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      淺談脫鹽及電脫鹽技術(shù)的應用

      2021-09-10 22:19:08張佳民
      油氣·石油與天然氣科學 2021年2期

      張佳民

      摘 要:隨著石油資源的不斷開發(fā),目前原油不但組分復雜,原油中各種有害于加工過程的雜質(zhì)也十分復雜。原油電脫鹽脫水是煉油廠重要的原油預處理措施。減低原油脫后含鹽已成為減緩后續(xù)設(shè)備腐蝕、為催化裂化裝置提供優(yōu)質(zhì)原料的重要手段之一。通過電脫鹽技術(shù),實現(xiàn)深度脫鹽,保證了常壓蒸餾裝置和催化裂化裝置的高效、平穩(wěn)、長周期運行。

      關(guān)鍵詞:原油含鹽;設(shè)備腐蝕;常壓裝置;電脫鹽

      金屬在原油中的存在形態(tài)主要有兩類:一是油溶性的金屬化合物或有機鹽類;二是水溶性的堿金屬或堿土金屬鹽類。他們除少數(shù)以懸浮物結(jié)晶狀態(tài)存在于原油中外,主要溶解在水中并以乳化液的形態(tài)存在于原油中,原油中大約有90%的鈉鹽、10%的鈣鹽和鎂鹽是水溶性的。這些鹽和水的存在,不僅影響裝置的平穩(wěn)運行和能耗,而且還會給設(shè)備的腐蝕、產(chǎn)品質(zhì)量以及下游裝置的生產(chǎn)優(yōu)化帶來嚴重的危害。

      一、金屬鹽類在原油一次深加工過程影響

      1、設(shè)備腐蝕

      原油中的鹽水混合物是電解質(zhì),在運輸、加工中形成電化學腐蝕,同時在加熱到100℃以上后,水中的部分鹽會水解成HCL,HCL在有水存在的條件下生成鹽酸,造成塔頂部分管線的低溫腐蝕。當塔頂油氣中硫含量較高時,腐蝕會加劇。原油中的氯離子主要以MgCl?、CaCl?、NaCl等鹽類存在,MgCl?、CaCl?一般在200℃開始水解生成HCL;溫度在300℃時,NaCl也開始水解反應生成HCL。HCL溶于水中形成鹽酸,具有很強的腐蝕作用,造成常減壓裝置的初餾塔、常壓塔、減壓塔頂部系統(tǒng)的腐蝕。加工含硫原油時,含硫化合物分解會產(chǎn)生H?S,與金屬發(fā)生反應生成FeS,F(xiàn)eS附于金屬表面形成一種保護膜。當同時存在于HCL時,HCL與FeS反應破壞保護膜,反應生成的H?S會進一步腐蝕金屬,從而極大的加劇了設(shè)備的腐蝕。

      2、造成下游裝置催化劑中毒

      原油中的鈉、鎳、鐵等金屬雜質(zhì)經(jīng)過常減壓蒸餾后主要集中在渣油中,這些金屬雜質(zhì)隨著渣油進入下游加工裝置,會對下游裝置催化劑性能產(chǎn)生影響,如金屬鈉對催化裂化分子篩催化劑的晶格有破壞作用,鎳沉積在催化劑的載體上,促進非選擇性裂化反應,生成較多的氫和炭,鐵離子的鹽類會造成加氫催化劑床層壓降的升高。

      3、增加能耗

      原油中的水蒸發(fā)要消耗能量,以5.0Mt/a常壓蒸餾裝置為例,含水1%蒸發(fā)后帶至閃蒸塔頂所消耗的能量約為14000MJ/h,同時還要多耗循環(huán)水將蒸汽冷凝。

      4、影響常壓系統(tǒng)的平穩(wěn)操作

      原油中的水在換熱過程中,隨著溫度的升高會逐漸汽化,體積急劇增加,造成管路壓降增大,泵出口壓力升高,增加動力消耗,容易造成管路、換熱設(shè)備靜密封泄露,影響設(shè)備的長周期運行,同時大量的水被汽化后增加了塔的氣相負荷,造成塔頂壓力升高,嚴重時會造成沖塔事故。

      5、結(jié)垢和堵塞

      原油經(jīng)過換熱器、管式加熱爐等設(shè)備,溫度升高水分蒸發(fā),鹽類形成鹽垢沉積在管壁上和塔盤上,影響傳熱傳質(zhì)效果,嚴重時堵塞管道,增加管路壓降,降低塔板的分離效果,造成側(cè)線產(chǎn)品分離不佳,而在高溫部位會造成管路的結(jié)焦。

      6、影響產(chǎn)品質(zhì)量

      原油中的鹽類經(jīng)常減壓蒸餾后主要集中在重油餾分和渣油中,會降低瀝青的延度,增加焦炭的灰分。

      二、電脫鹽在原油一次加工過程的應用

      1、電脫鹽原理:

      原油電脫鹽是在原油中注入一定量的洗滌水,經(jīng)充分混合,溶解殘留在原有中的鹽類同時稀釋原有鹽水,形成新的乳化液。然后在破乳劑、高壓電場的作用下,破壞原油乳化狀態(tài)、使微小水滴逐步聚集成較大水滴,借重力從油中沉降分離,達到脫鹽脫水的目的。由于原油中的大多數(shù)鹽溶于水,這樣鹽類就會隨水一起脫掉,脫水的過程也就是脫鹽的過程。

      2、電脫鹽系統(tǒng)設(shè)備

      原油電脫鹽的主要設(shè)備是電脫鹽罐。電脫鹽的形式有臥式、立式和球形等。國內(nèi)外煉油廠一般都采用臥式。臥式電脫鹽主要由外殼、電極板及原油分配器等組成。實踐證明:電極板層數(shù)過多和間距過小,不僅脫鹽效果不好,而且容易短路跳閘,電耗率也高。在使用交流電或直流電的時候,應將電壓加在下層電極板上。這樣不僅在兩塊電極板之間形成一個強電場,而且在下層電極板與水面之間又可形成一個弱電場,這個弱電場能促進已在強電場中初聚結(jié)的水滴在向下沉降的過程中進一步聚結(jié)為更大的水滴,這對提高脫鹽效果是有重要作用的。

      3、電脫鹽的正常操作

      (1)電脫鹽日常操作維護與檢查:

      ①檢查脫鹽罐的界位、脫鹽罐的壓力、脫鹽溫度、混合壓差是否在工藝指標內(nèi),油水乳化情況以及設(shè)備、管線是否有泄露

      ②檢查電脫鹽送電情況,分析送電是否正常

      ③檢查注水情況是否正常,檢查脫鹽界位情況,儀表指示與現(xiàn)場是否一致

      ④檢查破乳劑的注入情況,檢查電脫鹽罐油水是否嚴重乳化

      ⑤檢查脫鹽各助劑容器的液位情況,以及各機泵的運行情況,出口壓力是否正常等

      (2)原油電脫鹽溫度的調(diào)整

      電脫鹽溫度時電脫鹽操作的重要控制參數(shù),他嚴重影響著電脫鹽的平穩(wěn)及原油的脫鹽效果,因此在日常操作中要加強控制。對電脫鹽溫度的調(diào)整應當緩慢進行,如進料溫度上升較快形成“突升”,那么電脫鹽罐下部的熱油密度變小,容易造成熱油置換電脫鹽罐上部重的冷油,形成“熱攪動”,因此對電脫鹽的溫度調(diào)整應慢調(diào)、穩(wěn)調(diào),以利于脫鹽的平穩(wěn)生產(chǎn)。

      (3)脫鹽罐三相電流出現(xiàn)較大差異的原因

      ①變壓器的本相輸出不正常②極板金屬絲斷頭,被油沖浮在電場區(qū)③極板吊掛絕緣變差④脫鹽罐內(nèi)三相中某相導線、電器或電極上掛有雜物⑤加工重質(zhì)原油,且原油入口分配不均

      (4)電流升高的原因

      電流升高高時操作中常遇到的問題,歸納其原因有兩種,一種是加工原油性質(zhì)變化所致,另一種是電器問題造成的。在操作中要結(jié)合生產(chǎn)實際,進行周密的分析,找出問題的關(guān)鍵所在,進而采取相應措施進行解決。

      三、結(jié)束語

      由于我國很多煉化設(shè)備當時不是按照目前原油的性質(zhì)設(shè)計的,這樣就使得我國石油煉化設(shè)備的腐蝕問題日趨嚴重,采取經(jīng)濟而有效的防腐措施已迫在眉睫。由于工藝管線設(shè)備所處的腐蝕環(huán)境可能相差較大,所以任何一種防腐措施都不能稱為解決腐蝕的萬能對策。只有將專業(yè)防腐蝕與防腐蝕綜合管理緊密結(jié)合形成一個完整的體系,并采取電脫鹽等優(yōu)化操作和綜合治理的防護技術(shù),才可能實現(xiàn)煉油設(shè)備的長周期運行。

      參考文獻

      1、張鳳華,張永生,婁世松,李飛。原油電脫鹽技術(shù)研究進展。精細石油化工進展,2011,12(9):51-54

      2、沈偉。電脫鹽裝置應對高含水原油加工的措施及建議。石油煉制與化工,2013,44(11):75-80

      中國石油呼和浩特石化公司(內(nèi)蒙古呼和浩特市)

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