煉廠電脫鹽破乳劑的研究

丁秋煒，李庚，王松，黃占凱

（中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院，天津 300131）

電脫鹽是原油加工的第一道工序，也稱原油預(yù)處理，它不僅能將原油中所含的水分、機(jī)械雜質(zhì)脫除，還能將鈉、鈣、鎂、鐵、鎳、釩等有害金屬元素脫除，為常減壓蒸餾裝置提供符合要求的凈化原油。為提高電脫鹽效率，需要在電脫鹽時(shí)加入破乳劑，有些原油還需加入脫鈣劑[1]。使用不同的破乳劑對(duì)原油脫金屬效果有很大的影響，為了提高破乳劑的應(yīng)用性能以及破乳劑與脫鈣劑的配伍性，即開(kāi)展了煉廠電脫鹽破乳劑的研究工作。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑

系列原油破乳劑，化學(xué)純，西安萬(wàn)德能源化學(xué)股份有限公司；原油脫鈣劑，化學(xué)純，自制；無(wú)水乙醇，分析純，天津市化學(xué)試劑三廠；甲醇、石油醚、異丙醇、二甲苯，分析純，天津風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；去離子水，自制。

1.2 主要儀器

OCA視頻接觸角測(cè)量?jī)x；電熱恒溫水浴鍋；DPY-2B破乳劑及電脫水性能測(cè)試儀；PRODIGY動(dòng)感耦合等離子體發(fā)射光譜儀；磁力攪拌機(jī)；馬弗爐；比色管；分析天平。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

先應(yīng)用界面張力法考察了多種原油破乳劑的性能，在此基礎(chǔ)之上分別通過(guò)瓶試法及模擬電脫鹽實(shí)驗(yàn)，考察了幾種性能較好的破乳劑與脫鈣劑配套使用的效果。

1.3.1 界面張力法

由于原油中膠質(zhì)瀝青質(zhì)、石蠟等天然乳化劑和驅(qū)油表面活性劑的存在，降低了油水的界面張力，使形成的原油乳狀液更加穩(wěn)定。脫水脫鹽效果好的破乳劑加入原油乳狀液后其相應(yīng)的油水界面張力比不加破乳劑的原油乳狀液油水界面張力低，而脫水脫鹽效果差的破乳劑加入原油乳狀液后，其相應(yīng)的油水界面張力高[2]。因此，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定原油乳狀液的油水界面張力與加入破乳劑后的原油乳狀液的油水界面張力，來(lái)研究破乳劑與脫鈣劑的配伍性。

1.3.2 瓶試法

在原油乳狀液中加入一定量的原油破乳劑、脫鈣劑，充分混合，恒溫靜置沉降出水，記錄不同時(shí)間脫出水量，觀察脫出的污水顏色及油水界面狀況，測(cè)定凈化油含水率及污水含油量（污水中油的質(zhì)量濃度），以此檢驗(yàn)原油破乳劑及脫鈣劑配套使用的性能[3]。

1.3.3 模擬電脫鹽實(shí)驗(yàn)

將原油與水在一定強(qiáng)度下攪拌混合，加入破乳劑、脫鈣劑，在一定溫度、電場(chǎng)條件下對(duì)原油進(jìn)行破乳脫水，根據(jù)脫金屬率、脫水率評(píng)價(jià)破乳劑、脫鈣劑的脫水脫鹽效果。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 通過(guò)界面張力法考察原油破乳劑的性能

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)懸滴法來(lái)測(cè)定油相與水相之間的界面張力，并以此來(lái)初步判斷8種原油破乳劑的性能。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，油相中的原油破乳劑加入量為2.0×10-3%，與煉廠電脫鹽裝置實(shí)際用量大體相同，實(shí)驗(yàn)儀器為OCA視頻接觸角測(cè)量?jī)x，實(shí)驗(yàn)溫度為30℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為1h。結(jié)果及數(shù)據(jù)處理見(jiàn)表1及圖1。

表1 加入不同破乳劑后油水相界面張力隨時(shí)間的變化情況

從表1的數(shù)據(jù)可以看出，在加入破乳劑的情況下，初始油水界面張力在30mN/m左右，1h穩(wěn)定后的最終界面張力值在20mN/m左右，明顯低于未加破乳劑的情況。

圖1 加入不同破乳劑后油水相界面張力隨時(shí)間的變化情況

從圖1可以看出，未加入破乳劑時(shí)的界面張力變化情況，其數(shù)值很高，而加入破乳劑后，油水界面張力值明顯降低，這是因?yàn)槠迫閯┰谟退缑姘l(fā)生了頂替作用，即將天然成膜物質(zhì)如瀝青質(zhì)等頂替出來(lái)并組建新的混合界面膜，破乳劑具有比瀝青質(zhì)等天然乳化劑強(qiáng)得多的表面活性，導(dǎo)致油水界面張力值會(huì)下降[4]。

圖1中8種破乳劑的油水界面張力曲線，數(shù)值越低的，表明該種破乳劑表面活性越強(qiáng)，因此選擇界面張力值較低的破乳劑 A、B、D、E、F、G、H 作為優(yōu)選破乳劑進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。

2.2 通過(guò)瓶試法考察破乳劑的脫水性能

本實(shí)驗(yàn)按照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5281-2000《原油破乳劑使用性能檢測(cè)方法（瓶試法）》進(jìn)行。分別在100mL的比色管中加入50mL原油和10mL去離子水（水樣中加入0.02%脫鈣劑），往水浴恒溫槽中加入適量的水并通電升溫，水浴溫度達(dá)要求值（一般為80℃）時(shí)，把裝有原油的量筒放進(jìn)恒溫水槽中恒溫15min后取出，分別往各油樣加入2.0×10-3%上述優(yōu)選出來(lái)的破乳劑，用手搖勻，放進(jìn)恒溫水槽中，分別觀察記錄脫水情況。脫水實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 破乳劑與脫鈣劑復(fù)配使用后的分水效果

從表2的數(shù)據(jù)可以看出，在與脫鈣劑復(fù)配使用的情況下，破乳劑D、E的最終脫水量分別為7.5mL、6.8mL，未達(dá)到 9mL，且界面狀況不齊，破乳劑E水相清潔度還不透明。而破乳劑B、F、G、H的最終脫水量均能達(dá)到9mL，且界面狀況、水相清潔度亦達(dá)標(biāo)，可作為優(yōu)選破乳劑進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。

2.3 通過(guò)實(shí)驗(yàn)考察破乳劑的脫水脫鹽效果

稱取40g(50mL)原油預(yù)熱至80℃，將脫鈣劑、破乳劑（加入量為20mg/L）和水按一定的劑鈣比（脫鈣劑加入量為200mg/L，劑鈣比大約為1：1）和注水率（注入水3mL，與原油體積比為6%）配成水溶液，然后把注水溶液與原油在磁力攪拌機(jī)上攪拌混合（轉(zhuǎn)速調(diào)到最大，2500r/m），時(shí)間5min。將混合后的油水混合物倒入柱形不銹鋼脫鹽罐。將脫鹽罐置入DPY-2B型破乳劑及電脫水性能測(cè)試儀，在溫度120～125℃、電場(chǎng)強(qiáng)度200V/cm條件下進(jìn)行兩次靜置脫水后（一脫25min，二脫15min，二脫注入水量與一脫相同，但不加藥劑），分別取脫鈣前后油樣，分析鈣含量。

原油中鈣含量的分析方法參見(jiàn)《石油化工分析方法》中的124-90法，用干法灰化進(jìn)行預(yù)處理，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定。結(jié)果及數(shù)據(jù)處理見(jiàn)表3。

從表3的數(shù)據(jù)可以看出，破乳劑B、F、G、H與脫鈣劑復(fù)配使用后，脫后原油金屬鈣含量均低于煉廠要求的100mg/L，而脫出水量在5mL左右，脫水率在80%以上。因此，破乳劑B、F、G、H可以作為自制脫鈣劑的配套破乳劑產(chǎn)品。

表3 破乳劑與脫鈣劑復(fù)配使用后對(duì)脫后金屬含量的影響

3 結(jié)論

原油脫鈣劑脫金屬效果的好壞很大程度上取決于油水分離情況，油水分離的情況又取決于原油破乳劑的性能以及加入量，在破乳劑的加入量一定的條件下，破乳劑脫水脫鹽的效果越好，脫鈣劑的脫金屬性能越能得到保證。

從上述角度出發(fā)，本實(shí)驗(yàn)分別通過(guò)界面張力法、瓶試法以及模擬電脫鹽評(píng)價(jià)考察了多種破乳劑的使用性能，并最終優(yōu)選出了適合與脫鈣劑配套使用的破乳劑產(chǎn)品。

［1］張廣林,龔旭輝.煉油助劑[M].北京：中國(guó)石化出版社,2005.

［2］張廣林,王國(guó)良.煉油助劑應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：中國(guó)石化出版社,2003.

［3］SY/T 5281-2000,原油破乳劑使用性能檢測(cè)方法（瓶試法）[S].

［4］賈鵬林,婁世松,楚春麗.原油電脫鹽脫水技術(shù)[M].北京：中國(guó)石化出版社,2010.