常減壓裝置電脫鹽單元切水異常原因分析

孫艷

（中國石油烏魯木齊石化公司研究院，新疆烏魯木齊830019）

近幾年來，受國際油價下跌影響，油田為增加效益，采用各種辦法增效，加入各類助劑提高原油采收率，原油品質(zhì)較以往相比發(fā)生了較大變化。原油性質(zhì)變差給下游煉廠生產(chǎn)裝置提出諸多挑戰(zhàn)性難題［1-2］，包括原油乳化嚴(yán)重、破乳困難、脫鹽罐電流居高不下、脫后含鹽合格率低等問題。

某公司第3套常減壓裝置主要加工管輸混合原油，近年來電脫鹽單元間歇性出現(xiàn)切水異常的問題，近期出現(xiàn)頻次增加，表現(xiàn)為電脫鹽切水帶油，水中有大量黑色懸浮物，COD明顯偏高，嚴(yán)重沖擊下游供排水廠污水處理裝置正常運行。

1 問題現(xiàn)狀

近期原油原油性質(zhì)波動較大，原油含水經(jīng)常超標(biāo)，含水最高達6%。常壓電脫鹽單元效率下降，脫后含鹽不合格，電脫鹽切水中含有大量黑色懸浮物，因電脫鹽單元嚴(yán)重乳化，脫后原油大量帶水，裝置被迫降加工量處理。更為突出的是下游污水處理裝置受到嚴(yán)重沖擊，電化學(xué)除油設(shè)施出水開始大量攜帶黑色污水。

2 電脫鹽切水黑色懸浮物分析

為判斷黑色懸浮物成分，從裝置現(xiàn)場取樣，對黑色懸浮物進行過濾，開展灼燒實驗。收集第3套常減壓裝置加工的原油水洗雜質(zhì)進行過濾、灼燒，并與油泥過濾灼燒狀態(tài)對比。實驗結(jié)果見表1。

表1 3種樣品灼燒實驗數(shù)據(jù)

根據(jù)灼燒實驗結(jié)果，電脫鹽切水中的黑渣基本為有機物，550℃減量均在90%以上。通過對灼燒后酸不溶物金屬分析，發(fā)現(xiàn)第3套常減壓裝置電脫鹽切水中金屬鐵含量異常超高，第3套常減壓裝置加工的原油的鐵含量在10 mg/kg左右，因此，此種異常高的鐵含量不是來自于原油，而是原油中混入的不明污油［3］。對比油泥酸不容物實驗金屬含量數(shù)據(jù)，鈣含量，鐵含量均較高，因此，原油中異常的鐵含量極有可能是原油中混入了回收污油類物質(zhì)。這些回收油的特點是含有少量的水，大量機械雜質(zhì)，大量存活細菌及表面活性劑等，菌落周圍黏附有油珠和機械雜質(zhì)顆粒從而構(gòu)成松散聚集體。在電脫鹽單元過程中，隨著破乳的進行，這些物質(zhì)容易積聚在油水界面的原油或乳化液中，因密度大于原油接近于水，在流體流動過程中一經(jīng)擾動容易進入水相隨電脫鹽切水排出。

3種樣品黑色懸浮物質(zhì)經(jīng)過550℃、950℃灼燒后，呈土褐色，外觀類似。

3 原油性質(zhì)變化的影響

針對現(xiàn)場出現(xiàn)的問題，首先對原油性質(zhì)變化情況進行了分析，雖然造成電脫鹽切水異常的原因有多種，但原油品質(zhì)惡化，極有可能是電脫鹽單元切水異常的重要原因。裝置在電脫鹽單元乳化期間加工的原油性質(zhì)見表2。

表2電脫鹽切水異常期間管輸混合原油性質(zhì)

從1～3月份管輸原油關(guān)鍵性質(zhì)可以看出，自2月17日開始原油含水開始出現(xiàn)超標(biāo)情況，機械雜質(zhì)含量呈升高趨勢，金屬鈣含量有升高趨勢，說明原油性質(zhì)發(fā)生了變化。為了找到造成管輸混合原油性質(zhì)變化的原因，對可能輸往該公司的不同區(qū)塊原油性質(zhì)進行了跟蹤監(jiān)測，結(jié)果見表3。

表3管輸原油不同區(qū)塊性質(zhì)

根據(jù)不同區(qū)塊原油監(jiān)控數(shù)據(jù)，可以看出除區(qū)塊6外，其它區(qū)塊原油機械雜質(zhì)均超標(biāo)，其中區(qū)塊3超標(biāo)6倍以上。區(qū)塊8除機械雜質(zhì)超標(biāo)外，水含量、酸值、灰分、金屬鐵含量均異常偏高，可能是造成管輸混合原油性質(zhì)變化的主要原因。由于管輸原油采用各種區(qū)塊混輸?shù)姆绞剑糠謪^(qū)塊原油機械雜質(zhì)超指標(biāo)3～5倍以上。機械雜質(zhì)中的粘土顆粒類物質(zhì)［4］具有較強極性，是天然的表面活性劑，會吸附包括油田壓裂液在內(nèi)的各類助劑，這類助劑一般為有機大分子物質(zhì)，對COD貢獻較大。

4 采取的措施

4.1 加強上游原油性質(zhì)管理

針對區(qū)塊8原油性質(zhì)明顯異常，聯(lián)系油田公司對區(qū)塊8的原油不進入管道輸送，考察下游運行效果。停輸前后原油性質(zhì)對比情況見表4。供排水廠污油處理單元電除油水質(zhì)對比分析結(jié)果見表5。

表4區(qū)塊8原油停輸前后原油性質(zhì)對比

表5污水處理單元電除油裝置進出口水質(zhì)分析對比

根據(jù)對比，停輸前，管輸混合原油機械雜質(zhì)均較高，停輸后，均檢測不到機械雜質(zhì)。停輸后，原油灰分、殘?zhí)俊⒙塞}含量均呈降低趨勢，上游電脫鹽單元來水水質(zhì)好轉(zhuǎn)，電除油進出口的石油類、COD均明顯下降。說明區(qū)塊8原油中極有可能混入了油田回收油、老化油等。此類物質(zhì)的乳化作用極強，導(dǎo)致原油在油田企業(yè)出廠時無法達到含水指標(biāo)要求，雖然油田會將此部分油與水含量低的原油混合后外輸，但由于部分油水含量未達標(biāo)，在裝置連續(xù)生產(chǎn)過程中就會出現(xiàn)裝置間歇含水超標(biāo)的情況，與裝置生產(chǎn)狀況吻合。此部分原油由于富含了大量表面活性劑，裝置加工時極易乳化導(dǎo)致切水帶油等問題發(fā)生。

4.2 對電脫鹽廢水進行預(yù)處理，加注反向破乳劑

電脫鹽切水中的黑色懸浮物主要是原油中含有的機械雜質(zhì)，經(jīng)過電脫鹽工藝過程洗入水中，具有較強的吸附作用，會吸附油類及各類助劑，形成穩(wěn)定的乳化體系。水中懸浮物多，造成油水密度差變小，油、水、粘土顆粒、藥劑混合程度高，形成水包油型穩(wěn)定體系［5］，粘土顆粒與油互相黏附，難以自然沉降分離。需要加入反向破乳劑破壞水中油滴的穩(wěn)定狀態(tài)，使之聚集并上浮，使水質(zhì)澄清。

5 結(jié)束語

電脫鹽切水灼燒實驗表明，水中懸浮物主要為有機物，少量的機械雜質(zhì)與油、水形成了穩(wěn)定的乳化體系，造成電脫鹽單元切水中大量浮渣類物質(zhì)。原油性質(zhì)變化導(dǎo)致了電脫鹽切水異常。個別區(qū)塊原油混入了回收油等雜質(zhì)，導(dǎo)致管輸原油品質(zhì)降低，回收油中大量的助劑、機械雜質(zhì)是導(dǎo)致原油乳化的根本原因。通過加強原油品質(zhì)管控，對電脫鹽切水添加助劑等措施，可緩解電脫鹽切水不正常狀況，保證下游污水處理單元正常運行。