高紅利 曾懋輝

（1.廣東石油化工學(xué)院 2.中國(guó)石化茂名公司煉油分部）

常減壓蒸餾是煉油加工的龍頭裝置，原油電脫鹽又是常減壓蒸餾裝置的第一道工序。通過(guò)電脫鹽，將原油中的鹽和水分從原油中脫除，可緩解鹽在三塔頂水解后對(duì)設(shè)備的腐蝕，并為下游裝置提供優(yōu)質(zhì)原料。

電脫鹽操作的好壞，對(duì)裝置的安全生產(chǎn)都會(huì)產(chǎn)生影響。脫后原油含鹽高會(huì)造成蒸餾及其后加工裝置的設(shè)備腐蝕；脫后原油含水高則造成蒸餾裝置能耗上升，甚至造成沖塔，嚴(yán)重影響裝置長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)。因此，針對(duì)目前的高含鹽含水原油，如何提高電脫鹽效果，保證裝置安全生產(chǎn)，是亟待解決的難題。

1 高含鹽含水原油脫鹽現(xiàn)狀及危害

茂名石化公司以往以加工中東輕質(zhì)原油為主，這類原油密度小，粘度低，含鹽但幾乎不含水。多年來(lái)茂名石化公司的各套常減壓蒸餾裝置電脫鹽操作一直比較穩(wěn)定，脫后原油含鹽、含水均可以達(dá)到工藝指標(biāo)要求。但近期加工的馬林、索魯士原油以及定期對(duì)原油罐底進(jìn)行高壓水清洗后回收的罐底油等油種，含鹽含水量很高，脫鹽罐內(nèi)乳化層很厚，乳化現(xiàn)象非常嚴(yán)重，且油水界面不清晰，使脫鹽、脫水十分困難，造成脫后原油鹽含量超標(biāo)，脫出水含油。表1是加工的部分原油性質(zhì)參數(shù)。

表1 部分油種基本性質(zhì)Table 1 Typical properties of the crude oil

由于脫鹽率的下降，脫后原油含鹽高，給常減壓蒸餾裝置及后加工裝置的防腐帶來(lái)巨大壓力。工藝指標(biāo)要求脫后原油含鹽量小于3mg／L（w），含水量小于0.3%（w），但茂名石化公司1＃常減壓蒸餾裝置自從加工索魯士、馬林原油及配煉回收罐底油后，因脫鹽不好而使三塔頂腐蝕加劇，且問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，三頂Fe2＋明顯上升，不但脫后原油含鹽高，而且排水帶油現(xiàn)象嚴(yán)重，排水大部分時(shí)間呈黑色。表2是某操作時(shí)段內(nèi)幾種原油電脫鹽前后的數(shù)據(jù)。

從表2可以看出，原油含鹽量高且不均勻，波動(dòng)很大，給裝置電脫鹽平穩(wěn)操作造成很大困難，脫鹽效果下降，脫后原油含鹽、含水量高，對(duì)煉油生產(chǎn)的危害十分巨大，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

表2 部分油種電脫鹽情況Table 2 Conditions of desalted crude oil

（1）對(duì)常減壓蒸餾裝置三塔頂產(chǎn)生鹽酸、硫化物和氯化銨的腐蝕。由于鹽的水解，在蒸餾裝置三塔頂造成酸腐蝕，并且隨著脫后原油含鹽的增加腐蝕情況加劇。

（2）造成原油換熱器結(jié)垢、加熱爐結(jié)焦。原油換熱器結(jié)垢物中大部分組分是無(wú)機(jī)物，其余是瀝青質(zhì)和聚合物。在原油預(yù)熱換熱系統(tǒng)中，結(jié)垢的有機(jī)物被無(wú)機(jī)垢沉積構(gòu)成的粗糙表面截留下來(lái)，進(jìn)一步裂變，形成結(jié)垢物。

（3）造成塔盤結(jié)垢，降低蒸餾效果。

（4）排水帶油，增加環(huán)保及污油回收的壓力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，回收排水中的污油，成本約為91元／噸。

（5）脫后原油帶水，造成能量大量損失。水由120℃加熱到365℃，吸收的熱量高達(dá)6.08×105kcal／t，這將使裝置的能耗大幅上升。

（6）對(duì)下游裝置長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)的影響。脫后原油蒸餾后作為后續(xù)加工的原料，脫鹽效果直接影響下游裝置的生產(chǎn)。用脫后含鹽高的原油生產(chǎn)的催化裂化原料，會(huì)造成重油催化進(jìn)料的鈉含量高，使催化劑中毒；作為焦化原料，會(huì)造成焦化爐管結(jié)鹽，阻塞爐管。

2 影響脫鹽效果的因素

2.1 原油性質(zhì)的影響

原油的密度、粘度、含水量、含鹽量、乳化狀態(tài)對(duì)電脫鹽操作都有影響。正常情況下，原油含水乳化狀態(tài)是以油為連續(xù)相，水為分散相的油包水型乳化液（W／O型）。當(dāng)分散相的相對(duì)體積大于74.02%時(shí)，乳化液的類型就有可能發(fā)生翻轉(zhuǎn)，變成水為連續(xù)相、油為分散相的水包油型乳化液（O／W型）［1］。馬林原油密度達(dá)0.934 4g／cm3（20 ℃），含水量達(dá)0.45%（w），乳化狀況特殊，出現(xiàn)水包油型乳化液（O／W型）。對(duì)于清罐底油，含鹽量雖不高，但含水量更高，一般在5%～10%（w）范圍內(nèi)，加工時(shí)雖僅按10%比例配煉，但對(duì)電脫鹽操作已造成十分嚴(yán)重的影響。

2.2 注水量的影響

原油電脫鹽是通過(guò)往原油中注水，使其中的鹽溶解于水中，然后再將含鹽的水排出而達(dá)到脫鹽的目的。注水量越大，溶解于原油中的鹽就越多，脫鹽效果就越好，通常通過(guò)提高注水量來(lái)提高脫鹽效果。但加工高含鹽高含水原油時(shí)，由于這類油品與水混合后很容易乳化，造成脫水含油、脫后原油含水量多并帶入初餾塔造成沖塔，很難通過(guò)增加注水量提高脫鹽率。對(duì)這類油品，可通過(guò)選用合適的破乳劑、油水混合強(qiáng)度及脫鹽溫度等參數(shù)，來(lái)提高脫鹽率。

2.3 破乳劑的影響

電脫鹽效果除受工藝參數(shù)影響外，還受破乳劑的影響。油包水型乳化液和水包油型乳化液界面的性質(zhì)是不盡相同的，對(duì)破乳劑的適應(yīng)性也有區(qū)別。目前，煉油廠通常只用油包水型（W／O型）原油破乳劑，這種破乳劑無(wú)法處理加工高含鹽含水原油時(shí)出現(xiàn)的水包油型（O／W型）乳化現(xiàn)象。處理高含鹽含水原油及清罐底油時(shí)，出現(xiàn)的脫水帶油和脫鹽率大幅降低現(xiàn)象，與破乳劑的選擇不當(dāng)有很重要的關(guān)系。

2.4 混合強(qiáng)度的影響

混合強(qiáng)度對(duì)重油電脫鹽影響十分明顯。高強(qiáng)度混合對(duì)混合水洗有利，但容易乳化。茂名石化1＃、2＃常減壓蒸餾的一級(jí)注水點(diǎn)，原來(lái)設(shè)在原油泵進(jìn)口處，這在加工中東輕質(zhì)原油時(shí)，脫后含鹽可達(dá)到1 mg／L，效果較好；但在加工高含鹽含水原油時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生過(guò)強(qiáng)的混合強(qiáng)度，乳化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，造成油水分離不好，一級(jí)排水帶油嚴(yán)重。1＃常減壓蒸餾裝置在2007年5月大修時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，在一級(jí)進(jìn)罐前增加了混合閥和混合柱，并將注水點(diǎn)改在混合閥前，混合壓降調(diào)整到0.04MPa。改造后乳化層減薄，脫水不再出現(xiàn)帶油，脫鹽效果明顯好轉(zhuǎn)。

2.5 脫鹽溫度的影響

電脫鹽溫度對(duì)脫鹽效果影響很大，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）提高溫度會(huì)增加油水密度差，利于脫水，對(duì)原油尤其是對(duì)重質(zhì)原油的電脫鹽操作有利；

（2）較高的溫度可以使原油的粘度降低，減少水滴的運(yùn)動(dòng)阻力，利于脫水；

（3）較高的溫度有利于油水界面張力的降低，從而使水滴受熱膨脹，乳化膜減弱，有利于破乳和聚結(jié)。但溫度也不能太高，否則會(huì)造成油品在操作壓力下氣化率過(guò)高而對(duì)脫鹽不利。

另外，當(dāng)溫度超過(guò)一定值時(shí)，油水密度差反而變小，對(duì)脫鹽不利。一般情況下電脫鹽溫度達(dá)到130～135℃左右，油水分離效果較好。

2.6 電場(chǎng)強(qiáng)度的影響

電場(chǎng)強(qiáng)度是影響電脫鹽效果的重要參數(shù)。在原油停留時(shí)間一定的情況下，提高電場(chǎng)強(qiáng)度有利于脫鹽率的提高，因此在實(shí)際生產(chǎn)中在變壓器電流不超的情況下盡量提高送電電壓以獲得較高的脫鹽率。

3 提高脫鹽效果的措施

由于高含鹽含水原油、清罐底油乳化情況特殊，如按照常規(guī)操作，難以達(dá)到理想的脫鹽效果?？赏ㄟ^(guò)以下途徑緩解原油性質(zhì)變化帶來(lái)的不利影響，改善電脫鹽操作。

3.1 搞好預(yù)脫水操作

原油預(yù)脫水是提高高含鹽含水原油脫鹽效果非常有效的手段之一，且操作成本低。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原油換罐后一段時(shí)間，由于罐底部含水量高，會(huì)出現(xiàn)乳化加重油水界面不清、變壓器電流上升等情況。為了消除這些不利影響，可通過(guò)以下方法解決：

（1）增加原油在原油罐內(nèi)的停留時(shí)間或提高脫水溫度。雖然增加原油在原油罐內(nèi)的自然沉降時(shí)間可以達(dá)到一定效果，但由于原油罐區(qū)進(jìn)行加溫脫水的溫度較低，效果不很明顯，若增加一級(jí)電脫鹽罐或采用熱脫水罐，可達(dá)到比罐區(qū)脫水更好的效果；

（2）在原油罐區(qū)注破乳劑，進(jìn)行低溫破乳。在原油管輸過(guò)程中注入破乳劑，對(duì)原油預(yù)脫水有很好的效果，尤其以注油溶性破乳劑為佳。使用油溶性劑可以減少破乳劑在罐區(qū)脫水過(guò)程中的損失，大部分破乳劑在電脫鹽中仍然可以發(fā)揮作用，破乳劑利用率較高，而水溶性劑則在罐區(qū)脫水時(shí)大部分被排掉，損失較大。

3.2 調(diào)整破乳流程

3.2.1 選擇合適的注入點(diǎn)

實(shí)踐表明，破乳劑注入原油后到脫鹽罐的流程，如果太短或注入點(diǎn)過(guò)少，都不利于破乳劑與原油的混合，無(wú)法使破乳劑均勻分散到原油中，破乳效果差。中石油遼陽(yáng)石油化纖公司煉油廠，將其電脫鹽裝置破乳劑注入點(diǎn)由一個(gè)增加為三個(gè)，脫鹽率由35%提高到78%，取得較好效果［2］。

3.2.2 雙向破乳，解決脫水帶油，提高脫鹽率

將兩種或兩種以上破乳劑按一定比例混合后構(gòu)成一種新的破乳劑，其破乳脫水效果可能高于任何一種劑單獨(dú)使用，此種現(xiàn)象稱為破乳劑的協(xié)同效應(yīng)。茂名石化1＃常減壓裝置通過(guò)篩選合適的破乳劑并采用雙向破乳，在原油一級(jí)注油溶性破乳劑，二級(jí)注水溶性破乳劑，二級(jí)排水回注一級(jí)，通過(guò)此工藝處理高酸重油破乳問(wèn)題取得了較好的效果，成功解決了排水含油問(wèn)題，并提高了脫后原油含鹽合格率。

3.2.3 優(yōu)化注水、注劑流程

對(duì)于易乳化的高含鹽含水原油，電脫鹽罐內(nèi)乳化層都較厚，若控制排水不帶油，則造成油水乳化層到達(dá)強(qiáng)電場(chǎng)部位，造成變壓器電流過(guò)高，甚至跳閘，脫后原油帶水高甚至?xí)斐沙躔s塔沖塔，威脅安全生產(chǎn)。解決辦法是將二級(jí)排水全部回注一級(jí)，由于二級(jí)水不直排，可以將二級(jí)電脫鹽罐水位控制低一點(diǎn)，甚至零水位。這樣可以完全解決二級(jí)排水帶油問(wèn)題。對(duì)于一級(jí)電脫鹽罐，油水界位則必須控制在合適的界位，確保排水不含油。

3.3 定期對(duì)罐底污泥清洗

重質(zhì)原油一般泥沙雜質(zhì)較多，雖然經(jīng)過(guò)原油罐沉降，但是仍然有部分帶入電脫鹽罐，并沉積于底部，尤其是一級(jí)電脫鹽罐，大量的沉積物會(huì)造成電脫鹽罐有效空間減小，油品在罐內(nèi)停留時(shí)間減少，排水含油量上升。罐底油泥長(zhǎng)期不清洗還會(huì)導(dǎo)致罐底排水分布管局部堵塞，排水不均勻，造成其中某個(gè)變壓器電流過(guò)載跳閘而影響整個(gè)電脫鹽罐的操作。定期對(duì)電脫鹽罐進(jìn)行反沖洗可以獲得較好效果。

3.4 優(yōu)化工藝操作參數(shù)

通過(guò)模擬或?qū)嶒?yàn)，對(duì)各操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，以獲到最佳的工藝指標(biāo)［3］。另外，采用新技術(shù)，如使用超聲波破乳技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)原油脫后含鹽質(zhì)量濃度不大于3mg／L，且可降低成本和能耗［4－5］。

4 結(jié)論

綜上所述，提高高含鹽、高含水原油的脫鹽效果，關(guān)鍵在以下幾個(gè)方面：

（1）原油含水量大且含乳化劑，造成原油進(jìn)裝置前乳化，油包水乳化液和水包油乳化液的同時(shí)存在是影響電脫鹽脫水效果的根本原因；

（2）加強(qiáng)原油罐脫水，在原油電脫鹽前降低含水量，是提高脫鹽效果的前提；

（3）選擇合適的破乳劑，采用雙向破乳是提高脫鹽效果的關(guān)鍵；

（4）優(yōu)化電脫鹽各工藝操作參數(shù)是提高脫鹽效果的有效手段；

（5）使用超聲波破乳等新技術(shù)［4］。

實(shí)踐表明，通過(guò)采取以上措施，茂名石化公司1＃常減壓蒸餾裝置的電脫鹽操作明顯改善，取得了較好的脫鹽效果。

［1］杜榮熙.脫后原油鹽含量超標(biāo)的思考［J］.石油化工腐蝕與防腐，2004，21（1）：49－53.

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［5］王慧源，岳祥龍，趙慶勝，等.超聲波破乳技術(shù)在電脫鹽工藝中的應(yīng)用［J］.煉油與化工，2009，20（2）：28－30.