原油電脫鹽效果的影響因素分析

常昊

【摘 要】隨著國(guó)內(nèi)原油品質(zhì)逐漸劣質(zhì)化，加工高含鹽、高含水原油的比重變得越來越大，原油電脫鹽效果不佳會(huì)影響到下游裝置的生產(chǎn)運(yùn)行。本文對(duì)原油電脫鹽效果的影響因素進(jìn)行了分析，包括電場(chǎng)強(qiáng)度、油水混合強(qiáng)度、操作溫度、注水量及水質(zhì)、破乳劑類型及用量等。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際情況，有針對(duì)性地對(duì)電脫鹽運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】原油;電脫鹽;腐蝕;破乳

1原油含鹽含水的危害

原油含鹽、含水量較高會(huì)對(duì)原油儲(chǔ)運(yùn)、加工、產(chǎn)品質(zhì)量及設(shè)備運(yùn)行等均造成很大危害，其中原油加工過程中的影響最大，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1增加負(fù)荷和能耗

水的存在，加大了原油的重量和體積，加大了管線輸運(yùn)過程中的動(dòng)能消耗。原油的汽化熱350KJ/kg;水的汽化熱2600KJ/kg。原油在加工過程中將經(jīng)歷多次熱交換、汽化、冷凝等過程，汽化熱較大的水與原油一起將消耗大量的燃料和冷卻水。

1.2影響常減壓蒸餾

原油經(jīng)換熱器初步升溫后，溫度已超過水的沸點(diǎn)。若原油中含水為1%，汽化后水的體積占總體積的11%，會(huì)造成蒸餾塔內(nèi)氣速過大，阻止液體正常沉降，易引起沖塔等操作事故。

1.3引起設(shè)備結(jié)鹽

在爐管、換熱器內(nèi)，溫度升高使原油的粘度降低，無機(jī)鹽、固體顆粒很容易附著在不光滑的管線內(nèi)表面上，形成垢。降低傳熱效率，銹蝕管壁，嚴(yán)重時(shí)堵塞爐管或換熱器，造成非計(jì)劃停工。

1.4腐蝕設(shè)備

原油中的氯鹽能水解生成具有強(qiáng)腐蝕性的HCl，在低溫設(shè)備部位特別是存在水分時(shí)，會(huì)形成鹽酸，造成原油蒸餾塔頂?shù)蜏夭课坏母g。腐蝕反應(yīng)如下：

1.5影響原油深度加工

深度加工中大多是在催化劑存在下的化學(xué)變化，例如催化裂化技術(shù)、加氫裂化等。在這些過程中，為防止催化劑中毒，必須對(duì)原料油中的鹽份給予限制，如減壓渣油作為重油催化裂化原料時(shí)要求Na+小于1ppm;作為加氫脫硫原料時(shí)要求Na+小于3ppm。作延遲焦化原料時(shí)，如果含鹽太高，特別上是含鈣太高時(shí)常因灰含量高使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到理想的技術(shù)指標(biāo)。

經(jīng)過油田的脫水脫鹽裝置初步處理，原油輸送到煉油廠的含鹽量需要降至<50mg/l，含水量需要降至<0.5%。由于國(guó)內(nèi)部分地區(qū)油品含鹽較高、脫水脫鹽設(shè)施不完善及部分地區(qū)原油輸送過程采用摻水降粘，煉油廠進(jìn)行一次加工的原油仍含有不等量的鹽和水分。因此原油進(jìn)入常減壓蒸餾裝置前，要進(jìn)行脫鹽脫水處理。通常采用的三級(jí)電脫鹽處理方式可較好的滿足脫鹽脫水要求，達(dá)到對(duì)原油進(jìn)行后續(xù)加工的指標(biāo)。

2原油電脫鹽工序

含鹽含水原油通過三級(jí)電脫鹽處理可以達(dá)到較好的脫鹽、脫水效果。在混合器流出的原油與注水、注破乳劑充分混合后，自下而上均勻地沿水平截面經(jīng)過電脫鹽罐的電場(chǎng)空間。原油中的水滴在高壓電場(chǎng)下聚集變大，逐漸沉降至電脫鹽罐底部，從罐底排出口流出，凈化過的原油從頂部管線排出進(jìn)入下一級(jí)電脫鹽罐。二級(jí)、三級(jí)電脫鹽切水回注到一級(jí)可以降低注水的消耗。

通過向原油中加入破乳劑，使水和雜質(zhì)更有效的分離。在原油中表面活性物質(zhì)（如膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、環(huán)烷酸等）在水滴的表面分散開來，使水滴均勻穩(wěn)定地分散在油中，溶解油中的鹽組分。

脫水的關(guān)鍵是破乳劑的作用，使油水不能形成乳化液，細(xì)小的水滴就可以相互聚集成大的顆粒、沉降，最終達(dá)到油水分離的目的。原油中的鹽類大部分是溶于所含的水中，所以脫鹽脫水過程是同時(shí)進(jìn)行的。

3影響原油電脫鹽效果的因素分析

3.1脫水溫度

脫鹽溫度對(duì)脫鹽效果的影響十分明顯。升高溫度，可使原油粘度降低，油水界面張力減小，乳化膜強(qiáng)度減弱，水滴熱運(yùn)動(dòng)增加，碰撞結(jié)合機(jī)會(huì)增多，對(duì)增加水滴的沉降速度及脫水效率有利。但隨著溫度的升高，飽和蒸汽壓和設(shè)備的耐壓等級(jí)要相應(yīng)提高，原油電導(dǎo)率也增大，脫鹽電耗明顯增加。此外提高溫度也將增加脫鹽水冷卻過程的能量消耗。因此，每種原油都要根據(jù)其性質(zhì)，確定相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)上最適宜的脫鹽溫度。

目前，常減壓裝置設(shè)計(jì)原油進(jìn)脫鹽罐最佳溫度一般為120～140℃，具體設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)生產(chǎn)狀況適當(dāng)調(diào)整脫鹽溫度或提高設(shè)計(jì)溫度。

3.2電場(chǎng)強(qiáng)度

原油乳化液通過電場(chǎng)時(shí)，其中的水滴中正負(fù)電荷受電場(chǎng)力作用而出現(xiàn)重新分布。雖然水滴本身表現(xiàn)出電中性，而由于水滴帶電荷分布的不平衡而發(fā)生了變化，也就是水滴在電場(chǎng)中被感應(yīng)形成偶極，它們受電場(chǎng)力后沿電場(chǎng)電力線方向排列，使水滴在電場(chǎng)中出現(xiàn)重新排列和運(yùn)動(dòng)。改變或破壞了乳化液的穩(wěn)定狀態(tài)，增加了水滴的聚積幾率，促進(jìn)了水滴的接觸、聚結(jié)和沉降。

根據(jù)電場(chǎng)力公式，電場(chǎng)強(qiáng)度越高，對(duì)水滴間的聚積力越大，但電場(chǎng)強(qiáng)度過高會(huì)發(fā)生電分散現(xiàn)象，將水滴分散為更小的微小水滴，不利于水滴的聚結(jié)。同時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度過高，電耗也隨之增加，一般電場(chǎng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)為500～2000V/cm。含水量較高和原油乳化嚴(yán)重的情況下，往往將弱電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)的更低。

3.3破乳劑

不同性質(zhì)的原油要求不同類型的破乳劑，從某種意義上講，“廣譜性破乳劑”不存在，因此實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)所加工的原油，有針對(duì)性地篩選破乳劑。

目前國(guó)內(nèi)較多使用水溶性破乳劑，而油溶性破乳劑用量少，目前一些電脫鹽裝置交叉使用水溶性和油溶性破乳劑。一種單一化學(xué)結(jié)構(gòu)的破乳劑很少能產(chǎn)生對(duì)油水界面的趨向性、促進(jìn)水滴絮凝、聚積和潤(rùn)濕固體四種效應(yīng)。一般可采用兩種以上結(jié)構(gòu)不同的破乳劑相配合并根據(jù)具體原油性質(zhì)進(jìn)行破乳劑評(píng)選。這樣兩種或兩種以上的破乳劑復(fù)配能達(dá)到增效，彌補(bǔ)各自性能缺陷的同時(shí)派生出新性能的作用，這就是表面活性劑的協(xié)同效應(yīng)。復(fù)配性破乳劑具備用量少、脫水速度快、排出污水質(zhì)量好、對(duì)環(huán)境污染小等特點(diǎn)，已有較多應(yīng)用。

3.4混合強(qiáng)度

混合強(qiáng)度表示破乳劑、洗滌水和原油的混合程度?；旌蠌?qiáng)度過大則乳化層太穩(wěn)定不易破乳，混合強(qiáng)度過小則很難保證脫鹽效果。因原油品種和脫鹽罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，最優(yōu)混合強(qiáng)度的確定也各有差異。電脫鹽系統(tǒng)可依據(jù)脫鹽罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況和所加工的原油品種，確定最優(yōu)的混合強(qiáng)度，提高脫鹽的效果。

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，加工高密度原油（°API25～45）的時(shí)侯，混合閥壓差ΔP應(yīng)控制在50～130kPa之間，加工較低密度原油（°API15～24）的時(shí)侯，混合閥壓差ΔP應(yīng)控制在30～80kPa之間。

結(jié)語：

綜上所述，隨著國(guó)內(nèi)原油品質(zhì)劣質(zhì)化，加工高含鹽、高含水原油的比重變得越來越大。原油電脫鹽效果不佳會(huì)對(duì)下游裝置造成腐蝕、結(jié)鹽等問題，極大影響到生產(chǎn)運(yùn)行，因此對(duì)原油電脫鹽繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化很有必要。目前國(guó)內(nèi)原油電脫鹽技術(shù)總體水平與國(guó)外差距不大，應(yīng)進(jìn)一步改善原油電脫鹽的工藝細(xì)節(jié)（包括電場(chǎng)強(qiáng)度、油水混合強(qiáng)度、操作溫度、注水量及水質(zhì)、破乳劑類型及用量等），結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際情況，制定出最為適宜的原油電脫鹽方案。

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