加工劣质原油电脱盐面临的挑战及对策

宋艳伟，亓仁东，杨 旭

（中国石油广西石化公司，广西 钦州 535008）

某常减压装置设计加工能力1000万t·a-1，以加工进口原油为主，原油品种较多，不同品种之间的性质差异较大，采用成熟的国产二级高速电脱盐技术进行脱盐，设计技术指标为：脱后盐含量≤3mgNaCl·L-1，脱后水含量≤0.2%（m/m），脱后排水油含量≤150mg·L-1。

1 电脱盐原理

原油中含有水，同时也含有胶质、沥青质等天然乳化剂，原油在开采和输送过程中，由于剧烈扰动，使水以微滴状态分散在原油中，原油中的乳化剂靠吸附作用浓集在油水界面上，组成牢固的分子膜，形成稳定的乳化液，乳化液的稳定程度，取决于乳化剂性质、浓度、原油本身性质、水分散程度、乳化液形成时间长短等因素，机械强烈的搅动，乳化剂浓度高，原油粘度大，乳化液形成的时间长，将增加乳化液的稳定程度。

原油电脱盐，主要是加入破乳剂，破坏其乳化状态，在电场的作用下，使微小水滴聚结成大水滴，使油水分离。由于原油中的大部分盐类是溶解在水中，因此脱水与脱盐是同时进行的。电脱盐原则流程图见图1。

2 面临的问题

自常减压装置开工以来，一年内加工原油品种达到20余种。从电脱盐的操作情况看，在加工达尔等劣质原油及回炼减渣、重污油时，电脱盐罐的乳化层较厚，电流增加，脱盐效果变差。相关趋势如图2所示。

图1 电脱盐原则流程图

图2 一级电脱盐罐的3台变压器电流趋势图

3 采取的对策

针对以上情况，本装置对电脱盐的操作条件进行全面分析排查，逐一分析。影响电脱盐操作的因素主要有温度、电场强度、混合强度、注水量和破乳剂等。

图3 脱后原油盐含量

3.1 温度

温度是原油脱盐过程中的一个重要条件之一，提高温度，能使原油粘度降低，减少水滴运动阻力，有利于水滴运动，同时使得油水界面的张力降低，水滴受热膨胀，有利于破乳和聚结，于是我们将电脱盐罐入罐温度从138℃慢慢提高，最高达到148℃，虽然脱后盐含量还是高于指标，但根据观察发现在140~142℃之间，乳化现象有所好转，于是操作温度控制在142℃。

3.2 电场强度

电场强度是影响电脱盐效率的一个重要工艺参数。根据水滴聚结力公式得知两小水滴间的聚结力与电场强度平方成正比，提高电场强度可以提高小水滴间的聚结力，有利于电脱盐。本装置将一级电脱盐罐电压从1.6万V提高至1.9万V，电流从195A升高至242A，经现场观察，乳化现象在1.9万V时好转，但脱后盐含量还是超标，于是操作电压控制在1.9万V。

3.3 混合强度

混合强度同样对电脱盐的操作影响很大，混合强度越大，注入的水分散得越细，在电场中聚结作用越充分，脱盐效果就越好；但是混合强度过大，则可能造成过度乳化，使油和水形成乳化液，降低脱盐效果。每一个电脱盐设施的混合强度都不尽相同，本装置设计为50kPa。我们根据现场乳化情况，调整混合强度，发现混合强度降至45kPa，乳化现象有所好转，但脱盐效果依然高于指标。

3.4 注水量

电脱盐注水量是影响电脱盐的重要因素，注水可以溶解悬浮在原油中的盐，使之与水脱除，增加水的注入量可以破坏原油乳化液的稳定性，对脱盐有利，一般为加工量的3%~8%。根据工艺包设计理念，本装置注水点有2个，第1个在原油泵后换热器之前，在此点注水，有利于提高油水混合强度，但考虑到容易过度混合，增加破乳难度，可以根据生产情况停止注入；第2个在电脱盐罐进罐之前，设计两边的注水量比例=1∶3。我们根据现场情况，停止了换热器之前的注水，提高了电脱盐罐的注水，现场乳化现象有所好转，但脱盐效果依然高于指标。

3.5 破乳剂

破乳剂是通过破坏原油乳化液中油与水间的液膜达到其破乳作用，然而破乳剂都有一定的选择性，每种破乳剂都有适合的原油品种。本装置加工的原油品种从开工初期的几种已经达到20种以上，那么是否是因为破乳剂的选择性导致我们脱盐效果不好呢？

针对此种情况，我们和破乳剂厂家的技术人员在现场共同调试。从脱盐脱水的结果来看，当掺炼达尔油时，脱盐效果不理想。我们将6种原油带回实验室，针对调和后的原油加工方案进行研究。按照不同配比的原油，筛选了不同配方的油溶性破乳剂。

2011年3月10日本装置使用调配后的新破乳剂，发现脱后盐含量和水含量都有下降趋势，3月20日的盐含量已经合格。具体结果见图4。电脱盐的电流已经降低至正常值，结果见图5。

图4 脱后原油盐含量

图5 一级电脱盐罐的3台变压器电流趋势图

从以上数据来看，就是破乳剂的原因造成了本装置脱后盐含量不合格，因此对破乳剂的选择就是当前的最大问题。由于广西石化加工的油品品种还会继续增加，而每种破乳剂适应的原油品种有限，因此破乳剂配方的及时更新将是我们面临的最大困难。

4 结论

加工高硫、高酸等劣质低价原油已是炼厂的必然趋势，在此过程中势必对电脱盐的操作造成影响。通过对影响电脱盐运行的温度、电场强度、混合强度、注水量和破乳剂等的现场分析，可总结摸索出一套有针对性的、行之有效的应付劣质原油的操作方法，确保电脱盐系统安全正常运行。

[1] 唐孟海，胡兆灵.常减压蒸馏装置技术问答[M].北京：中国石化出版社，2004.

[2] 林世雄.石油炼制工程[M].北京：石油工业出版社，2000.