影響電脫鹽效果的因素及改進措施研究

楊惠宇 許勝軍 侯增敏 李明

摘 要：本文通過分析某公司原料預處理裝置電脫鹽設備脫鹽效果的影響因素，結合該裝置電脫鹽的運行數據，找到高效脫鹽脫水的方案，提出適合該電脫鹽系統(tǒng)的改進措施，并于開工后驗證。

關鍵詞：電脫鹽;影響因素;措施

0 前言

隨著重質原油開采量的不斷增加，原油中的含鹽量及含水量大幅度提升，而三次采油技術的廣泛應用，使得大量助劑存在于原油中，大大增加了脫鹽脫水的難度。原油中鹽類的存在給裝置的安全高效運行帶來威脅，如：①鹽類受熱水解生成的鹽酸對設備造成腐蝕;②管壁上鹽類的大量沉積降低來設備的傳熱效率;③殘留在某些重餾分油中的鹽類致使催化劑失活，影響最終產品的質量。所以如何有效脫鹽脫水成為煉油行業(yè)多年來一直研究的課題。

為使脫后原油含鹽量合格，該公司采用三級交直流電脫鹽工藝技術：原油經過靜態(tài)混合器后進入一級電脫鹽罐，一級脫后原油分別進入二、三級電脫鹽罐，其中，二級、三級電脫鹽罐以并聯(lián)方式處理原油。

煉制常規(guī)油品時，該電脫鹽系統(tǒng)能有效脫除原油中的鹽類，脫后含鹽均小于3mg/L。由于進口原油的摻煉，裝置進料組成發(fā)生較大改變，原有的電脫鹽系統(tǒng)已經不能起到很好的脫鹽效果，脫后含鹽超過控制指標，如下圖1所示：

從圖中可以看出，脫后含鹽量高達16mg/L，必須采取相應的措施提升脫鹽率。專家學者[2-4]經過多年的探索研究發(fā)現，影響電脫鹽系統(tǒng)脫鹽效果的因素一般有下列幾種：原油性質、破乳劑種類及注入量、注水量、混合強度、電脫鹽溫度、原油停留時間、電場強度等。

1 改進措施

原油預處理裝置的技術人員通過增加破乳劑用量、提高注水量、添加脫氯劑等方法以提高脫鹽效果，降低脫后含鹽量，取得了較為理想的效果。

1.1 破乳劑注入量

當原料性質變化，油品內含鹽量增加時，增加破乳劑的注入量能有效降低脫后含鹽數值，但當破乳劑注入量達到23ppm后，增加注入量對脫鹽效果不明顯。

1.2 注水量

注水量增加時，脫后含鹽量明顯降低，但隨著注水量的增加，對原油中鹽含量的影響越來越小。特別是摻煉進口原油后，只增加注水量并不能保證脫后鹽含量全部合格。

1.3 增加脫氯劑

當原料性質變化，油品內含鹽量增加時，增加脫氯劑的注入量能有效降低脫后含鹽數值，但當脫氯劑注入量達到25ppm后，增加注入量對脫鹽效果不明顯。

以上實驗表明，適當提高注水量、破乳劑量、脫氯劑量能有效降低原油中的鹽含量，但為了造成不必要的浪費，該公司的注水量確定為18t/h，破乳劑注入量為23ppm，脫氯劑注入量為25ppm。

2 電脫鹽新技術

大量文獻表明：原油中的鈣分為無機鈣和有機鈣兩大類，無機鈣以氯化鈣、碳酸鈣等形式存在，在電脫鹽過程中可以隨水排出;而有機鈣是以環(huán)烷酸鈣、酚鈣等形式存在，常規(guī)提高電脫鹽效率的方法難以脫除這些有機鈣化合物，只能用一定的脫鈣方法進行脫除，常用的新技術如下：

2.1 高速電脫鹽技術

與傳統(tǒng)工藝相比，乳化液從油相直接進入強電場，大大提高油水分離速度，從而減少原油的停留時間，增大原油處理量。而且，進油方式的改變使油流不必在水相與水接觸，不會因為油流速度過大產生水返混問題。

2.2 脫鈣劑的添加使用

脫鈣劑根據作用一般分為三種：強酸、螯和劑及沉淀劑，作用機理為脫鈣劑與油相中的金屬鈣離子充分反應，生產的含鈣化合物溶于水中除去。脫鈣劑注入后原油中的鈣離子基本被脫除，并且僅對鈣離子有影響，降低電脫鹽罐的電流，有效降低能耗。2014年，四川石化使用的KR-2型脫鈣劑使電脫鹽罐電流降低50%，含鈣離子、鐵離子降低70%。

2.3 超聲波破乳技術

該技術能有效利用超聲效應，加快水滴的碰撞、聚集等，與其他方法相比，能降低破乳脫水溫度，同時又可以取消復雜的高壓電脫水設備，減少破乳劑用量，所以大大降低了加工成本。但是，超聲波破乳技術的使用條件難控制，如原油性質改變后需要調節(jié)聲強、超聲波頻率、輻射時間等以獲得高效的破乳率，因此該技術沒有大規(guī)模的應用到工業(yè)生產。

2.4 雙進油雙電場進油技術

如下圖2所示，因為雙電場的存在，油水乳狀液在電場內的上升速度降低，有利于破乳。中石油大港石化公司500萬t/a常減壓裝置，將兩級電脫鹽罐改造為雙進油雙電場，原油脫后含鹽小于3mg/L，達到控制指標。

2.5 交直流變壓器改為脈沖變壓器

通過靈活調節(jié)電壓幅值、工作頻率、占空比三個參數實現良好的脫鹽效果，彌補了傳統(tǒng)交直流電脫鹽適應性差、能耗高等問題。

2.6 纖維膜技術

該技術能耗低、效果穩(wěn)定、投資設備少、技改費用低等優(yōu)點，適合中小煉油廠使用。

3 結論及展望

①雙進油雙電場進油技術只需在原有電脫鹽罐的基礎上進行改造，投入較少，適合處理重質原油的廠家;②傳統(tǒng)的交直流變壓器改為脈沖變壓器能有效降低電脫鹽罐的能耗，且改造投入費用少，可在該公司原料預處理裝置的電脫鹽系統(tǒng)內進行技術改造;③電脫鹽新技術能有效提高脫鹽效果且降低能耗，考察各廠家脫金屬劑或脫鈣劑對類原油的作用效果，對比成本，找出脫鹽效果好的助劑在該公司的原料預處理裝置投入使用，并分析該助劑對脫鹽效果的影響。

參考文獻：

[1]陳偉軍，楊敬一，楊仁海，etal.含硫原油加工中常減壓蒸餾塔頂的防腐蝕研究[J].煉油技術與工程，2004，34（8）.

[2]牟志強.常減壓蒸餾裝置電脫鹽系統(tǒng)研究[J].中國化工貿易，2017（8）.

[3]李彤彤.Taskuduk中心處理站原油處理工藝優(yōu)化研究[D].青島：中國石油大學（華東），2012.

[4]宋艷偉，亓仁東，楊旭.加工劣質原油電脫鹽面臨的挑戰(zhàn)及對策[J].化工技術與開發(fā)，2012，41（10）：68-70.

[5]蔣定建，方曉玲，李飛，等.常減壓蒸餾裝置電脫鹽優(yōu)化操作及技術研究[J].現代化工，2017，37（5）：174-177.

[6]熊佐松.原油深度脫鹽技術的優(yōu)化研究[D].上海：華東理工大學，2014.

[7]李鋒.加工稠油對電脫鹽系統(tǒng)的影響與對策[D].蘭州：蘭州大學，2015.

[8]劉祖虎，孫云，蔣長勝.雙進油雙電場原油電脫鹽脫水技術及裝備[J].石油化工設備，2016，45（3）：1-5.

[9]劉祖虎，武英沖，孫云，等.原油電脫鹽脫水新技術研究和應用進展[J].煉油技術與工程，2016，46（8）：6-10.

[10]胡佳寧.高壓高頻脈沖電脫水實驗研究及機理分析[D].青島：中國石油大學，2011.

[11]鮑勝.纖維膜技術在原油預處理的應用研究[D].武漢：武漢工程大學，2016.

作者簡介：

楊惠宇（1989- ），女，山東東營人，研究生，主要從事石油煉制研究。