張召利

(中國(guó)石油化工股份有限公司齊魯分公司，山東淄博255434)

中國(guó)石油化工股份有限公司齊魯分公司勝利煉油廠第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置，由中石化洛陽(yáng)工程有限公司設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)規(guī)模為8 Mt/a，年開(kāi)工時(shí)間為8 400 h。設(shè)計(jì)加工的原油為高硫高酸原油和勝利原油的混合油，其中高硫高酸原油為6.7 Mt/a，勝利原油為1.3 Mt/a?；旌显退嶂禐?.685 mgKOH/g，硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.97%，屬高硫高酸-中間基原油。電脫鹽罐按兩級(jí)電脫鹽設(shè)置，采用交直流低速電脫鹽脫水技術(shù)。

第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置于2010年3月開(kāi)工，在加工勝利煉油廠的高硫高酸原油基礎(chǔ)上，摻煉第Ⅱ套常減壓蒸餾裝置拔頭后的沙重、伊重、索魯士、扎庫(kù)姆、奧瑞特、埃斯科蘭特、瑪雅等原油，摻煉比在30%左右，在裝置正常生產(chǎn)過(guò)程中，出現(xiàn)常壓塔常頂含硫污水量大、常頂干點(diǎn)質(zhì)量不合格問(wèn)題，經(jīng)水的物料平衡計(jì)算，發(fā)現(xiàn)脫后原油帶水0.5%左右。同時(shí)導(dǎo)致常壓塔上部腐蝕嚴(yán)重，常減壓裝置常頂循環(huán)和常一線系統(tǒng)出現(xiàn)了多處管線腐蝕穿孔。為提高裝置電脫鹽系統(tǒng)脫鹽、脫水效果，減輕常壓塔的腐蝕，2011年1月增上了第三級(jí)電脫鹽罐，采用雙進(jìn)油雙電場(chǎng)電脫鹽脫水設(shè)備。經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)行調(diào)試，原油脫鹽、脫水率得到顯著提高。

1 技術(shù)特點(diǎn)

鎮(zhèn)江金門實(shí)業(yè)有限公司開(kāi)發(fā)的雙進(jìn)油雙電場(chǎng)原油高效脫鹽脫水技術(shù)克服了交流、交直流、高速電脫鹽技術(shù)的缺陷，體積小，投資省，占地面積小，處理效果好。不僅適合處理輕質(zhì)原油，更適合處理重質(zhì)原油，特別適合于處理重質(zhì)油的大型化裝置。該技術(shù)的主要特點(diǎn):

(1)充分利用電脫鹽罐內(nèi)上部原來(lái)未曾使用的空間，水平安裝了若干單元半密閉盤式電極組成的上部電場(chǎng)。在電脫鹽罐中心線以上，上部電場(chǎng)以下安裝了水平電極或者垂直電極組成的下部電場(chǎng)。上、下部電場(chǎng)除共用一個(gè)電脫鹽罐、出油集合管、污水排放系統(tǒng)外，其余相對(duì)獨(dú)立，這相當(dāng)于在一個(gè)電脫鹽罐內(nèi)安裝了兩套低速電脫鹽設(shè)備。由于采用雙電場(chǎng)處理原油方式，使油水乳化液在上、下部電場(chǎng)內(nèi)的上升速度大為降低。和交流、交直流電脫鹽設(shè)備相比較，它體積小，占地少，處理效果好。原油處理量増大1.75～2倍。

(2)如圖1所示，下部電場(chǎng)處理后的凈油從上部電場(chǎng)水盤與水盤，水盤與電脫鹽罐壁之間的通道進(jìn)入電脫鹽罐頂部的出油集合管。上部電場(chǎng)底部設(shè)置落水管，直接將上部電場(chǎng)內(nèi)沉降的含鹽污水排到電脫鹽罐底部。上部電場(chǎng)沉降的含鹽污水不與下部電場(chǎng)處理后的上升凈油接觸和逆向流動(dòng)，不會(huì)污染處理后的凈油?？朔嗽懈咚匐娒擕}技術(shù)上部電場(chǎng)聚結(jié)的含鹽污水與下部電場(chǎng)處理后上升的凈油逆流返混現(xiàn)象。避免了下部電場(chǎng)處理后的凈油上升時(shí)攜帶微小含鹽水滴到電脫鹽罐外，使脫后含鹽不達(dá)標(biāo)的狀況。

(3)采用與雙電場(chǎng)相匹配的雙進(jìn)油方式，分別向上部電場(chǎng)和下部電場(chǎng)供油。進(jìn)油支管上安裝了流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)閥，在油品性質(zhì)和處理量發(fā)生變化時(shí)，或者根據(jù)上、下部電場(chǎng)的處理效果，調(diào)節(jié)電脫鹽罐外的流量調(diào)節(jié)閥，使上、下部電場(chǎng)分別獲得理想的處理量。克服了原有高速電脫鹽設(shè)備上、下部電場(chǎng)處理量不均衡，而且不能調(diào)節(jié)的缺陷。

(4)水盤的底部有一個(gè)空間，可以存放原油中沉淀的泥沙和機(jī)械雜質(zhì)，所以不需要頻繁地對(duì)水盤的底部進(jìn)行沖洗，降低了水盤底部的沖洗頻率。由于水盤的底部為斜板鍋底狀，沉淀的泥沙和機(jī)械雜質(zhì)，會(huì)自動(dòng)地通過(guò)落水管排到電脫鹽罐罐底。未自動(dòng)排除的泥沙和機(jī)械雜質(zhì)，可以啟動(dòng)水盤底部的反沖洗系統(tǒng)，能比較容易地將泥沙和機(jī)械雜質(zhì)沖起，經(jīng)過(guò)落水管排到電脫鹽罐罐底。在反沖洗進(jìn)行時(shí)，不會(huì)對(duì)上部電場(chǎng)有擾動(dòng)。上部電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)槟嗌吵恋砘蛘叻礇_洗影響處理效果。保證上部電場(chǎng)能長(zhǎng)周期正常運(yùn)行，保證處理后的原油能達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。

(5)上部電場(chǎng)采用單電源供電的多電場(chǎng)分布技術(shù)，對(duì)上部電場(chǎng)的電場(chǎng)單元進(jìn)行合理的配置，以達(dá)到合理的電場(chǎng)分布，使進(jìn)入電場(chǎng)原油中的微小含鹽水滴高效快速凝并成易于沉降的大顆粒水滴，快速沉降到電場(chǎng)的底部。

(6)上部電場(chǎng)進(jìn)油為強(qiáng)電場(chǎng)進(jìn)油，強(qiáng)電場(chǎng)有強(qiáng)化破乳的作用，原油進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)后水滴能夠瞬間打破乳化膜，聚結(jié)成大水滴而聚結(jié)沉降。處理后的原油上升與水滴沉降，無(wú)逆流現(xiàn)象互不干擾，大大提高了原油脫水效率。

(7)對(duì)油品適應(yīng)性強(qiáng)，既可以處理輕質(zhì)原油，也可以處理重質(zhì)原油和超重原油，特別適合應(yīng)用于重質(zhì)原油大型化電脫鹽裝置。

2 基本狀況

2.1 電脫鹽罐基本結(jié)構(gòu)

2.2 電脫鹽罐尺寸

齊魯分公司勝利煉油廠第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置，設(shè)計(jì)規(guī)模為8 Mt/a，三級(jí)電脫鹽罐罐體尺寸為5 800 mm ×37 056 mm，罐的容積為1 018 m3，相比國(guó)內(nèi)相同規(guī)模裝置，電脫鹽罐的尺寸加大，原油罐內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)。

圖1 上部電場(chǎng)單元示意Fig.1 Unit of the upper electric field

2.3 罐內(nèi)電極板設(shè)置

罐內(nèi)設(shè)有三層水平電極板，形成三個(gè)穩(wěn)定的電場(chǎng)，自下而上形成一個(gè)弱電場(chǎng)，兩個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)，即下部極板的弱電場(chǎng)、強(qiáng)電場(chǎng)，上部水盤極板的強(qiáng)電場(chǎng)。

下部極板連接1號(hào)、4號(hào)變壓器，下部極板送電，上部極板接地，采用兩臺(tái)320 kVA的變壓器。上部水盤極板連接2號(hào)、3號(hào)變壓器，上部極板送電，下部極板接地，采用兩臺(tái)250 kVA的變壓器。

3 第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置混合原油的構(gòu)成

第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置加工的原油70%的為勝利陸上混輸原油，主要混有河口、清河、孤島、草橋等區(qū)塊的勝利高硫高酸原油，以及混入了由三次采油助劑研發(fā)中心提供的陳莊稠油等劣質(zhì)原油的勝利高硫高酸原油，原油性質(zhì)逐年重質(zhì)化、劣質(zhì)化。同時(shí)摻煉30%左右第二常減壓裝置拔頭后的沙重、伊重、索魯士、扎庫(kù)姆、奧瑞特、埃斯科蘭特、瑪雅等進(jìn)口原油。在實(shí)際加工過(guò)程中，由于勝利陸上混輸原油各區(qū)塊的混入量經(jīng)常發(fā)生變化，造成混合原油性質(zhì)波動(dòng)大，原油密度在不斷升高，鹽含量波動(dòng)大。

4 投用后的操作條件及脫鹽效果

2011年2月16日雙進(jìn)油雙電場(chǎng)電脫鹽并入系統(tǒng)投用，投用前期，上部電場(chǎng)進(jìn)料量為25%，下部電場(chǎng)進(jìn)料量為75%，三級(jí)罐僅送電，未注水、未注破乳劑，作為沉降罐使用，原油脫后含鹽、含水仍偏高，運(yùn)行效果不理想，脫鹽、脫水效率偏低，改造后原油的密度、酸值和鹽含量以及脫后含水、含鹽質(zhì)量濃度分別見(jiàn)圖2～圖6。

圖2 第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置原料密度趨勢(shì)Fig.2 Material density trend of fourth atmospheric and vacuum distillation unit

圖3 第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置原料酸值趨勢(shì)Fig.3 Acid value trend of raw materials of fourth atmospheric and vacuum distillation unit

圖4 第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置原料鹽含量趨勢(shì)Fig.4 Crude salt content feed trend of fourth atmospheric and vacuum distillation unit

圖5 三級(jí)罐投用后脫后原油含水趨勢(shì)Fig.5 Desalted crude aqueous trend after third tank used

圖6 三級(jí)罐投用后脫后原油含鹽趨勢(shì)Fig.6 Desalted crude salt trend after third tank used

5 雙進(jìn)油雙電場(chǎng)電脫鹽設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化及效果

為發(fā)揮充分雙進(jìn)油雙電場(chǎng)電脫鹽設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，提高脫后原油含鹽、含水的脫出率，針對(duì)三級(jí)電脫鹽存在的問(wèn)題采取了如下4項(xiàng)優(yōu)化措施，優(yōu)化后原油脫后含水、含鹽趨勢(shì)見(jiàn)圖7和圖8。

5.1 三級(jí)雙進(jìn)油雙電場(chǎng)電脫鹽罐注水

雙進(jìn)油雙電場(chǎng)電脫鹽罐在設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，充分利用電脫鹽罐內(nèi)上部原來(lái)未曾利用的空間，布置了由若干組半密閉盤式電極組成的上部電場(chǎng)，將單電場(chǎng)改為上、下部?jī)蓚€(gè)互不關(guān)連的低速電場(chǎng)，提高了原有電脫鹽罐內(nèi)的空間使用效率，降低原油上升速度。因此，適當(dāng)?shù)淖⑺?，有益于原油中鹽溶于水中，同時(shí)，在較低的流速下，也有益于水滴的聚集和沉降。

2011年7月份三級(jí)電脫鹽罐開(kāi)始投用注水，在初期三級(jí)注水量為10 t/h，三電脫鹽罐的上部電場(chǎng)的電流由23 A降至21 A，下部電場(chǎng)的電流由21 A降至19 A，常壓塔頂含硫污水量由9 t/h降至7.5 t/h，原油脫后含水降至0.3%左右，脫后原油含鹽降至4 mg/L左右。在此基礎(chǔ)上，將三級(jí)注水量提至15 t/h，脫后原油含水降至0.2%左右、含鹽降至3 mg/L以下。

5.2 合理分配上、下部電場(chǎng)進(jìn)料量

雙進(jìn)油雙電場(chǎng)電脫鹽罐通過(guò)將原來(lái)的單路進(jìn)油，改為分別向上部電場(chǎng)和下部電場(chǎng)分別進(jìn)油的兩路進(jìn)油管路，在原油性質(zhì)和處理量發(fā)生變化時(shí)，可以調(diào)節(jié)電脫鹽罐外的兩路進(jìn)油管路上的流量調(diào)節(jié)閥，使上部電場(chǎng)和下部電場(chǎng)原油處理量均為總處理量的50%左右，原油在上、下部電場(chǎng)內(nèi)的上升速度大為下降，上下部電場(chǎng)分別獲得理想的處理量。

投用前期，上部電場(chǎng)進(jìn)料量為25%，下部電場(chǎng)進(jìn)料量為75%，這樣下部電場(chǎng)的上升速度較高，三級(jí)電脫鹽罐的脫鹽率僅為40%左右。在裝置處理量增加時(shí)，三級(jí)電脫鹽罐的脫鹽率會(huì)降低。在調(diào)整過(guò)程中，將上部電場(chǎng)進(jìn)料量增加至35%，下部電場(chǎng)進(jìn)料量降至為65%，通過(guò)合理分配上、下電場(chǎng)進(jìn)料量，提高上部電場(chǎng)的進(jìn)料量，降低了下部電場(chǎng)的上升速度，三級(jí)電脫鹽罐的脫鹽率上升至60%。

5.3 合理利用三級(jí)罐切水進(jìn)行回注

在三級(jí)雙進(jìn)油雙電場(chǎng)電脫鹽注水后脫后原油含鹽、含水顯著降低，三級(jí)電脫鹽罐的含鹽污水水質(zhì)明顯改善。由于一、二級(jí)電脫鹽罐原油注水不足，將三級(jí)電脫鹽罐注水提至20 t/h，以達(dá)到高注水量、深脫鹽、脫水的目的，同時(shí)將三級(jí)罐切水全部回注一級(jí)電脫鹽罐，作為一級(jí)電脫鹽罐的注水，緩解一、二級(jí)電脫鹽罐原油注水不足問(wèn)題，對(duì)降低原油脫后含鹽起來(lái)關(guān)鍵作用。

5.4 適當(dāng)降低電場(chǎng)強(qiáng)度

由于勝利高硫高酸原油的導(dǎo)電性較高，造成三級(jí)電脫鹽罐的電流較高，電脫鹽罐罐底界位無(wú)法有效提高，罐底界位的高低不僅影響含鹽污水的水質(zhì)，還關(guān)系原油的脫鹽率。為此，將上部電場(chǎng)變壓器檔位由25 kV降至22 kV，將下部電場(chǎng)變壓器檔位由22 kV降至19 kV，三級(jí)電脫鹽罐上、下部電流均降低5A，罐底界位由25%提高至32%。在降低電脫鹽罐電耗的同時(shí)，改善了含鹽污水的水質(zhì)，增加了原油通過(guò)水相時(shí)的洗滌效果，提高了脫鹽率。

圖7 第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置優(yōu)化后原油脫后含水趨勢(shì)Fig.7 Trend of crude oil dehydration of fourth atmospheric and vacuum distillation unit after the optimization

圖8 第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置優(yōu)化后原油脫后含鹽趨勢(shì)Fig.8 Salt content in desalted crude oil trend of fourth atmospheric and vacuum distillation unit after the optimization

6 結(jié)論

(1)雙進(jìn)油雙電場(chǎng)電脫鹽設(shè)備具有體積小，占地少，有效提高處理量的特點(diǎn)。

(2)針對(duì)原油性質(zhì)的變化，調(diào)節(jié)手段靈活，對(duì)不同的原油性質(zhì)雙進(jìn)油雙電場(chǎng)電脫鹽具有很好的適應(yīng)性。

(3)通過(guò)對(duì)電脫鹽罐參數(shù)的優(yōu)化，有效提高原油脫鹽、脫水效率，較低了電脫鹽罐的電耗。