常減壓裝置電脫鹽運行異常及對策分析

崔博洋 CUI Bo-yang；陳有為 CHEN You-wei

（中海石油寧波大榭石化有限公司，寧波 315812）

1 概述

某煉廠75 萬噸/年瀝青裝置，其長時間持續(xù)加工高含鹽番禺原油，期間一級電脫鹽罐運行不穩(wěn)定，運行電流超額定電流，電脫鹽系統(tǒng)近期運行異常，為避免損壞設(shè)備，工藝操作中通過停止使用一級電脫鹽罐變壓器，改為電脫鹽系統(tǒng)維持二級罐單罐運行。為盡快恢復(fù)一級電脫鹽罐正常運行，工藝專業(yè)采用退油、蒸罐等方法進行調(diào)整操作，但電脫鹽罐電流高這一情況并未得到緩解，一級電脫鹽罐變壓器仍然無法正常送電。初步判斷一級電脫鹽罐內(nèi)存有較厚較多的頑固乳化油，在正常運行情況下乳化油難以退出。為確保一級電脫鹽罐變壓器盡快投用，最終決定對一級電脫鹽罐進行檢修，并通過檢修解決了一級電脫鹽罐運行異常問題。工況異常的主要原因為原油性質(zhì)不佳，脫前含鹽較高。同時，為保證后續(xù)電脫鹽的平穩(wěn)運行，對75 萬噸/年瀝青裝置加工劣質(zhì)原油提出建議操作要點[1]。

2 75 萬噸/年瀝青裝置主要加工原油性質(zhì)及參數(shù)

2.1 主要加工原油性質(zhì)分析

由表1 可知，西江原油樣品20℃密度為0.8787g/cm3；原油凝點32℃，原油蠟含量為19.71%；閉口閃點41℃，殘?zhí)?.94%，灰分0.005%；從非金屬元素分析來看，原油的氫碳摩爾比為1.84，硫含量0.11%，氮含量0.14%；該原油的金屬元素含量較低，Ni/V＞1；原油瀝青質(zhì)含量為2.88%，膠質(zhì)含量為19.71%；原油的水含量0.50%，鹽含量20.0mgNaCl/kg，需脫鹽后再進入裝置加工。根據(jù)關(guān)鍵餾分密度、原油硫含量及酸值分類，西江原油樣品屬于低硫低酸中間-石蠟基原油。

表1 西江原油性質(zhì)

由表2 可知，番禺原油樣品20℃密度為0.9079g/cm3；原油凝點為32℃，原油蠟含量為16.58%；閉口閃點為69℃，殘?zhí)?.60%，灰分0.010%；從非金屬元素分析來看，原油的氫碳摩爾比為1.80，硫含量0.13%，氮含量0.16%；從金屬元素分析來看，該原油樣品中除鈉外其余金屬含量較低，Ni/V＞1；原油瀝青質(zhì)含量為4.48%，膠質(zhì)含量為20.38%；原油的水含量0.250%，機械雜質(zhì)＜0.01%，鹽含量為85.0mgNaCl/kg，原油酸值為0.38mgKOH/g，加工前需要脫鹽。根據(jù)關(guān)鍵餾分密度、原油硫含量及酸值分類，該番禺原油樣品屬于低酸低硫中間基原油。

表2 番禺原油性質(zhì)

由表3 可知，南堡原油樣品20℃密度為0.9577g/cm3；原油凝點為11℃，原油蠟含量為4.31%；閉口閃點較高為108℃，殘?zhí)?.80%，灰分0.01%；從非金屬元素分析來看，原油的氫碳摩爾比為1.72，硫含量0.33%，氮含量0.45%；從金屬元素分析來看，該原油樣品中金屬含量較低，Ni/V＞1；原油瀝青質(zhì)含量為3.00%，膠質(zhì)含量為29.48%；原油的水含量0.250%，機械雜質(zhì)＜0.01%，鹽含量為21.7mgNaCl/L，原油酸值為2.56mgKOH/g，加工前需要脫鹽并注意加工過程中的設(shè)備腐蝕問題。根據(jù)關(guān)鍵餾分密度、原油硫含量及酸值分類，該南堡原油樣品屬于高酸低硫環(huán)烷基原油。

表3 南堡原油性質(zhì)

2.2 75 萬噸/年瀝青裝置電脫鹽系統(tǒng)主要工藝參數(shù)控制指標(biāo)

通過查詢設(shè)計文件，75 萬噸/年瀝青裝置按照原油加工規(guī)模150 萬噸/年設(shè)計，工藝操作溫度125-145℃，建議的注水量為原油流量的3%-6%，水源為塔頂污水、工業(yè)水（新鮮水、蒸汽冷凝水），注水pH=6-9。注水流程采用循環(huán)注水方案，即新鮮的工藝水和塔頂污水注入二級電脫鹽的入口，二級電脫鹽的排水經(jīng)泵升壓后注到一級脫鹽器混合閥前，相應(yīng)工藝參數(shù)控制指標(biāo)、部分質(zhì)量控制指標(biāo)如表4、表5 所示。

表4 電脫鹽系統(tǒng)主要工藝參數(shù)控制指標(biāo)

表5 電脫鹽系統(tǒng)部分質(zhì)量控制指標(biāo)

3 75 萬噸/年瀝青裝置一級電脫鹽異常工況、原因分析及確認(rèn)

3.1 一級電脫鹽異常工況

如圖1、圖2、圖3 所示，電脫鹽罐電流居高不下，最高值達329A、電脫鹽罐界位波動較大、電脫鹽切水質(zhì)量異常，即使通過降低油水量、開大切水量、降低一級電脫鹽界位等措施，一級電流仍未下降，異常工況未得到有效解決。

圖1 一級電脫鹽電流異常圖

圖2 一級電脫鹽界位異常

圖3 電脫鹽切水圖片

3.2 異常工況原因分析、確認(rèn)

3.2.1加工原油性質(zhì)分析

異常工況出現(xiàn)前75 萬噸/年瀝青裝置主要加工三種原油，分別是西江原油、番禺原油、南堡原油，化驗數(shù)據(jù)如圖4、圖5、圖6、表6 所示。

圖4 西江原油進廠性質(zhì)分析數(shù)據(jù)圖

圖5 番禺原油進廠性質(zhì)分析數(shù)據(jù)

圖6 南堡原油進廠性質(zhì)分析數(shù)據(jù)

圖7 電脫鹽罐機械清洗流程示意圖

表6 三種原油鹽含量均值和含水均值

通過對三種原油性質(zhì)的分析可得，番禺原油的鹽含量均值較高，最高值可達到77.8mg/L，遠遠超過75 萬噸/年瀝青裝置鹽含量的設(shè)計值22mg/L。

3.2.2異常工況原因分析及處置建議

通過對加工原油的化驗分析數(shù)據(jù)，75 萬噸/年瀝青裝置進廠原油質(zhì)量整體符合裝置原油質(zhì)量指標(biāo)控制要求，但番禺原油含鹽量遠超設(shè)計值，通過數(shù)據(jù)可以看出，在三種原油含水量符合部門控制指標(biāo)的情況下，番禺原油的含鹽量偏高遠超于常規(guī)數(shù)據(jù)，原油性質(zhì)的優(yōu)劣對裝置平穩(wěn)、長周期運行起決定性的作用[2]。

造成原油性質(zhì)差的原因主要有：

①上游提供原油性質(zhì)本身問題，油在開采過程未經(jīng)過沉降，油田中攜帶泥沙較多；②原油在原油罐內(nèi)沉降時間不夠，受條件影響，原料罐儲存空間較少，每批次原油得不到充足的沉降時間，導(dǎo)致電脫鹽罐運行工況不佳；

針對造成原油性質(zhì)差，建議處置方法如下：

①上游原油開采過程中，提高原油質(zhì)量，在原油進儲罐流程中添加藥劑，根據(jù)不同原油添加不同破乳劑，可以是油溶性破乳劑也可以是水溶性破乳劑，控制一定量的注入量，同時分析化驗數(shù)據(jù)，力爭提高原油性質(zhì)；②提高儲運罐區(qū)原油沉降時間，適當(dāng)增加原油儲罐，增加原油儲存時間；加強原油切水，制定切水計劃，爭取原油含水在控制指標(biāo)之內(nèi)；③原油在供裝置前進行原油性質(zhì)分析，在原油罐區(qū)適當(dāng)添加破乳劑，以提高原油供裝置質(zhì)量；④建議原油罐清罐，條件允許的前提下一個周期內(nèi)原油清罐達到2 至3 次。

針對原油性質(zhì)差電流升高時，電脫鹽罐操作大致如下：①一級電脫鹽罐界位控制在工藝卡片下限即33%（一級電脫鹽界位工藝卡片在30%到55%）。②原油進一級電脫鹽罐溫度控制在120℃到125℃，以便電脫鹽罐更好的破乳運行。③電脫鹽切水透明的前提下二級電脫鹽界位可低控（符合工藝卡片）。④一級電脫鹽罐電流異常升高或者運行期間電流不穩(wěn)定時，一級電脫鹽罐建議進行靜置處置，以保護電場及電級棒。⑤一級電脫鹽罐混合強度控制在120kPa 左右，二級電脫鹽罐混合強度在165kPa 左右，保證足夠的混合破乳。⑥電脫鹽罐壓力控制在0.8-0.9MPa之間。⑦在電脫鹽罐運行工況良好的前提下，電脫鹽注水比例控制在3.5%左右。⑧在保證化工三劑成本的前提下，破乳劑注入量控制在10ppm 提至12ppm，確保電脫鹽罐的運行情況，根據(jù)實際情況可適當(dāng)增加。⑨內(nèi)操人員對電脫鹽罐進行調(diào)整時，幅度要小，避免大幅度調(diào)整引起電脫電流不穩(wěn)定。⑩外操加強關(guān)注電脫鹽切水外觀水質(zhì)，出現(xiàn)異常情況第一時間進行調(diào)整反饋。

綜上所述，可排查一級電脫鹽罐運行異常的原因并非是工藝操作所造成。

經(jīng)過以上調(diào)整，摸索，電脫鹽罐的運行工況未得到有效改善，而長時間脫前原油鹽含量高，對電脫鹽罐運行極其不利，電脫鹽罐長時間加工劣質(zhì)原油，導(dǎo)致電脫鹽罐運行工況逐步下降，造成一級電脫鹽罐電極棒有油泥、雜質(zhì)，造成變壓器運行工況逐漸下降甚至無法投用。

3.2.3異常工況原因確認(rèn)

經(jīng)過對電脫鹽罐的退乳化油以及蒸洗罐操作并未對電脫鹽運行效果產(chǎn)生積極作用，在進行溝通協(xié)商后決定對該罐進行清泥檢查。

將一級電脫鹽罐及管線按要求完成清洗。將電脫鹽罐人孔開啟后發(fā)現(xiàn)電極板表面油泥情況嚴(yán)重，油泥液位在2/3 人孔高度，距離電脫鹽電極板高度約0.49m。

經(jīng)設(shè)備檢查，確定造成當(dāng)前電脫鹽現(xiàn)狀的原因：

直接原因：電脫鹽設(shè)備出現(xiàn)超電流，與罐底泥沙較多有直接關(guān)系。根據(jù)人孔打開情況，泥沙距離電極板高度僅為0.49m，在原油進入電脫鹽后，對罐底泥沙進行攪動，原油受到污染，變壓器上有污染雜質(zhì)，造成電脫鹽超電流。本質(zhì)原因：脫前原油淤泥等雜質(zhì)含量多。本次一級電脫鹽運行1.5 年清罐清除油泥共計12t，對比一級電脫鹽2019 年2 月至2021 年3 月兩年運行周期清除油泥僅為6t。

電脫鹽罐清理前后如圖8、圖9 所示，檢修過程清除油泥如圖10 所示。

圖8 電脫鹽罐電極板清洗前

圖9 電脫鹽罐電極板清洗后

圖10 檢修過程清除油泥

4 75 萬噸/年瀝青裝置一級電脫鹽異常工況解決

一級電脫鹽設(shè)備在清罐前多次送電投用，電脫鹽經(jīng)常出現(xiàn)電流大幅度波動，出現(xiàn)超額定電流現(xiàn)象，多次高電流沖擊造成電擊棒擊穿，在清罐檢修結(jié)束后對電擊棒進行更新，通過對更換完電擊棒電脫鹽空載實驗5 分鐘，測試電阻電流正常，可正常使用確保后續(xù)在加工劣質(zhì)原油時的可靠性。

油泥清除、更換電極棒完成后，電脫鹽罐恢復(fù)正常投用，根據(jù)圖11 電流趨勢以及圖12 切水情況可以看出電脫鹽罐電流穩(wěn)定一直在65A 上下浮動，切水正常無明顯帶油，表明電脫鹽罐平穩(wěn)運行，狀態(tài)良好。

圖11 更換后的電擊棒

圖12 電極棒更換后進行空載試驗

5 總結(jié)

75 萬噸/年瀝青裝置電脫鹽運行異常的主要原因是供75 萬噸/年瀝青原油性質(zhì)不佳，脫前含鹽較高造成的。針對加工劣質(zhì)原料可采用以下幾點操作要點：

①加強電脫鹽日常操作穩(wěn)定界位，穩(wěn)定注水量，內(nèi)操在操作過程中要微調(diào)，進行小幅度調(diào)整。

②建議加工高鹽原油采用摻煉并且嚴(yán)格控制摻煉量。

③建議在原油罐加注破乳劑，以增加混合時間達到破乳效果。

④當(dāng)出現(xiàn)一級電脫鹽罐運行工況不佳時，建議一級注水改為新鮮水。

⑤保證反沖洗頻率，由5 天一次改為2 天一次；同時增加反沖洗時間，由原來的20min 改為30min 或直至沖洗切水干凈為止。

⑥建議對原油罐進行清罐，減少罐底油泥沉降。

⑦內(nèi)操人員對化驗分析結(jié)果加大關(guān)注，對異常數(shù)據(jù)及時調(diào)整、及時反饋。

⑧建議定期退乳化油，確保電脫鹽罐保持良好的運行工況。

⑨在日常操作過程出現(xiàn)電脫鹽電流升高，可適當(dāng)提高切水量，降低注水量，以降低電脫鹽界位，但要確保電脫鹽切水不帶油。