動(dòng)態(tài)脫鹽脫水裝置說明書1.doc

JDY-1ZD動(dòng)態(tài)脫鹽脫水裝置使用說明書江蘇姜堰市奧普特分析儀器廠一、 概述油田開采出的原油都伴有水，這些水中都溶解有NaCl、CaCl2、MgCl2等鹽類。雖然我國油田也普遍采用了脫鹽脫水工藝及其裝置，但由于種種原因，油田輸送到煉油廠的原油含水（鹽）量往往波動(dòng)較大，常超出歐美各國規(guī)定進(jìn)煉油廠的原油含鹽不大于50mg/L，含水不大于0.5的指標(biāo)。原油含水多增加了煉制過程中熱能消耗，而原油中的鹽類一般也是溶解在原油所含的水中，有時(shí)也會(huì)有部分以微粒狀態(tài)懸浮于原油中。這些鹽類的存在，在加工過程中危害較大，主要表現(xiàn)在：（一）、在換熱器和加熱爐中，隨著水份的蒸發(fā)，鹽類沉積在管壁上形成鹽垢，降低傳熱效率，增加動(dòng)壓降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)氯苈?，造成停工事故。（二）、造成設(shè)備腐蝕，CaCl2、MgCl2能水解生成具有強(qiáng)腐蝕性的HCl，尤其是在低溫設(shè)備部分由于水的存在而形成鹽酸時(shí)更為嚴(yán)重。（三）、原油中的鹽類大多殘留在渣油和重餾分中，這將直接影響某類相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量。 為此，提高原油深度脫鹽的脫凈率，是世界各國石油加工業(yè)的研究課題。為提高我國煉油廠深度脫鹽水平，我廠在石油化工科學(xué)研究院的支持下，研制出JDY-1動(dòng)態(tài)脫鹽裝置。該裝置能在實(shí)驗(yàn)室模擬電脫鹽工業(yè)現(xiàn)場，較快地找出適合不同原油的最佳工藝參數(shù)，選擇破乳劑的種類和加劑量，客觀評(píng)價(jià)不同工藝條件下的電脫鹽效果，是科研部門理想的實(shí)驗(yàn)裝置，也是石油加工業(yè)理想的產(chǎn)前試驗(yàn)裝置。二、 電脫鹽基本原理 自美國加利福利亞大學(xué)的科研人員發(fā)現(xiàn)電場可以使油包水乳化液破乳，使水滴聚結(jié)并從油相沉降以來，現(xiàn)代脫鹽脫水技術(shù)均采用了物理凝聚與分離相結(jié)合的方法，即以施加高壓靜電場，加破乳劑，加熱和注水等一系列綜合措施，達(dá)到高效脫凈原油中水和可溶性鹽的目的。 （一）、油水兩相的自由沉降分離 原油和水兩相的密度差是沉降分離的推動(dòng)力，而分散介質(zhì)的粘度則是阻力。油和水這兩個(gè)互不相溶的液體的沉降分離，基本上符合球形粒子在靜止流體中自由沉降的斯托克斯定律。即 d2（1-2）Wc= g 18V2式中：Wc水滴沉降速度， m/s；d水滴直徑， m；12水和油的密度， Kg/m3；V油的運(yùn)動(dòng)粘度， m2/s；g重力加速度， m/s2；上式只適用于兩相的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度屬于層流區(qū)的情況，對(duì)于直徑太小的水滴，此式也不適用。由上式可知，兩相間的密度差增大和分散介質(zhì)的粘度減小，都有利于加速沉降分離。而這兩個(gè)因素主要與原油的特性及其溫度有關(guān)。由上式還可以看到水滴的沉降速度與水滴直徑的平方成正比，所以增大水滴直徑，可以顯著加快它的沉降速度。因此在原油脫鹽過程中，重要的問題是促進(jìn)水滴的聚結(jié)，使水滴直徑增大。（二）、破乳劑對(duì)脫鹽的作用 乳狀液是兩種或多種以上不互溶或不完全互溶的液體所形成的分散物系。乳狀液一般是不穩(wěn)定的，就必須有乳化劑存在。乳化劑是表面活性物質(zhì)，它能降低多種液相界面上的表面張力。不同性質(zhì)的乳化劑可以使乳狀液成為水包油型或油包水型。原油一般都是油包水型的乳狀液，即水相以微滴形式分散于連續(xù)的油相中并為原油所含的天然乳化劑（如環(huán)烷酸、膠質(zhì)、瀝青等）所穩(wěn)定。為打破這種穩(wěn)定狀態(tài)，以便進(jìn)行油水分相的自由沉降分離，就必須加入適當(dāng)?shù)钠迫閯?。破乳劑本身也是一種表面活性物質(zhì)。但它的性質(zhì)是和乳化劑截然相反的，是一種水包油型的表面活性劑。破乳劑的破乳作用是在油水界面進(jìn)行的，它能迅速濃集于界面，并與乳化劑競爭，從而奪取其界面的位置而被吸附。這樣，原有的比較牢固的吸附膜就被減弱甚至破壞，小水滴也就比較容易絮凝和聚結(jié)，進(jìn)而沉降切出。目前國內(nèi)外尚無廣譜效力破乳劑可供工業(yè)通用，因而對(duì)每一種原油而言，均需要通過具體的實(shí)驗(yàn)評(píng)選才能找出一種或幾種有針對(duì)性的有效破乳劑型號(hào)。（三）電場脫鹽的作用采用高壓靜電場對(duì)原油進(jìn)行破乳以提高脫鹽效果，這已被國內(nèi)外普遍所采用。乳狀液中的微小水滴無論是在交流或直流電場中，都能由于感應(yīng)使微滴的兩端帶上不同極性的電荷產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，接觸電極還會(huì)帶上靜電荷，從而在水滴與水滴之間，水滴與電極之間產(chǎn)生靜電力，這種靜電力能導(dǎo)致微滴聚結(jié)，亦稱為聚結(jié)力，同樣大小的球形水滴之間的聚結(jié)力F，可根據(jù)均勻電場兩個(gè)介質(zhì)球之間的作用力用下式表述： 6KE2r6 r 4F=6KE2r2（） l4 l式中：K由原油和水的介電系數(shù)所決定的常數(shù)； E電場強(qiáng)度； r水滴的半徑；l兩水滴中心距；上式表明，r/l是影響聚結(jié)力的最重要的因素，當(dāng)水滴直徑增大或水滴間距離縮小時(shí)，聚結(jié)力急劇增大。聚結(jié)力F與E2成正比。在一定范圍內(nèi)，隨著E的增強(qiáng)，原油中水滴加速聚結(jié)。當(dāng)E小于某一臨界數(shù)值時(shí)，微小水滴的聚結(jié)力就會(huì)降低，然而當(dāng)超過臨界電分散場強(qiáng)后，電場反而會(huì)使小水滴產(chǎn)生分散作用，此時(shí)不僅消減了水滴中的聚結(jié)力，還將增加電耗，這在本裝置的實(shí)驗(yàn)中及工業(yè)現(xiàn)場實(shí)際操作中都是不可忽視的。 （四）、操作溫度對(duì)脫鹽的影響 一般認(rèn)為，只要系統(tǒng)處于液相，溫度高些對(duì)脫鹽有利，此時(shí)，原油的粘度降低，對(duì)水滴運(yùn)動(dòng)和沉降的阻力減小，水滴運(yùn)動(dòng)的速度增加。同時(shí)，油水界面的張力降低，水滴熱澎脹使乳化膜強(qiáng)度減弱。某些乳化劑的溶解性在高溫下才提高，所以較高的溫度也能促使乳化劑穩(wěn)定性降低，加快原油破乳的速度。但另一方面，隨著溫度的提高，原油的導(dǎo)電率也隨著升高，當(dāng)溫度大于120時(shí)導(dǎo)電率急劇增大，電耗增加，且氯化鎂和氯化鈣開始水解也不利于脫鹽。在高溫下往往又會(huì)出現(xiàn)水在油相中，油在水相中溶解度增加的傾向，因而對(duì)溫度條件應(yīng)適當(dāng)?shù)靥岢錾舷?，參照我國部分油田原油處理的文獻(xiàn)資料，電脫鹽操作溫度一般在104149之間。最佳的操作溫度應(yīng)根據(jù)原油的性質(zhì)來優(yōu)選。三動(dòng)態(tài)脫鹽裝置的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) （一）、JDY-1ZD動(dòng)態(tài)脫鹽裝置采用基本二級(jí)電脫鹽結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過閥門切換可實(shí)現(xiàn)單路一級(jí)脫或雙路并用一級(jí)脫，三種工作模式可供選擇，該裝置可手動(dòng)操作，也可以由計(jì)算機(jī)控制。參閱流程圖。 （二）、每級(jí)進(jìn)入脫罐的原油與加注的水和破乳劑均預(yù)先進(jìn)入我廠自行設(shè)計(jì)的專用高剪切混合器混合，并可在線取樣觀察分析混合效果。 （三）、可進(jìn)行在線腐蝕性能的試驗(yàn)。 （四）、電氣部分采用儀表控制或計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)化程度較高。可自動(dòng)測(cè)量調(diào)節(jié)各控溫點(diǎn)的溫度，通過調(diào)節(jié)儀、壓力傳感器、電氣轉(zhuǎn)換器、背壓閥等構(gòu)成閉環(huán)的原油接受系統(tǒng)，能依據(jù)系統(tǒng)壓力變化情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)處理過的原油排出的速率，從而達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的壓力平穩(wěn)。高壓電場采用無源器件實(shí)現(xiàn)手動(dòng)無級(jí)調(diào)節(jié)，高壓系統(tǒng)采用變壓器與電抗器串接形式，允許高壓輸出端子長時(shí)間短路，短路狀況改變后能立即恢復(fù)高壓電場的輸出。當(dāng)溫度、壓力、電場任一參數(shù)超出預(yù)先設(shè)定的報(bào)警值，則整機(jī)停止運(yùn)行予以保護(hù)，并報(bào)警。從而極大地提高了整個(gè)系統(tǒng)的安全性、可靠性。四主要技術(shù)指標(biāo) （一）、電源：380V10% 三相四線 （二）、額定功率：18KW （三）、一、二級(jí)脫罐容積：5L （四）、原油最大處理量：10L/h （五）、電場強(qiáng)度：02100V/cm （六）、系統(tǒng)承載壓力：2Mpa五操作規(guī)程（一）、開機(jī)前的準(zhǔn)備工作：1氮?dú)庠矗阂笃績?nèi)氮?dú)鈶?yīng)在5Mpa以上，實(shí)際施壓應(yīng)在11.5Mpa之間。2試樣油：根據(jù)試驗(yàn)要求，準(zhǔn)備適量的試樣原油進(jìn)行溶化處理，并注入原油桶。3水及破乳劑：根據(jù)工藝要求，按一定劑量的破乳劑溶液于相應(yīng)比例的純水中，并進(jìn)行充分混合，待用。4清洗油：準(zhǔn)備一定量的柴油，由原料泵注入用于試驗(yàn)前檢查管路系統(tǒng)是否暢通及試驗(yàn)完畢后清洗管路系統(tǒng)。5電源：裝置采用三相四線制供電。 電壓：380V10% 頻率：50HZ 功耗：滿負(fù)荷時(shí)18 KW（二）、開機(jī)運(yùn)行：1.通電：（1）接通總電源開關(guān)（柜內(nèi)空氣開關(guān)）。（2）將各支路控制開關(guān)置于工作位置，正常運(yùn)行過程中不得改變。（3）選擇控制方式，將“選擇開關(guān)”撥到所選用控制方式位置。（4）接通儀表電源開關(guān)。2.設(shè)定溫度：根據(jù)工藝要求，分別設(shè)定裝置中的各控制點(diǎn)的所需溫度。3.樣品及試樣劑量：對(duì)試驗(yàn)原油及注入水進(jìn)行去皮計(jì)重并作記錄。4.進(jìn)氣：打開氣源補(bǔ)壓閥看各級(jí)壓力是否一致，檢查管道是否暢通。5.排空氣:為確保安全，裝置運(yùn)行時(shí)應(yīng)對(duì)一、二級(jí)脫鹽罐進(jìn)行空氣排放二次以上（此過程在一級(jí)、二級(jí)注滿原油前進(jìn)行）。具體操作如下:（1） 打開一級(jí)旁路閥（因一級(jí)有止回閥，不打開此閥無法補(bǔ)氣）。（2） 打開氮?dú)馄块y，將壓力調(diào)至1Mpa。（3） 打開穩(wěn)壓閥，觀察壓力表，使壓力與氮?dú)馄繅毫σ恢录纯伞＃?） 打開儀表盤上的補(bǔ)壓閥，使儀表盤壓力指示與氮?dú)馄繅毫ο喾＃?） 關(guān)閉補(bǔ)壓閥，打開排氣閥，待罐內(nèi)氣體排盡。（6） 重復(fù)操作(4)、（5）項(xiàng)23次。7進(jìn)樣：（1）原油泵的試運(yùn)行：a.打開原油泵下面的排空閥，關(guān)閉一級(jí)進(jìn)樣閥，啟動(dòng)原油泵。b.關(guān)閉原油罐出口閥，打開柴油注入閥，先將柴油注入原油泵。c.觀察排空口，待有柴油排出且無氣泡出現(xiàn)時(shí)，關(guān)閉柴油注入閥，打開原油罐出口閥，試運(yùn)行完畢。（2）正式進(jìn)樣：a打開原油罐出口閥，觀察泵下面排空閥，待排空閥完全排出原油時(shí)，關(guān)閉排空閥（注：進(jìn)樣前，先選擇好是并聯(lián)使用還是串聯(lián)使用，然后打開、關(guān)閉相應(yīng)的閥門）。b.打開一級(jí)進(jìn)樣閥，原油開始進(jìn)入脫鹽罐（此操作應(yīng)迅捷，否則會(huì)加大原油泵的輸出壓力，損傷泵及壓力表輸出管道）。c.在原油進(jìn)入裝置過程中，應(yīng)密切觀察原油泵下面壓力表的壓力，如發(fā)生壓力突發(fā)性上升或大于脫鹽罐壓力表壓力時(shí)，說明裝置管路系統(tǒng)有堵塞現(xiàn)象，應(yīng)關(guān)閉原油泵，排除堵塞后方可繼續(xù)運(yùn)行。此時(shí)應(yīng)檢查：（1） 管路保溫是否正常；（2） 相應(yīng)的閥是否打開。 如以上正常，打開注油泵下面的排空閥，將罐內(nèi)壓力調(diào)至1.5Mpa左右，將氮?dú)鈴呐趴湛谂懦觥?d.觀察一、二級(jí)脫鹽罐的出口溫度指示值，當(dāng)接近所對(duì)應(yīng)罐內(nèi)溫度值時(shí)，說明各級(jí)脫鹽罐已注滿原油。8.補(bǔ)壓：(1) 打開排空閥，再次進(jìn)行排氣二次后關(guān)閉排空閥。(2) 打開氮?dú)馄块y，對(duì)裝置進(jìn)行補(bǔ)壓，根據(jù)試驗(yàn)要求將系統(tǒng)補(bǔ)壓至11.5Mpa。9.處理量及注水量的確定：(1)根據(jù)工藝要求，調(diào)整原油泵的進(jìn)樣速度，樣品含鹽量高應(yīng)降低進(jìn)樣速度，反之可適當(dāng)提高進(jìn)樣速度。(2)打開儀表盤上的混合速度開關(guān)，觀察混合速度表，分別調(diào)整在適當(dāng)位置，一般在7001200之間，亦可根據(jù)實(shí)驗(yàn)值來確定此值。(3)開啟一、二級(jí)進(jìn)水泵電源，根據(jù)工藝要求確定進(jìn)水量，并調(diào)整注水泵速度，使之符合要求。 10.施加電場：根據(jù)工藝要求，分別調(diào)整一、二級(jí)脫鹽罐的電場，一般情況是通過觀察電流表對(duì)應(yīng)值來確定(在施加電場800V1000V/cm時(shí)觀看電流表數(shù)值)，即各級(jí)電流表電流值500mA時(shí)可逐漸加大電場電壓，一般為1200V/cm為宜。11.排水：本裝置裝有自動(dòng)下水指示及自動(dòng)排水裝置，為確保及時(shí)可靠地排水，當(dāng)下水指示燈亮后，應(yīng)及時(shí)從電磁閥出口處接水，而不可依賴自動(dòng)排水。也可將電磁閥上端排水閥控制在微量出水狀態(tài)，使之平衡排水，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的壓力平衡亦有益處。12.系統(tǒng)的壓力平衡：裝置系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，其壓力應(yīng)基本一致，但排廢料及自動(dòng)下水時(shí)還是對(duì)系統(tǒng)壓力平衡影響較大，為減少影響系統(tǒng)壓力的平衡，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行調(diào)整。(1) 正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)壓力約為1.5Mpa，如出現(xiàn)自動(dòng)下水時(shí)，壓力驟降，建議采用調(diào)小電磁閥上端出水閥，關(guān)小電磁閥下端出水閥，使之出水為微滴現(xiàn)象，這樣能有效控制壓力平衡，亦使出口含油量減少。(2) 當(dāng)排廢油過快或過慢也會(huì)使系統(tǒng)壓力變化。本裝置是通過自動(dòng)壓力調(diào)整來實(shí)行控制排放量，故應(yīng)特別注意進(jìn)料速度與排料速度的相應(yīng)性，一般是在排料之前將吸收罐內(nèi)注入一定量的原油使之恒壓，同時(shí)調(diào)整氣動(dòng)閥，使之符合要求。(3) 工作罐壓力調(diào)整：可應(yīng)用儀表盤上的壓力顯示儀調(diào)整如下：先用100%的輸出來確定排料是否暢通，再讓儀表0%輸出調(diào)整是否能關(guān)閉排料，然后再讓儀表轉(zhuǎn)換成自動(dòng)控制觀看是否能保持住壓力，不斷調(diào)整開啟量，直到壓力保持平穩(wěn)方可。（三）、取樣：1.一級(jí)取樣：(1)從儀表盤上關(guān)閉一級(jí)取樣器上端的一級(jí)向二級(jí)注料的閥門，同時(shí)打開取樣器上端的閥（注意開啟量要小，以保持壓力平衡）。再打開取樣器下端的閥門，為了確保取樣的準(zhǔn)確性，先用廢料杯放掉一部分，再用取樣杯接樣品油。(2)取樣結(jié)束后，打開一級(jí)向二級(jí)進(jìn)料的閥門，同時(shí)關(guān)閉取樣器上端的閥門，待取樣器放空后關(guān)閉下端的閥門,此過程要迅速,以保持壓力平穩(wěn)過渡。2.二級(jí)取樣：(1)關(guān)閉二級(jí)取樣器上端二級(jí)向收料罐注油的閥門，同時(shí)打開取樣器上的閥，開啟量以保持壓力平穩(wěn)為準(zhǔn)，再打開取樣器下端的閥，也要用廢料杯放掉部分，再用取樣杯接樣品油。(2)取樣結(jié)束后，打開二級(jí)向收料罐的閥，同時(shí)關(guān)閉取樣上端的閥，待取樣器排空后，關(guān)閉下端閥，此過程也要迅速，以保持壓力平穩(wěn)。（四）、結(jié)束前的工作：1.在確定試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，將一、二級(jí)電場調(diào)至為零，關(guān)閉原料罐加熱系統(tǒng)。2.排空減壓至0.30.5Mpa，關(guān)閉油泵、水泵，以及氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥。3.打開注油泵下面的排氣閥開始放油。4.關(guān)閉原油罐進(jìn)料閥，打開柴油罐閥（注油時(shí)油泵不可停）。5.待廢油排盡后關(guān)閉排空閥，加大泵的轉(zhuǎn)速，注入柴油，開始清洗管道。6.觀察原油泵下面的排空閥，待清澈的柴油排出后，關(guān)閉原油泵，切斷各部份電源。7.關(guān)閉氮?dú)庠础?.拉閘，切斷總電源，結(jié)束試驗(yàn)。六、采用計(jì)算機(jī)控制的補(bǔ)充說明一、MOXA卡及操作軟件的安裝1.將MOXA卡安裝在計(jì)算機(jī)上后，安裝MOXA卡驅(qū)動(dòng)程序。(先搜索卡驅(qū)動(dòng)，再搜索卡07端口驅(qū)動(dòng))2.拷貝文件夾“dty”到D盤根目錄下。3.為D盤中文件夾“dty”下“dty.exe”建立桌面快捷方式。 二、程序操作 1.執(zhí)行桌面上電脫鹽程序圖標(biāo)2.進(jìn)入?yún)?shù)頁，用鼠標(biāo)左鍵單擊確定3.進(jìn)入控制頁面4.用鼠標(biāo)左鍵單擊程序開始5.如果要重新進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，則用鼠標(biāo)左鍵單擊參數(shù)設(shè)置6.用鼠標(biāo)左鍵單擊總電源上電(鼠標(biāo)按下左鍵時(shí)間要長一些再抬起)7.用鼠標(biāo)左鍵單擊高壓上電(鼠標(biāo)按下左鍵時(shí)間要長一些再抬起)8.用鼠