原油中鹽含量的電導(dǎo)法測(cè)定

李高何，康永紅

（陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任有限公司永坪煉油廠，陜西延安 717208）

我國能源分布的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為“富煤、少油、貧氣”，而原油又是一種不可再生的能源，它主要是烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和烯烴等多種液態(tài)烴的混合物。原油經(jīng)過深加工能夠得到人們?nèi)粘Ｉ钪行枰钠汀⒉裼秃蜐櫥偷?，因此充分了解原油深加工過程中的影響因素對(duì)原油的充分利用起到至關(guān)重要的作用，其中原油中鹽含量就是一個(gè)重要指標(biāo)。而各種原油中鹽的存在形式主要以NaCl、MgCl2和CaCl2等氯化物的形式存在[1-5]，這些氯化物在原油加工過程中會(huì)影響加熱爐的效率和換熱效果，堵塞管路；氯鹽水解產(chǎn)生氯化氫，腐蝕設(shè)備；鹽大多殘留在渣油和重餾分中，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此鹽含量的準(zhǔn)確測(cè)定對(duì)最終的產(chǎn)品質(zhì)量有重要的影響。目前國內(nèi)測(cè)定原油中鹽含量的方法主要有電位滴定法、電量法和電導(dǎo)法，本文結(jié)合國標(biāo)和煉油廠的實(shí)際情況提出用電導(dǎo)法來測(cè)定原油中鹽的含量。電導(dǎo)法的主要原理是利用原油的電導(dǎo)值與原油中鹽含量存在一定的比例關(guān)系，利用相關(guān)曲線得到鹽的含量。

1 原油含鹽電量法和電導(dǎo)法的比較

1.1 電量法和電導(dǎo)法的原理

電量法測(cè)定原油中鹽含量的原理如圖1所示，電量法測(cè)定鹽含量是根據(jù)法拉第定律，利用電解液中銀離子消耗的電量從而得到原油中鹽的含量，本原理利用的電解液為含有銀離子的醋酸電解液，利用陰離子與氯離子能夠發(fā)生反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的。

圖1 電量法原理

電導(dǎo)法測(cè)定原油中鹽含量主要是依據(jù)是隨著原油中電解質(zhì)濃度的不同，溶液的導(dǎo)電程度也不同，利用電導(dǎo)率來測(cè)定電解質(zhì)中金屬離子的濃度，從而推算出原油中鹽的含量。

1.2 電導(dǎo)法和電量法的測(cè)定性能比較

電導(dǎo)法和電量法的測(cè)定性能比較如表1所示，從表1可以看出，電導(dǎo)法的操作最簡(jiǎn)單，用時(shí)是電量法的1/4，能快速地向裝置反饋脫鹽的效果，使用的直餾汽油為自產(chǎn)，成本小。電量法不僅分析耗時(shí)長，在實(shí)際的操作中，還需要消耗大量的醋酸電解液、石腦油等溶劑，以及含有數(shù)控注射器、六通閥等運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行成本較高，并需要專業(yè)的維護(hù)人員進(jìn)行定期維護(hù)，維護(hù)成本很高。因此，結(jié)合實(shí)際情況，原油中鹽含量測(cè)定過程選用了電導(dǎo)法。

表1 電導(dǎo)法和電量法的測(cè)定性能比較

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 電導(dǎo)法的測(cè)定步驟

電導(dǎo)法測(cè)定原油中鹽含量的步驟如圖2所示。首先打開電源開關(guān)，使電導(dǎo)率儀預(yù)熱15min；然后進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)，100mL錐形燒加入約20mL直餾汽油潤洗，傾倒出潤洗液，然后向錐形瓶里加入25mL直餾汽油，加25mL無水乙醇，再將錐形燒瓶置于電磁攪拌器上攪拌2min，然后在預(yù)熱好的電導(dǎo)率儀上測(cè)試空白值；其次進(jìn)行原油實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確稱取混合均勻（若凝固需要加熱融化）的原油試樣（5.0±0.1）g于清潔、干燥的100mL錐形燒中。加直餾汽油25mL，將錐形燒瓶置于電磁攪拌器上攪拌2min；待試樣混合均勻后，再準(zhǔn)確加入無水乙醇25mL，并繼續(xù)攪拌2min；最后停止攪拌，立即將電極插入溶液中，測(cè)定溶液電導(dǎo)值。

圖2 電導(dǎo)法測(cè)定步驟

2.2 實(shí)驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)處理

（1）配制標(biāo)準(zhǔn)氯鹽溶液：模擬原油中鹽的種類及組成：稱取3.4664g氯化鈉，0.6666g氯化鈣，0.3310g氯化鎂于50mL燒杯中，用蒸餾水溶解后并轉(zhuǎn)移、定容至1 000mL容量瓶中，此溶液含氯鹽4.444mg/mL。

（2）制備無鹽原油：稱取脫后原油100g于500mL燒杯中，用300mL汽油將原油洗入1 000mL的分液漏斗中，加入5mL丙酮和加熱沸騰稍冷的200mL蒸餾水，用力搖10min，靜置分層濾去底部的水層，根據(jù)氯離子與銀離子反應(yīng)產(chǎn)生白色氯化銀沉淀的現(xiàn)象，用硝酸銀溶液檢驗(yàn)水層直至不產(chǎn)生沉淀為止，此時(shí)，得到不含鹽的原油。

（3）收集數(shù)據(jù)：25mL直餾汽油和25mL無水乙醇混合均勻測(cè)得溶液電導(dǎo)值為空白值；稱取處理好的無鹽原油15.8g于100mL錐形瓶中，攪拌2min；再加10mL直餾汽油和25mL無水乙醇，再攪拌2min，待溶液溶解均勻后測(cè)量電導(dǎo)值，以后每次加入標(biāo)鹽2μL，攪拌均勻后測(cè)電導(dǎo)值，記錄多組數(shù)據(jù)。

（4）繪制工作曲線：收集的多組數(shù)據(jù)所測(cè)的電導(dǎo)值減去空白值為縱坐標(biāo)，并以相應(yīng)的氯鹽為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線。本實(shí)驗(yàn)室在2020年9月制作的原油含鹽——電導(dǎo)值的工作曲線圖如圖3所示。

圖3 原油含鹽——電導(dǎo)值的工作曲線

2.3 日常檢測(cè)過程的優(yōu)化

1#原油標(biāo)準(zhǔn)工作曲線投入生產(chǎn)使用后，隨機(jī)抽取了2020年11月的本廠一常壓和二常壓脫后原油含鹽數(shù)據(jù)，繪制脫后原油含鹽的數(shù)據(jù)折線圖如圖4所示。

圖4 常壓脫后原油含鹽折線圖

由圖4可知，雖然電導(dǎo)法測(cè)定原油脫后含鹽量小于等于3mg/L，但是等于3mg/L數(shù)值也有，可見電導(dǎo)法測(cè)定有一定的局限性。因此，優(yōu)化檢測(cè)過程是積極的嘗試和實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)，為此，總結(jié)了影響實(shí)驗(yàn)過程或結(jié)果的注意事項(xiàng)，為數(shù)據(jù)的可靠性奠定了基礎(chǔ)，也為降低設(shè)備的腐蝕性提供數(shù)字依據(jù)。優(yōu)化措施如下：①多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)添加劑無水乙醇、直餾汽油批次質(zhì)量對(duì)測(cè)定結(jié)果有很大影響，主要影響空白實(shí)驗(yàn)，間接影響測(cè)量結(jié)果，為此，要求空白值，要求每次空白值小于0.3mg/L，否則更換其中任何一種添加溶劑直至滿足要求；②直餾汽油存放時(shí)間過長或過濾不當(dāng)，出現(xiàn)顏色變黃或有雜質(zhì)時(shí)，禁止使用，目前，規(guī)定使用的直餾汽油不超過24h；③原油含鹽——電導(dǎo)值的工作曲線對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響至關(guān)重要，因此，在原油供料發(fā)生重大變化、更換不同常數(shù)電極、更換電導(dǎo)儀、數(shù)據(jù)波動(dòng)異常的情況下，都應(yīng)重新制作曲線；④化驗(yàn)員要嚴(yán)格按照的操作步驟操作，例如，原油加熱后的充分溶解、稱量的過程規(guī)范，盡可能減小人為誤差。

3 結(jié)論

1）通過電導(dǎo)法和電量法對(duì)原油中鹽含量測(cè)定性能的對(duì)比，根據(jù)實(shí)際情況，認(rèn)為電導(dǎo)法更加適合我廠原油中鹽含量的測(cè)定。

2）本研究通過利用電導(dǎo)法對(duì)我廠原油中鹽含量的測(cè)定，為后期設(shè)備的腐蝕及管道的堵塞提供了理論指導(dǎo)意見。

3）電導(dǎo)法在測(cè)定過程中有一定的局限性，但是通過一定的優(yōu)化措施滿足了生產(chǎn)過程的需求。