渣去除率達(dá)到100%。

4.2 加劑原油摻煉情況

10月9日～22日，原油5#罐按方案送往常壓裝置摻煉，10月21日該罐液位付至低限，停止摻煉。期間，摻煉量由20 t/h逐步上升至90 t/h，生產(chǎn)裝置物料餾程、產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備腐蝕等指標(biāo)均可控。裝置摻煉物料餾程及產(chǎn)品質(zhì)量見表3、4。

表3 裝置摻煉物料餾程及產(chǎn)品質(zhì)量1

表4 裝置摻煉物流餾程及產(chǎn)品質(zhì)量2

由表3、4可以看出，注入原油阻降粘劑的5#罐原油進常壓裝置摻煉后，裝置的主要產(chǎn)品的餾程、質(zhì)量指標(biāo)情況，其中常壓塔1線拔出油初餾點在165℃，終餾點＜240℃；催化穩(wěn)定汽油初餾點37.3℃，終餾點173.2℃，蒸氣壓43.5 kPa；催化裝置原料（常壓渣油）300～750℃回收溫度未發(fā)生較大變化，說明該原油阻降粘劑對催化裝置進料組成未產(chǎn)生不利影響，密度、殘?zhí)?、運動粘度、硫含量等質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到企業(yè)內(nèi)控要求［5］。

4.3 設(shè)備腐蝕情況檢測

為保證設(shè)備長周期安全運行，考察該劑對設(shè)備的腐蝕情況，采常壓塔頂分液罐排水分析pH值，顯示均保持在6.5～7.0之間，說明原油阻降粘劑的成分不含強酸、強堿類物質(zhì)。對常壓塔頂腐蝕情況進行監(jiān)控，穩(wěn)定注入期間，常壓塔頂腐蝕率腐蝕率控制在0.02 nm/a，腐蝕損耗在摻煉期間未發(fā)生明顯變化，說明該添加劑對設(shè)備腐蝕速率安全可控。

5 結(jié)束語

ZC-11型原油阻降粘劑在某單位原油罐區(qū)成功應(yīng)用。在循環(huán)加劑階段，表現(xiàn)出了加劑設(shè)施簡易、有效降低原油粘度、凝固點，增強了原油罐底重油的低溫流動性，防止油渣在儲罐底部沉降的特點，罐底油渣去除率達(dá)到100%，避免了清罐帶來的經(jīng)濟損失及環(huán)境污染。裝置摻煉階段，驗證了該劑不含重金屬、強酸、強堿等物質(zhì)，對原油后續(xù)加工不產(chǎn)生不利影響，設(shè)備腐蝕安全可控，物料餾程及產(chǎn)品質(zhì)量合格，表明原油阻降粘劑原料摻煉過程中穩(wěn)定性良好，ZC-11型原油阻降粘劑的工業(yè)應(yīng)用取得較好效果。