塔河原油电脱盐助剂筛选及工艺优化

彭松梓，崔新安，李春贤，唐应彪，曹振兴

(中石化洛阳工程有限公司，河南 洛阳 473001)

塔河原油是一种罕见的低蜡、高沥青质、高残炭、高金属、重质及高黏度原油[1-3]，这种特性使塔河原油电脱盐脱水非常困难。中石化加工塔河原油的炼油厂普遍存在脱盐合格率低、脱后含盐超标现象，严重的脱后含盐超过20 mg/L，给蒸馏装置和二次加工装置带来严重腐蚀问题。

1 实验准备

1.1 原料性质

实验所用塔河原油(取自中石化某炼油厂)性质见表1。

表1 原油性质Table1 Properties of crude oil

1.2 实验设备

实验所用仪器设备包括:静态电脱盐实验仪YS-4、动态电脱盐实验装置、LC-4微机库伦仪和水含量分析仪。

1.3 实验和分析方法

高温脱盐脱水评价方法:取适量原油放入不锈钢电脱盐罐中，加入计量水和化学药剂，盖紧后放入铝浴中预热至实验温度，取出摇晃一定次数，然后放回铝浴中施加电场一定时间，然后取出不锈钢电脱盐罐，取上部油相分析原油脱后含盐量和脱后含水量。

动态电脱盐评价方法:原料油、水和化学药剂分别经计量泵进入一级搅拌罐，然后由原料油计量泵输送到二级搅拌罐，继续混合后经计量泵抽出，经管式加热炉加热到脱盐温度，进入电脱盐罐，在设定条件下进行脱盐脱水，脱后原油经水冷器放出，取样分析原油脱后含盐量和脱后含水量。

其中，脱后含水分析按GB/T 260-1977(1988)进行;脱后含盐分析按GB/T 6532-1986(1991)进行。

2 实验结果与讨论

2.1 破乳剂高温电脱盐脱水评价

加工塔河原油通常采用三级电脱盐，因此实验室也采用三级电脱盐脱水，对8种不同类型破乳剂(其中PR1-PR4为进口油溶性破乳剂，PR5和PR6为国产油溶性破乳剂，PR7和PR8为国产水溶性破乳剂)进行了效果评价。

实验条件:实验温度140℃，注水量10%(质量分数，以原油计)，电场强度1000 V/cm，手摇200次，停留时间30 min，油溶性破乳剂三级添加总量为20 μg/g，水溶性破乳剂一级、二级和三级分别添加20 μg/g。破乳剂高温电脱盐评价结果见表2。

表2 塔河原油高温电脱盐评价Table2 Electric desalting experiments at high temperature

从表2实验结果看，8种破乳剂经一级脱盐脱后含盐由低到高依次为PR5＜PR7＜PR4＜PR6＜PR8＜PR3＜PR2＜PR1;二级脱后含盐由低到高依次为PR5＜PR4＜PR1＜PR2＜PR6＜PR3＜PR8＜PR7;破乳剂PR2和PR4三级脱后含盐均小于10 mg/L，而其余6种破乳剂脱后含盐均大于14 mg/L。从脱后含水来看，PR4脱后含水为0.46%(质量分数)，PR2脱后含水为0.16%(质量分数)，综合效果较好。

2.2 脱盐助剂筛选及评价

塔河原油属于劣质稠油，沥青质和胶质质量分数分别高达13.74%和25.46%，部分结晶盐很可能被沥青质和胶质所包裹，在电脱盐过程中很难和水接触，得不到充分洗涤，因此造成脱盐困难。其次由于原油中硫、氮和金属含量高，这些物质均有极性，很容易与原油中氯离子和水分子等产生吸附作用，导致脱后含盐含水高。因此对于这种劣质原油，仅采用单一的破乳剂很难达到理想的脱盐脱水效果，需要添加合适的脱盐助剂，降低极性物质间吸附作用，以提高脱盐效果。根据原油特性，选择6种不同类型的脱盐助剂，其中T1-T3为无机脱盐助剂，T4-T6为有机脱盐助剂，考察其对塔河原油电脱盐的作用。

实验条件:实验温度140℃，注水量10%(质量分数，以原油计)，电压1000 V/cm，手摇200次，停留时间30 min，油溶性破乳剂PR2总加入量为20 μg/g，脱盐助剂每级加入量为10μg/g，三级电脱盐条件相同，脱盐助剂高温电脱盐评价结果见表3。

表3 脱盐助剂高温电脱盐评价Table3 Electric desalting evaluation of additives

从上述实验结果看，脱盐助剂T6的效果最好，每一级脱除率都有大幅度提高，三级脱后含盐低至3.82 mg/L，脱盐助剂T4和T5的脱后含盐也降至6.06 mg/L和7.09 mg/L，远低于仅添加破乳剂的脱盐效果。从整体上看有机脱盐助剂的效果明显好于无机脱盐助剂，因为有机脱盐助剂与破乳剂性质类似，具有亲油亲水性，易于在原油中极性物质吸附层表面分散和渗透，同时易于接触包裹于胶质沥青质中的无机盐，从而提高脱盐效率。

2.3 脱盐助剂用量考察实验

根据塔河原油性质，提高注水量和增大混合强度均能促进结晶盐的溶解和洗涤，在改变工艺条件基础上，考察脱盐助剂用量对脱盐脱水效果影响。

实验条件:实验温度140℃，电场强度1000 V/cm，注水量20%(质量分数，以原油计)，手摇400次，停留时间30 min，油溶性破乳剂PR2总加入量为20 μg/g，脱盐助剂每一级添加量相同，不同量脱盐助剂对脱盐脱水效果影响见表4。

表4 脱盐助剂用量对塔河原油电脱盐影响Table4 Experimental result of different additive dosage

从表4可知，提高注水量和增大混合强度，塔河原油脱盐效率提高，三级脱后含盐可达到2.96 mg/L;在相同的工艺条件下，随着脱盐助剂用量增加，脱后含盐和脱后含水均有一定程度降低。在温度140℃，电场强度1000 V/cm，注水量20%(质量分数，以原油计)，手摇400次的优化工艺条件和合适脱盐助剂用量条件下，塔河原油脱后含盐可以达到2.34 mg/L，脱后含水为0.22%(质量分数)。

3 动态电脱盐脱水实验

根据静态电脱盐实验结果，进行动态电脱盐脱水实验，实验方法见1.3，实验条件:温度140℃，电场强度1000 V/cm，注水量20%(质量分数，以原油计)，进口油溶性破乳剂总加入量为20μg/g，脱盐助剂T6每级用量20μg/g，实验运行中每小时取样一次用于分析盐和水含量，实验结果见表5。

表5 动态电脱盐实验结果Table5 Dynamic electric desalting tests

动态实验结果表明，在优化的工艺条件下，塔河原油三级脱后含盐低于3 mg/L，脱后水质量分数小于0.3%，完全满足深度脱盐指标，也验证了静态实验结果。

4 结论

(1)针对塔河原油，采用多种不同类型破乳剂进行高温电脱盐评价实验，结果表明仅采用单一破乳剂无法取得良好的脱盐脱水效果;

(2)针对塔河原油高沥青质胶质含量、存在结晶盐及极性物质吸附的特点，考察了多种不同类型脱盐助剂对脱盐脱水的作用，发现脱盐助剂能大大提高脱盐脱水效率，尤其是二级和三级脱盐效率;

(3)根据原油特点调整工艺条件并对脱盐助剂用量进行考察，结果表明在温度140℃，电场强度1000 V/cm，注水量20%(质量分数，以原油计)、混合强度为手摇400次，进口油溶性破乳剂添加量为20 μg/g，脱盐助剂每级添加量20 μg/g的优化条件下，塔河原油三级脱后含盐低至2.34 mg/L，脱后水质量分数小于0.3%，可以达到深度脱盐指标。

(4)根据上述优化工艺条件，在动态电脱盐实验装置上验证了塔河原油的脱盐脱水结果，为解决塔河原油脱盐脱水难题提供了技术支撑。

[1]柴智，崔江峰.塔河原油特性与塔河稠油生产工艺[J].山西建筑，2006，32(4):175-176.

[2]刘家国，张鸿勋，汪实彬，等.塔河重质稠油电脱盐技术研究[J]. 石油化工技术，2006，2(1):18-20.

[3]汪实彬，刘家国，崔新安，等.加工塔河油电脱盐技术研究[J]. 炼油技术与工程，2005，35(10):23-26.