原油預(yù)處理中的脫鹽、脫水的探討

摘要原油中的水、無機(jī)鹽以及機(jī)械雜質(zhì)可能加速設(shè)備腐蝕，導(dǎo)致催化劑失活，堵塞管道，從而有很大的危害，影響后續(xù)加工的穩(wěn)定性，本文對了解脫鹽脫水原理、應(yīng)用及其運(yùn)行時影響的因素進(jìn)行探討。關(guān)鍵字：危害，原理，應(yīng)用，因素

目錄TOC\o"1-3"\h\u14271引言 3141801.原油含鹽含水的危害 370021.1.影響塔的正常操作 3142021.2.增加能量消耗 4309781.3.腐蝕設(shè)備 4268501.4.影響二次加工原料質(zhì)量 4228562.原油脫鹽、脫水的原理 4285963.電脫鹽技術(shù)及應(yīng)用 5160083.1.交流電脫鹽技術(shù) 52443.2.交直流電脫鹽技術(shù) 5157173.3.電動態(tài)電脫鹽技術(shù) 529823.4.其它技術(shù) 6107744.電脫鹽運(yùn)行的影響因素 6141734.1.脫水溫度 623574.2.電場強(qiáng)度及停留時間 6195414.3.破乳劑 7102244.4.混合強(qiáng)度 7310704.5.洗滌水 778795.電脫鹽運(yùn)行存在的問題 7

引言國內(nèi)電脫鹽總體技術(shù)水平與國外差距不大。針對加工高酸原油加工存在的乳化問題，劣質(zhì)重油、原油重金屬脫除等方面有待進(jìn)一步開發(fā)研究電脫鹽已不僅僅是-種單純的防腐手段，伴隨著脫鹽、脫水、脫金屬技術(shù)的日趨成熟，它已成為為下游裝置提供優(yōu)質(zhì)原料必不可少的原油預(yù)處理工藝。1.原油含鹽含水的危害從油層中開采出來的石油都伴有水，這些水中都溶解有NaCl、CaCl2、MgCl2等鹽類。歐美各國規(guī)定，經(jīng)油田處理后進(jìn)煉廠的原油含鹽量>50mg/L，含水量<0.5%。我國輸送到煉廠的原油含水量常常波動很大，有時甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過，上述規(guī)定的指標(biāo)。其原因主要是油田的脫鹽、脫水設(shè)施不夠完善，或是在輸送過程中混入水分。原油中的水、無機(jī)鹽以及機(jī)械雜質(zhì)可能加速設(shè)備腐蝕，導(dǎo)致催化劑失活，堵塞管道，影響后續(xù)加工的穩(wěn)定性，從而影響油品性質(zhì)及收率，最終導(dǎo)致原油加工費(fèi)和石油產(chǎn)品成本的提高。1.1.影響塔的正常操作原油含水量太多,水汽化后，水燕氣體積比同樣重量的油體積大十幾倍至幾十倍，這樣會造成塔內(nèi)氣相負(fù)荷過大,空塔氣速過高，使操作不穩(wěn)定，嚴(yán)重時會引起塔內(nèi)超壓和沖塔事故1.2.增加能量消耗正常生產(chǎn)時蒸餾塔頂溫度高于水的沸點(diǎn)溫度，所以塔內(nèi)水是以氣相形式存在的，這樣不僅會使原油入塔的熱負(fù)荷增大，這也會使塔頂冷凝冷卻器負(fù)荷增加，這必然會增加燃料消耗和冷卻水用量，降低裝置的處理能力。同時，原油通過換熱器、加熱爐時溶解在水中的鹽類。在管壁上析出形成鹽垢，不僅降低傳熱效率，也會增加流動阻力，使原油泵出口壓力加大，動力消耗增加。1.3.腐蝕設(shè)備原油中含的無機(jī)鹽有氯化鈣、氯化鈉氯化鎂等，這些鹽類一般溶于原油所含的水中，也有一部分以微小的顆粒懸浮在油中。原油中含鹽對煉油裝置危害極大:首先鹽類水解生成HCI,嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，同時原油在加熱爐和換熱器中，鹽類在管壁上沉積形成鹽垢,不僅影響傳熱效果，增加燃料消耗，嚴(yán)重時會堵塞爐管和換熱器，甚至燒穿爐管而被迫停工。1.4.影響二次加工原料質(zhì)量原油含鹽多，會使重油、渣油中金屬含量高,加劇污染二次加工催化劑:影響二次加工產(chǎn)品質(zhì)量例如，催化裂化、加氫脫硫過程都要控制鈉離子含量，否則會使催化劑中毒。用含鹽量高的渣油作延遲焦化原料時，會使石油焦灰分含量增高而降低產(chǎn)品質(zhì)量。由此可見原油的預(yù)處理，對裝置的平穩(wěn)操作、減輕設(shè)備腐蝕、保證安全生產(chǎn)延長開工周期和提高二次加工產(chǎn)品質(zhì)量等方面都是十分重要的。2.原油脫鹽、脫水的原理大部分原油屬于穩(wěn)定的油包水型乳化液，是以水為分散相，油為連續(xù)相的油包水型乳化液。這種體系是不穩(wěn)定的。但原油中的環(huán)烷酸、瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等是天然的乳化劑向油水界面移動使該體系穩(wěn)定，隨著時間的延長及輸送過程中條件的影響,促使油水界面處的乳化膜變厚，這種乳化液變成難以破壞相對穩(wěn)定的乳化液，加大了原油脫水、脫鹽的難度。電脫鹽設(shè)備脫除的是能夠溶于水的可溶性鹽，首先使原油中的可溶性鹽溶解到水中，然后將水脫除從而將鹽份除去。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)的油相中并為原油中所含的天然乳化劑(如環(huán)烷酸、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等)所穩(wěn)定。因此，破乳的重要手段就是加入適當(dāng)?shù)钠迫閯Ｆ迫閯┯邢铝袔追N作用：?對油水界面具有強(qiáng)烈的趨向性；?促使水滴絮凝；?促使水滴聚積；?潤濕固體。3.電脫鹽技術(shù)及應(yīng)用3.1.交流電脫鹽技術(shù)?容器內(nèi)設(shè)計(jì)兩層或三層電極形成兩個或三個電場。?結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性、可靠性好。?脫鹽脫水率僅能滿足當(dāng)時要求不高的工藝要求。?電耗較高。3.2.交直流電脫鹽技術(shù)?容器軸線方向依次排列正負(fù)相間的垂掛式變極距電極板;?利用了交流電和直流電對水滴的脫除作用;?電場布局合理，脫水率高;?對油品的適應(yīng)性強(qiáng);3.3.電動態(tài)電脫鹽技術(shù)原油入罐后首先進(jìn)入下部低電壓電場(低導(dǎo)電率區(qū))，在不會產(chǎn)生電弧的情況下使大水珠凝聚與沉降。部分脫去水的乳化液后再進(jìn)入電壓逐漸增大的電場(高導(dǎo)電率區(qū))。在載荷響應(yīng)控制器提供高電壓時使新鮮水與油充分混合;在低電壓時使水珠凝聚而下落。這種交替變化的電壓不斷出現(xiàn)，使油水多次混合與分離。之后，油進(jìn)入電極板.上部電壓逐漸降低的電場(低導(dǎo)電率區(qū))，把從高導(dǎo)電率區(qū)帶的水進(jìn)一步凝聚和沉降，使水不致隨油帶出。3.4.其它技術(shù)?平流臥式電脫鹽技術(shù)?超聲波電脫鹽技術(shù)?脈沖電脫鹽技術(shù)?催化脫鹽技術(shù)?生物脫鹽技術(shù)?加氫脫鹽技術(shù)4.電脫鹽運(yùn)行的影響因素4.1.脫水溫度脫鹽溫度對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)動增加，碰撞結(jié)合機(jī)會增多，對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)脫鹽罐溫度--般為120~140°C(最佳溫度)，具體設(shè)計(jì)時可根據(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。4.2.電場強(qiáng)度及停留時間根據(jù)電場力公式，電場強(qiáng)度越高，對水滴間的聚積力越大，但電場強(qiáng)度過高會發(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)。同時電場強(qiáng)度過高，電耗也隨之增加，一般電場強(qiáng)度設(shè)計(jì)為500-1800V/cm。為達(dá)到深度脫鹽的目的，宜采用不同梯度的電場強(qiáng)度，利用弱電場脫除大量的大水滴，用中、強(qiáng)電場脫除細(xì)小水滴。停留時間是影響水滴聚結(jié)的重要參數(shù)，與原油性質(zhì)、水滴特性和電位梯度等密切相關(guān)。但停留時間過長將產(chǎn)生電分散作用，增大電耗量。根據(jù)勝利煉廠工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果分析及國外資料介紹，原油在強(qiáng)電場的停留時間可采用2分鐘較為經(jīng)濟(jì)合理。4.3.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，有針對性地篩選破乳劑。破乳劑分為水溶性和油溶性破乳劑，國內(nèi)較多使用水溶性破乳劑。比起水溶性破乳劑，油溶性破乳劑具備用量少、脫水速度快、排出污水質(zhì)量好、對環(huán)境污染小等特點(diǎn)，已有較多應(yīng)用。目前I常使用的破乳劑為油溶性破乳劑。4.4.混合強(qiáng)度混合強(qiáng)度表示原油、洗滌水和破乳劑的混合程度。混合強(qiáng)度小很難保證脫鹽效果;混合強(qiáng)度大乳化層太穩(wěn)定不易破乳。最優(yōu)混合強(qiáng)度的選擇因原油品種和脫鹽罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同而各異，其依據(jù)應(yīng)是原油脫后含鹽量變化的總趨勢。電脫鹽系統(tǒng)可根據(jù)所加工的原油品種和脫鹽罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況選擇最優(yōu)的混合強(qiáng)度，提高脫鹽效果。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，加工較低密度的原油時，混合閥壓差△P采用30~80KPa;加工較高密度的原油時，混合閥壓差△P采用50~130KPa。4.5.洗滌水電脫鹽注水的水質(zhì)、pH值要適宜(pH=6~8)。目前，有條件的煉油廠基本.上采用了二級的排水回注到一-級的流程，并使用脫硫凈化水替代新鮮水，這對環(huán)保和節(jié)水都是有益的。適當(dāng)提高注水量可以提高水滴間的凝聚力，以利于水滴聚結(jié)。在破乳劑型