戴琴榮，韓冰，宋艷偉

(1. 中國石油廣西石化公司， 廣西 欽州 535008； 2. 中國石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計分公司，山東 青島 266071)

原油在進(jìn)入蒸餾前，首先要經(jīng)過電脫鹽裝置進(jìn)行脫鹽、脫水處理，以保證下游設(shè)備的正常及長周期運(yùn)行。但隨著原油品種劣質(zhì)化、種類更換頻繁[1]、來源多樣化的趨勢，給電脫鹽的穩(wěn)定運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)。常見的問題主要是乳化導(dǎo)致界面不清晰，使得電脫鹽運(yùn)行效率下降，影響脫鹽效果、排水水質(zhì)，脫后原油含鹽合格率降低[2]，嚴(yán)重時影響裝置處理負(fù)荷、催化裂化裝置催化劑的性能及消耗。

目前，國內(nèi)電脫鹽油水界面控制大多采用射頻導(dǎo)納液位計、電容式差壓液位計或雙法蘭差壓式液位計等。但此類液位計存在諸如原油密度變化后檢測不準(zhǔn)確、乳化嚴(yán)重時檢測失效、維修工作量大等問題。筆者介紹了一種AGAR公司基于微波能量吸收原理的由界位探測儀(ID200系列)和含水率分析儀(OW300系列)組成的新型電脫鹽界位優(yōu)化控制系統(tǒng)，通過準(zhǔn)確檢測油水界位和來料油水含量，使電脫鹽系統(tǒng)操作運(yùn)行得到優(yōu)化，從而充分發(fā)揮電脫鹽裝置的處理能力。

1 ID200系列界位探測儀和OW300系列含水率分析儀原理

ID200系列界位探測儀原理是利用微波能量吸收技術(shù)。由于油和水的介電常數(shù)是數(shù)量級的差別[3]，對微波能量的吸收能力有很大不同。探測儀的探針尖端天線發(fā)射1個高頻低功耗微波，其檢測范圍是以尖端天線為直徑的球形區(qū)域，部分能量被天線周圍的介質(zhì)吸收，產(chǎn)生1個和吸收率相關(guān)的模擬信號。水吸收大部分信號，油吸收相對較小部分信號，根據(jù)被介質(zhì)吸收的信號量得出油中含水率。所有類型的油品都會產(chǎn)生1個小信號，氣體/空氣的吸收信號比油品略小，而水產(chǎn)生1個相對較強(qiáng)的信號，根據(jù)檢測球形區(qū)域的油水體積分?jǐn)?shù)，輸出模擬4～20mA電流信號。當(dāng)油水界面很清晰時，信號隨著界面的改變而改變。在乳化液中，信號隨著水體積分?jǐn)?shù)的變化而變化[4]。

OW300系列含水率分析儀采用復(fù)合高頻微波法，測量流體電介質(zhì)性能，不受連續(xù)相影響，可以測量體積分?jǐn)?shù)在0～20%內(nèi)的烴/水混合物。不同于其他基于微波、密度或電容的測試儀器，該油/水分析儀是一種精確度不受分析組分鹽度、密度、黏度、溫度和速度等條件影響的儀表。即使在有影響光學(xué)儀器準(zhǔn)確性的工藝涂層工況下，高頻信號的精確度也不會改變。

2 電脫鹽界位優(yōu)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及實(shí)際應(yīng)用

2.1 AGAR電脫鹽界位優(yōu)化控制系統(tǒng)構(gòu)成

AGAR電脫鹽界位優(yōu)化控制系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 AGAR電脫鹽界位優(yōu)化控制系統(tǒng)示意

AGAR電脫鹽界位優(yōu)化控制系統(tǒng)由4根探針組成。4根探針均基于微波能量吸收原理。1號、2號、4號探針為ID200系列界位探測儀，安裝在電脫鹽罐罐體上；3號探針為OW300系列含水率分析儀，安裝在原油進(jìn)料線上。這些探針的輸出信號與探針?biāo)谖恢玫暮食烧取?/p>

1)圖1中1號探針為界位控制探針。設(shè)定值一般為80%(也可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整)，自動控制脫鹽水出口閥。由于其測量準(zhǔn)確、響應(yīng)靈敏，有助于界面的穩(wěn)定控制，從而具有改善排水含油的性能。

2)圖1中2號探針主要用于監(jiān)測電極板下方乳化層。乳化層向上增長會造成電極板過載，通過2號探針實(shí)時監(jiān)測電極板下方乳化層狀況，提醒操作人員根據(jù)需要調(diào)整破乳劑注入量， 節(jié)省了運(yùn)行成本[5]。同時也為電極板的安全運(yùn)行，提供了一項預(yù)警措施。

3)圖1中3號探針用來實(shí)時監(jiān)測進(jìn)料管線中原油的含水量。當(dāng)檢測到原油中有水栓或含水超標(biāo)時，可以提前10～20min給操作人員發(fā)出報警，從而采取相應(yīng)的措施，如提前降低界位、調(diào)整注水量或破乳劑量等以減少對電脫鹽運(yùn)行造成的沖擊。

4)隨著原油從進(jìn)料管線進(jìn)入脫鹽罐，泥漿/固體會沉積到脫鹽罐底部。當(dāng)圖1中4號探針的信號突然降低很大，而1號探針仍然保持80%的水平，說明在罐底出現(xiàn)了油泥/固體[6]，提醒進(jìn)行反沖洗。

2.2 實(shí)際應(yīng)用

AGAR電脫鹽系統(tǒng)已經(jīng)在千萬噸級常減壓裝置得到應(yīng)用，使用效果非常好。以南方沿海某煉廠為例，為了提高電脫鹽應(yīng)對劣質(zhì)原油的處理能力，在2013年大檢修期間對電脫鹽設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)升級改造，安裝了AGAR電脫鹽界位優(yōu)化控制系統(tǒng)。

該廠10Mt/a常減壓裝置采用二級高速電脫鹽技術(shù)[7]，原設(shè)計中油水界面采用射頻導(dǎo)納控制，同時設(shè)1套雙法蘭差壓式液位計作為比對和參考，在該次大檢修改造后原界位監(jiān)測系統(tǒng)仍保留作為參考。5月初檢修開工后，油水界位改由AGAR界位計1號探針來控制。運(yùn)行結(jié)果表明，AGAR控制系統(tǒng)呈現(xiàn)出靈敏、穩(wěn)定及可靠的特點(diǎn)。其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1)界位真實(shí)準(zhǔn)確。通過油水看樣口實(shí)際觀察，界位顯示與實(shí)際情況一致。根據(jù)探針的實(shí)際安裝位置及插入深度，1號探針顯示為80%時界位應(yīng)正好位于第3個看樣口。實(shí)際控制(一級罐)為70%左右時，第3個看樣口為油，第2個看樣口為水，界面清晰。

2)油水界位控制穩(wěn)定，反應(yīng)迅速。由于對信號比較敏感，當(dāng)油水界位變化時，反映在探針區(qū)域的信號變化迅速及時，從而實(shí)現(xiàn)對液位的穩(wěn)定控制，提高了裝置的處理量。從圖2和圖3的對比趨勢可以反映AGAR界位計在界位控制方面的穩(wěn)定性。

圖2 AGAR界位系統(tǒng)控制電脫鹽罐界位趨勢(2013年數(shù)據(jù))

從圖2中可以看出，采用AGAR界位系統(tǒng)控制后，油水界位非常平穩(wěn)，基本上呈直線，正常波動幅度在1%左右。該系統(tǒng)對界位偏差響應(yīng)迅速，控制準(zhǔn)確，在調(diào)整界面時也能夠迅速調(diào)節(jié)到設(shè)定值，達(dá)到新的平衡，而不產(chǎn)生大的波動，避免了使用射頻導(dǎo)納界位計時易發(fā)生漂移以及需要經(jīng)常調(diào)校的問題[8]。

圖3 射頻導(dǎo)納控制時電脫鹽罐界位

從圖3可以看出，由于乳化對射頻導(dǎo)納界位計的干擾，界位控制波動幅度相對要大。

3)電脫鹽排水油含量低。1號和2號2個關(guān)鍵探針的聯(lián)合運(yùn)行，保證了穩(wěn)定的界面控制，為脫鹽脫水及排水油含量的下降創(chuàng)造了條件，目前排水油質(zhì)量濃度平均穩(wěn)定在50mg/L 以下。

4)合理可靠的系統(tǒng)設(shè)計，為操作提供了安全保障。2號探針為乳化層的增長和水位設(shè)置了一道警戒線，只要該探針指示值位于安全區(qū)間內(nèi)，則可放心地進(jìn)行油水界位的調(diào)整從而避免界位過高造成電極板超電流。而4號探針成為排水的報警器，在異常情況下可提醒操作員，防止發(fā)生將油排出的極端情況。正常情況下4號探針的主要功能是監(jiān)控底部油泥的沉積，為反沖洗提供指導(dǎo)[9]。

5)持續(xù)監(jiān)控罐區(qū)原油水含量。3號探針實(shí)時監(jiān)測進(jìn)裝置原油中的水含量，為電脫鹽運(yùn)行電流的變化提供前置信號。該煉廠原油切罐時伴隨水含量的躍升，電脫鹽電流會出現(xiàn)小幅跳躍，水含量信號變化后約10min，電脫鹽電流將相應(yīng)發(fā)生變化。對于水含量變化較大的情況，可充分利用該時間間隔對操作進(jìn)行調(diào)整，如降低注水量、調(diào)整混合強(qiáng)度等，減少原油帶水對電脫鹽的沖擊。通過OW300系列含水率分析的監(jiān)測儀，提醒罐區(qū)及時加強(qiáng)脫水。

3 結(jié)束語

AGAR電脫鹽界位優(yōu)化控制系統(tǒng)是一套成熟的系統(tǒng)，該系統(tǒng)穩(wěn)定性好、耐用并且免維護(hù)，可以帶壓插拔更換探針，不受介質(zhì)密度、溫度、黏度的影響。通過在國內(nèi)外的實(shí)際應(yīng)用效果表明，AGAR電脫鹽界位優(yōu)化控制系統(tǒng)提升了電脫鹽整體運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，顯著提高了電脫鹽裝置的處理能力，并減輕了操作人員對電脫鹽界位等監(jiān)控的壓力，具有很好的應(yīng)用前景。

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