智能電源在國內(nèi)加工高酸原油中的應(yīng)用

程 剛，鄭盟主，李 泓

(長江(揚中)電脫鹽設(shè)備有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212200;2.遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001)

隨著原油的日趨劣質(zhì)化，越來越多的煉油廠開始加工高酸原油。該類原油具有密度大、黏度大、酸值高和殘?zhí)扛叩忍攸c，其中的環(huán)烷酸及其鹽類和重質(zhì)組分等在高壓電場的電脫鹽脫水過程中容易發(fā)生乳化[1－2]，造成采用傳統(tǒng)電源電脫鹽設(shè)備的運行電流升高、操作不便，脫鹽后原油的含水量和含鹽較高。

傳統(tǒng)電源通常指的是工作頻率為50 Hz、輸出為正弦波交流或經(jīng)整流后的直流高壓，其變壓器是一種在初級線圈中串聯(lián)了電抗器線圈、次級線圈產(chǎn)生的高壓采用檔位輸出的100%全阻抗變壓器。該類電源在輸出端電流較大時會產(chǎn)生很大的電能損耗;采用檔位調(diào)節(jié)輸出高壓，難以準確地調(diào)節(jié)到工藝所要求的電壓;工作頻率為一固定值，無法根據(jù)油水乳液的需要調(diào)節(jié)振蕩頻率。還有遇突發(fā)事故的反應(yīng)差，事故不能得到及時處理;輸出波形單一且無法調(diào)節(jié);不能適應(yīng)油水乳液分散、混合、聚結(jié)與沉降的動態(tài)處理過程等缺點[3]。

為克服上述缺點，出現(xiàn)了智能調(diào)壓雙極性型、變頻單向脈沖型和變頻矩形波脈沖型智能電源[4－5]。該文旨在歸納智能電源在國內(nèi)煉油廠加工高酸原油及其處理乳化層中典型應(yīng)用。

1 高酸原油及其乳化層中的應(yīng)用

智能電源的主要功能是為電極板提供高電壓，在兩電極板間產(chǎn)生高壓靜電為油水分離提供外在驅(qū)動力。

1.1 智能調(diào)壓雙極性型智能電源

采用傳統(tǒng)電源的兩級交流電脫鹽工藝加工魯寧管輸劣質(zhì)高酸重質(zhì)原油，變壓器長期處于短路額定電流狀態(tài)運行，不僅能耗大，而且不能建立有效的高壓電場，導(dǎo)致脫鹽后原油含鹽較高，對后續(xù)裝置的腐蝕造成了嚴重影響。

為滿足實際生產(chǎn)需求，對該電脫鹽工藝先后進行了兩次適應(yīng)性改造。第一次改造是在原來兩級交流電脫鹽工藝的基礎(chǔ)上增加一級智能調(diào)壓雙極性智能電源供電的電脫鹽罐，其余兩級不變。分別作為第二、三級電脫鹽工藝。第二次改造是將第二、三級電脫鹽罐的電源由傳統(tǒng)電源改為智能調(diào)壓雙極性電源。

第一次和第二次改造后，脫鹽后原油中鹽的質(zhì)量濃度由14.8 mg/L分別降至5.6 mg/L和2.1 mg/L;加工每噸原油的電耗由1.20 kW·h分別降至0.70 kW·h和0.36 kW·h。

1.2 變頻單向脈沖型智能電源

采用變頻單向脈沖型智能電源的兩級電脫鹽技術(shù)處理酸值為 0.35 ～1.1 mgKOH/g、密度為0.86 ～0.89 g/cm3劣質(zhì)高酸重油。

最優(yōu)操作工藝參數(shù)下電脫鹽設(shè)備的運行效果見表1。從表1可知，脫鹽后原油中鹽的質(zhì)量濃度和水的質(zhì)量分數(shù)的平均值分別為4.38 mg/L和0.26%。

表1 電脫鹽設(shè)備的運行效果Table1 Operating results of desalting equiment

1.3 變頻矩形波脈沖型智能電源

采用變頻單向脈沖型智能電源的兩級電脫鹽技術(shù)處理酸值為 2.57 ～2.91 mgKOH/g、密度為0.93～0.97 g/cm3的渤海灣劣質(zhì)高酸重油。在加工過程中發(fā)現(xiàn)，這類原油容易形成乳化層，且油水界面膜強度大難以破裂，導(dǎo)致運行電流增大，極板間不能建立有效的高壓電場，導(dǎo)致脫鹽后原油的含水和含鹽偏高。

采用常規(guī)的破乳方式(如升高溫度和加入破乳劑等)未能將乳化層消除，為此對該電脫鹽裝置進行了消除乳化層的適應(yīng)性改造，即在電脫鹽罐的油水乳化層部位增加兩層水平格柵型金屬電極板，并與變頻脈沖矩形波交流電源連接，由此組合形成的變頻脈沖電脫鹽技術(shù)來處理該乳化層。

裝置在最優(yōu)工藝條件下運行，其脫鹽后原油中鹽的質(zhì)量濃度見表2，電源變壓器的運行參數(shù)見表3和4。從表2可以看出，改造后脫鹽原油中鹽的質(zhì)量分數(shù)下降了30.6% ～71.7%。從表3～4可以看出，改造后一級電脫鹽罐工作頻率變壓器一次電流平均下降了2.9 A，輸出電壓由改造前的25 kV下降至20 kV，3臺變壓器運行功率合計下降78.3 kW。二級電脫鹽罐在輸出電壓檔位不變的情況下，一次電流平均下降了0.6 A，3臺變壓器功率合計下降16.5 kW?？鄢齼膳_高頻變壓器運行功率9.2 kW，每小時可節(jié)電85.6 kW·h(約占原電脫系統(tǒng)電耗的20%)，年運行時間按8400 h，電價按0.6 RMB ￥ /(kW·h)計算，每年可節(jié)約電力成本約43×104RMB￥。

表2 改造前后脫鹽后原油中鹽的質(zhì)量濃度Table2 Salt mass concentration of treated crude oils before and after transformation

表3 改造前后電脫鹽設(shè)備的變壓器運行參數(shù)Table3 Operating parameters of transformers before and after transformation

表4 變頻脈沖電源的變壓器運行參數(shù)Table4 Operating parameters of high－frequency voltage transformer

2 總結(jié)

與傳統(tǒng)電源相比，采用智能雙極性型電源進行高酸原油的電場處理，脫鹽后原油中鹽的質(zhì)量濃度由14.8 mg/L降至2.1 mg/L，加工原油的電耗從1.20 kW·h/t降至 0.36 kW·h/t;采用變頻單向脈沖型智能電源電脫鹽工藝處理高酸原油，脫鹽后原油中水的質(zhì)量分數(shù)和鹽的質(zhì)量濃度分別為 0.26%和 4.38 mg/L。

采用變頻脈沖矩形波智能電源處理高酸原油形成的乳化層，與未增加該設(shè)備前相比，脫鹽后原油中鹽的質(zhì)量分數(shù)下降了30.67% ～71.7%，每年可節(jié)約電力成本約43×104RMB￥。

[1]滕天燦.高酸原油脫酸工藝研究進展[J].淮陰工學院學報，2009，18(3):77－80.

[2]師麗娟，沈本賢，王恭群，等.北疆高酸原油直餾餾分脫酸前后油－水界面性質(zhì)的比較[J].華東理工大學大學學報(自然科學版)，2009，35(2):192－196.

[3]劉建春，楊衛(wèi)國，于躍，等.智能響應(yīng)電脫鹽脫水設(shè)備專用電源[P].中國，CN201553711U.2010－08－18.

[4]趙忠杰，張忠良，王鳳巢，等.高頻脈沖原油電脫水裝置[P].中國，ZL01114971X.2004－10－20.

[5]?？“?，趙磊，劉倩倩.矩形波交流原油脫水電源[P].中國，CN101540557A.2009－09－23.