雙進(jìn)油雙電場電脫鹽脫水技術(shù)及其在大港石化的應(yīng)用

陶 雪，劉明沖，韓 晶，李綱綱

(中國石油大港石化分公司，天津 300280)

雙進(jìn)油雙電場電脫鹽脫水技術(shù)及其在大港石化的應(yīng)用

陶 雪，劉明沖，韓 晶，李綱綱

(中國石油大港石化分公司，天津 300280)

中國石油大港石化分公司5.0 Mta電脫鹽裝置原采用高速電脫鹽技術(shù)和交直流電脫鹽技術(shù)，投運(yùn)之后脫后鹽含量、水含量均不合格。采用雙進(jìn)油雙電場技術(shù)進(jìn)行改造后，脫后原油鹽(NaCl)含量(質(zhì)量濃度)小于3 mgL、水質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.2%，合格率為100%；脫后排水油含量(質(zhì)量濃度)小于150 mgL，合格率為95%～100%；在脫鈣劑注入量為25～35 μgg時(shí)，脫后原油鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10 μgg。

雙進(jìn)油 雙電場 電脫鹽 電脫水

中國石油大港石化分公司常減壓蒸餾裝置設(shè)計(jì)加工能力為5.0 Mta(操作彈性60%～120%)，主要加工混合原油，該原油密度(20 ℃)為910 kgm3，最大鹽(NaCl)含量(質(zhì)量濃度)為110 mgL。原裝置設(shè)有兩級電脫鹽裝置，其中一級電脫鹽采用Φ 3 600 mm×20 000 mm高速電脫鹽罐，二級電脫鹽采用兩臺Φ 3 800 mm×20 000 mm交直流電脫鹽罐并聯(lián)。原電脫鹽設(shè)備自2011年4月投運(yùn)以來，原油脫后含鹽、含水量一直偏高，由于鹽類的存在會造成結(jié)垢、腐蝕和催化劑中毒[1]，嚴(yán)重影響了常減壓蒸餾及后續(xù)裝置的正常運(yùn)行。2012年5月采用江蘇金門能源裝備有限公司與華東理工大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的雙進(jìn)油雙電場技術(shù)對電脫鹽系統(tǒng)進(jìn)行改造，新上兩臺雙進(jìn)油雙電場電脫鹽罐，經(jīng)過近4年的運(yùn)行，雙進(jìn)油雙電場電脫鹽裝置運(yùn)行平穩(wěn)，原油脫后鹽含量、水含量等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。本文主要介紹中國石油大港石化分公司5.0 Mta電脫鹽裝置采用雙進(jìn)油雙電場電脫鹽脫水技術(shù)改造后的效果。

1 雙進(jìn)油雙電場電脫鹽技術(shù)及設(shè)備

雙進(jìn)油雙電場電脫鹽裝置結(jié)構(gòu)示意見圖1。雙進(jìn)油雙電場技術(shù)除了在罐中心線處布置一個(gè)強(qiáng)電場(下部電場)外，還在電脫鹽罐上部原來未曾利用的空間布置了另一個(gè)強(qiáng)電場，上部電場和下部電場分別采用獨(dú)立的電源供電和相對獨(dú)立的管路進(jìn)油。每一個(gè)上部電場單元設(shè)置了半密閉水盤，電極板布置在半密閉的水盤內(nèi)，使上部電場和下部電場的油流、水流相對獨(dú)立運(yùn)行。下部電場處理后的凈化油經(jīng)過水盤之間以及水盤與罐壁之間的通道向上浮升，不會進(jìn)入上部電場；上部電場分離出的水流，經(jīng)過水盤底部的落水管直接進(jìn)入罐底部凈水層，與下部電場分離出的水一同排出罐外，而不會與下部電場處理后的凈化油返混而污染凈化油；上部電場處理后的凈化油向上浮升與下部電場處理后的凈化油一起經(jīng)罐頂部出油集合管排出罐外，去后續(xù)處理單元[2]。主管路原油在注水、注劑之后，經(jīng)靜態(tài)混合器和混合閥充分混合，分兩路分別對上部電場和下部電場供油，且在上部電場進(jìn)油支管設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥，在下部電場進(jìn)油支管設(shè)置流量計(jì)，構(gòu)成流量調(diào)節(jié)和控制回路[3]?？紤]到原油中泥沙等機(jī)械雜質(zhì)的沉積，上部電場半密閉水盤底面設(shè)置成斜板狀，泥沙和機(jī)械雜質(zhì)可以隨沉降在水盤底部的含鹽污水自動經(jīng)落水管排到電脫鹽罐底部。另在水盤底部布置反沖洗水管(見圖2)，實(shí)現(xiàn)上部水盤在線反沖洗，避免上部電場水盤出現(xiàn)泥沙沉積[4]。這樣的設(shè)計(jì)相當(dāng)于在一個(gè)電脫鹽罐內(nèi)并聯(lián)布置了兩套電脫鹽設(shè)備，兩套設(shè)備共用一個(gè)罐體、一個(gè)排水管、一個(gè)出油集合管，其余相對獨(dú)立，大大降低了強(qiáng)電場內(nèi)原油乳化液的上升速度，為實(shí)現(xiàn)油水良好分離創(chuàng)造必要條件[5]。

圖1 雙進(jìn)油雙電場電脫鹽裝置結(jié)構(gòu)示意

圖2 半密閉水盤結(jié)構(gòu)示意

2 電脫鹽裝置改造

2.1 電脫鹽裝置參數(shù)

改造前一、二級電脫鹽罐分別采用高速電脫鹽技術(shù)和交直流電脫鹽技術(shù)，高速電脫鹽罐尺寸為Φ 3 600 mm×20 000 mm，在電脫鹽罐中心線上安裝4層水平電極板，在4層與3層、3層與2層電極板之間安裝進(jìn)油噴頭，向強(qiáng)電場內(nèi)噴射原油。高速電脫鹽罐配備1臺200 kV 100%阻抗交直流電脫鹽專用防爆變壓器。交直流電脫鹽罐尺寸為 Φ 3 800 mm×20 000 mm，2臺交直流電脫鹽罐并聯(lián)運(yùn)行進(jìn)行二級電脫鹽，在交直流電脫鹽罐中心線處安裝一系列正、負(fù)相間的垂直電極板。每臺交直流電脫鹽罐配備2臺125 kV 100%阻抗交直流電脫鹽專用防爆變壓器。

改造后的電脫鹽罐采用雙進(jìn)油雙電場技術(shù)，罐體尺寸為Φ 5 600 mm×30 000 mm，設(shè)計(jì)溫度為170 ℃，設(shè)計(jì)壓力為2.0 MPa，罐內(nèi)電場分上部電場和下部電場，上部電場結(jié)構(gòu)為2層水平電極板+半密閉水盤，下部電場結(jié)構(gòu)為2層水平電極板。配備2臺160 kV 100%阻抗交流電脫鹽專用防爆變壓器作下部電場電源，配備1臺250 kV 100%阻抗交流電脫鹽專用防爆變壓器作上部電場電源。靜態(tài)混合器和混合閥規(guī)格為DN350 PN25。

2.2 改造后的工藝流程

改造后的工藝流程示意見圖3。采用雙進(jìn)油雙電場技術(shù)，原油注水、注破乳劑、注脫鈣劑后經(jīng)靜態(tài)混合器和混合閥充分混合，分為兩路，一路經(jīng)下部進(jìn)油管道從罐底進(jìn)入一級電脫鹽罐，經(jīng)下部電場進(jìn)行脫鹽脫水，一路經(jīng)上部進(jìn)油管道從罐側(cè)面進(jìn)入一級電脫鹽罐，經(jīng)上部電場進(jìn)油脫鹽脫水。與常規(guī)電脫鹽工藝不同點(diǎn)在于：①原油乳化液經(jīng)混合后，分為兩路進(jìn)入電脫鹽罐，分別去上部電場和下部電場進(jìn)行脫鹽脫水；②罐頂設(shè)置3臺變壓器，其中2臺為下部電場供電，一臺為上部電場供電；③罐頂設(shè)置有半密閉水盤反沖洗設(shè)施。

圖3 改造后雙進(jìn)油雙電場電脫鹽流程示意

2.3 原油性質(zhì)

雙進(jìn)油雙電場電脫鹽系統(tǒng)加工原油的主要性質(zhì)見表1。

表1 原油的主要性質(zhì)

2.4 操作參數(shù)

雙進(jìn)油雙電場電脫鹽系統(tǒng)操作參數(shù)見表2。

2.5 指標(biāo)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

電脫鹽裝置所涉及指標(biāo)主要有原油鹽含量、原油水含量、水中油含量、原油鈣含量。采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SYT 0536—2008《原油鹽含量的測定電量法》測定原油鹽含量，原油脫后鹽含量的標(biāo)準(zhǔn)為不大于3 mgL；采用國家標(biāo)準(zhǔn)GBT 8929—2006《原油水含量的測定蒸餾法》測定原油水含量，原油脫后水含量(w)的標(biāo)準(zhǔn)為不大于0.2%；采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

表2 雙進(jìn)油雙電場電脫鹽系統(tǒng)操作參數(shù)

HJ 637—2012《水質(zhì)石油類和動植物油類的測定紅外分光光度法》測定水中油含量，脫后排水油含量為不大于150 mgL；采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SNT 3187—2012《原油中鈉、鎂、鋁、硅、鈣、釩、鐵、鎳、銅、鉛、砷的測定波長色散X射線熒光光譜法》測定原油鈣含量。

3 改造后運(yùn)行效果分析

3.1 原油脫鹽效果分析

改造后，標(biāo)定期間，每6 h進(jìn)行原油脫后鹽含量分析。雙進(jìn)油雙電場電脫鹽系統(tǒng)脫鹽效果見圖4。由圖4可見：雙進(jìn)油雙電場電脫鹽系統(tǒng)所加工原油的鹽(NaCl)含量在25～90 mgL之間波動，經(jīng)一級電脫鹽后，鹽(NaCl)含量降至20 mgL以下，在原油鹽含量不高的條件下，經(jīng)一級電脫鹽后鹽(NaCl)含量甚至可降至10 mgL以下；再經(jīng)二級電脫鹽，原油脫后鹽(NaCl)含量降至3 mgL以下，合格率100%。相比改造前原油脫后鹽含量、水含量超標(biāo)情況嚴(yán)重、脫后鹽含量合格率僅61.81%的情況，采用雙進(jìn)油雙電場技術(shù)，脫鹽性能顯著提升。

圖4 雙進(jìn)油雙電場電脫鹽系統(tǒng)脫鹽效果■—脫前原油； —一級脫后原油；▲—二級脫后原油； ●—脫后原油鹽含量指標(biāo)

3.2 原油脫水效果分析

改造后，標(biāo)定期間，每6 h進(jìn)行原油脫后水含量分析。雙進(jìn)油雙電場電脫鹽系統(tǒng)脫水效果見圖5。由圖5可見，雙進(jìn)油雙電場電脫鹽系統(tǒng)所加工原油的水含量為0.25%～0.60%，經(jīng)兩級電脫鹽脫水后，原油水含量均降至0.2%以下，合格率為100%。

圖5 雙進(jìn)油雙電場電脫鹽系統(tǒng)脫水效果■—脫前原油； ●—一級脫后原油；—二級脫后原油； ▲—脫后水含量指標(biāo)

圖6 雙進(jìn)油雙電場電脫鹽系統(tǒng)排水油含量■—脫后排水油含量； ●—脫后排水油含量標(biāo)準(zhǔn)

3.3 電脫裝置排水含油情況

改造后，標(biāo)定期間，每2 h進(jìn)行電脫鹽裝置排水油含量分析。雙進(jìn)油雙電場電脫鹽系統(tǒng)排水油含量情況如圖6所示。由圖6可見，標(biāo)定期間，雙進(jìn)油雙電場電脫鹽裝置脫后排水油含量大部分小于80 mgL，個(gè)別超過150 mgL，合格率達(dá)到97%，減輕了下游污水處理裝置的負(fù)荷?？紤]到不同煉油廠的實(shí)際情況，如下游污水處理裝置要求更低的排水油含量，建議增設(shè)含油污水除油器，可進(jìn)一步將脫后排水油含量降至50 mgL以下。

3.4 電脫鹽裝置脫鈣效果分析

原油中的鈣會造成常減壓裝置塔頂腐蝕、催化劑失活及床層堵塞[6]，煉油廠希望能在電脫鹽階段盡可能地將鈣除去，采取的方法是加注脫鈣劑使原油中的鈣形成能溶于水的絡(luò)合物，隨電脫鹽排水排出。雙進(jìn)油雙電場電脫鹽系統(tǒng)脫鈣劑試驗(yàn)期間，鈣含量分析頻次為1次12 h，脫鈣效果見圖7。由圖7可見，雙進(jìn)油雙電場電脫鹽系統(tǒng)所加工原油的鈣含量為20～50 μgg，在注脫鈣劑的條件下，經(jīng)兩級電脫鹽裝置后，原油鈣含量均降至10 μgg以下，脫鈣效果較好。

圖7 原油脫鈣效果分析■—脫前原油； ●—一級脫后原油； —二級脫后原油

3.5 裝置改造后運(yùn)行效果

裝置改造運(yùn)行4年來運(yùn)行效果見表3。由表3可以看出，采用雙進(jìn)油雙電場裝置改造后，原油脫后鹽含量合格率100%、脫后水含量合格率100%，排水油含量合格率為95%～100%。電脫鹽裝置運(yùn)行穩(wěn)定。雙電場的設(shè)計(jì)，降低了乳化液在強(qiáng)電場內(nèi)的上升速度，創(chuàng)造了原油中微小水滴沉降的必要條件，另一方面，改造后的電脫鹽罐體積較改造前變大，也在很大程度上降低了乳化液在強(qiáng)電場內(nèi)的上升速度，乳化液在強(qiáng)電場內(nèi)的停留時(shí)間增加，強(qiáng)化了原油脫水脫鹽效果。

表3 裝置改造以來運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)

3.6 電脫鹽裝置運(yùn)行電流分析

改造后，標(biāo)定期間，每1 h進(jìn)行一級電脫鹽變壓器運(yùn)行電流分析。雙進(jìn)油雙電場電脫鹽系統(tǒng)一級電脫鹽變壓器運(yùn)行電流情況見圖8。由圖8可見，改造后變壓器可正常送電，上部電場變壓器運(yùn)行電流穩(wěn)定在130～180 A，下部電場變壓器運(yùn)行電流穩(wěn)定在100～150 A，比改造之前的140～200 A運(yùn)行電流有所降低。

圖8 一級電脫鹽變壓器運(yùn)行電流情況■—下部電場變壓器一； ●—下部電場變壓器二；▲—上部電場變壓器

4 結(jié) 論

[1] 侯芙生.中國煉油技術(shù)[M].3版.北京：中國石化出版社，2011：53-59

[2] 蔣長勝，孫云.雙進(jìn)油雙電場電脫鹽脫水設(shè)備：中國，ZL200610091044.5[P].2011-06-08

[3] 蔣長勝，孫云.雙進(jìn)油雙電場電脫鹽脫水設(shè)備：中國，ZL200610091045.X[P].2012-01-11

[4] 沈本賢，孫云，蔣長勝，等.一種更新的重質(zhì)油脫鹽脫水設(shè)備：中國，ZL201020264495.0[P].2014-03-26

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

[6] 賈鵬林，婁世松，楚喜麗.原油電脫鹽脫水技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2010：149-154

DUAL OIL INLETS & DUAL ELECTRIC FIELDS DESALTERDEHYDRATOR TECHNOLOGY AND ITS APPLICATION IN DAGANG PETROCHEMICAL COMPANY

Tao Xue， Liu Mingchong， Han Jing， Li Ganggang

(PetrochinaDagangPetrochemicalCompany，Tianjin300280)

A combined technologies of high speed electrical desalting technology and ACDC electric desalting technology were originally used in Petrochina Dagang Petrochemical Company electrical desalting device with a capacity of 5 Mta. However， the salt and water content was unqualified. After revamping with dual oil inlets & dual electric fields technology， the salt and water content in crude oil treated is less than 3 mgL and 0.2%， respectively with the qualified rate of 100%. The oil content in discharged sewage is less than 150 mgL， the qualified rate is 95%—100%. The calcium content in oil treated is reduced to less than 10 μgg when the dosage of decalcifing agent is 25—35 μgg.

dual oil inlets； dual electric fields； electric desalter； electric dehydrator

2016-04-19； 修改稿收到日期： 2016-08-03。

陶雪，工程師，主要從事石油煉制工藝管理和技術(shù)開發(fā)工作。

陶雪，E-mail：txyztxyz1124@163.com。