膜强化传质技术在原油预处理中的应用

李卫东

（中国石油乌鲁木齐石化分公司炼油厂，新疆乌鲁木齐 830019）

膜强化传质技术在原油预处理中的应用

李卫东

（中国石油乌鲁木齐石化分公司炼油厂，新疆乌鲁木齐 830019）

主要针对近几年随着原油劣质化、重质化以及高盐高金属含量带来的传统电脱盐乳化严重，脱后原油盐和金属含量高，排水油含量高等问题，介绍了中国石油化工股份有限公司长岭分公司和湖南长岭石化科技开发有限公司共同自主开发的强化传质膜接触反应器技术及其侧线试验和工业试验情况。此技术创新地用于常减压装置原油预处理，在高空速、停用电场、停用破乳剂条件下，高效脱盐脱水和脱金属，并结合乌鲁木齐石化炼油厂加工原油的特性，建议采用此技术替代目前使用的传统电脱盐工艺。

纤维液膜；膜传质；原油预处理；脱盐

1 概述

炼油厂使用的原油在油田采出后，油田首先要进行脱盐、脱水及脱金属等操作处理，但处理后还是含有较多的盐和水，必须在原油进行常减压蒸馏分离前，进一步将其脱除，水含量大超出指标时会引起蒸馏塔超压或出现冲塔现象，引起较大的安全事故，造成设备的损坏。因此，各炼油企业都高度关注原油的预处理的效果，这对于保证原油后续加工装置的平稳运行，提高炼厂经济效益等均具有十分重要的意义。

目前国内炼厂基本上都采用原油电脱盐预处理技术，但随着原油开采难度的增大以及企业追求原油低成本战略，企业加工原油日益重质化、劣质化已经成为一种趋势，原油变稠、变重，盐含量升高，乳化严重，增加了电脱盐的难度，主要表现为：①电脱盐工艺操作调整频繁；②脱后含盐高；③电场不稳、电流升高，能耗增大；④破乳剂用量增大，增加了原油预处理成本；⑤脱出污水含油量高，增大了污水处理难度。因此针对此类原油的预处理开发出一种新的有效的工艺技术，十分必要。

2 膜强化传质技术在原油预处理中的开发和工业应用

液膜分离技术是利用对混合物各组分渗透性能的差异来实现分离、提纯或浓缩的分离技术，其解决了分离因子、选择性等问题。膜分离作为是一种新型的化工分离技术，具有多方面的优点，近年来，利用惰性材质纤维丝的纤维液膜分离技术在我国油品精制领域的应用发展迅速。

纤维液膜分离技术，是以大量惰性材质的纤维丝为支撑体，利用两相物流表面张力的不同，使一种液相物流分布到纤维丝上形成液膜，而另一种液相或气相物流分布在该液膜外层。两相物流在沿纤维丝同向或异向层流流动的过程中，两相扰动极小，两相乳化夹带现象非常轻微，形成非弥散的大传质表面，既有很大的传质表面和较短的传质距离，又可避免分散混合传质带来的两相分离困难的问题，从而既提高了传质反应效率，又缩短了两相分离时间，减少了两相相互夹带现象。

自 20 世纪 90 年代以来，纤维液膜分离技术在我国石化领域的应用发展迅速，尤其是油品精制方面，如脱硫、脱酸等。另外近几年在对劣质、重质、高盐的原油预处理工艺方面，中国石油化工股份有限公司长岭分公司和湖南长岭石化科技开发有限公司共同进行了科学研究攻关，自主开发了纤维液膜强化传质膜反应器、填料“活性”处理技术以及原油脱金属剂，创新的用于原油预处理，可以在高空速、停用电场、停用破乳剂条件下，高效脱盐脱水和脱金属。

纤维液膜原油脱盐工艺，是使水在特殊亲水性纤维丝表面形成极薄的一层液膜，原油在水相液膜间沿纤维丝向下流动的过程中，形成非弥散的极大传质表面，且传质距离较短。原油中盐类物质由于浓度推动力向水相液膜迁移，其中水溶性无机盐类物质直接进入水相液膜中，而油溶性有机盐类物质先与水相液膜表面的脱盐助剂反应转变成水溶性无机盐类物质，然后再进入水相液膜，从而实现原油脱盐效果。

纤维液膜原油脱盐采用的膜强化传质技术是一种新型的传质技术，两相在膜接触器内的接触方式不是常规的混合分散式液滴之间的球面接触，而是非分散式液膜之间的平面接触。将非分散式膜强化传质技术应用于原油的预处理，一方面通过膜强化传质，增大油和水的传质面积，提高其传质效率，脱水、脱盐、脱钙脱铁效果好，从根本上解决油水乳化问题，原油脱后切水油含量和化学需氧量低；另一方面可以取消破乳剂和高压电场，提高装置平稳运行。因此具有运行费用低，技术经济性好，过程环保，本质安全性高的特点。

3 纤维液膜原油强化传质预处理技术在乌石化炼油厂的应用研究

中国石油乌鲁木齐石化公司炼油厂共有三套常减压装置，根据乌石化公司低成本发展需要，自2010年起40万t/a西北局原油预处理装置开始加工高硫（在2%左右）、高盐含量（在100mg/L以上）的劣质、重质西北局原油，电脱盐乳化严重，脱后含盐高；尤其是600万t/a常减压装置自2015年开始大量加工风城稠油，新疆风城稠油为高酸重油，硫含量约0.16%（w），酸值为4.3mgKOH/g，密度（20℃）为951.3 kg/m3，是典型的劣质、高酸、高钙重质原油。加工风城原油后，电脱盐乳化严重，脱盐率下降，脱后原油含盐高，钙含量高，排水油含量高。

乌石化炼油厂600万t/年常减压装置原油预处理电脱盐设施，选用二级交直流电脱盐技术，电脱盐罐直径4 600mm，电脱盐罐切线长度29 000mm。电脱盐正常操作温度在110-150℃，操作压力0.7-1.5MPa，注水量为原油流量的5%~8%。电脱盐效果保证值：原油入口盐含量不大于100mgNaCl/L时，脱后原油含盐不大于2mgNaCl/L，原油含水不大于≯0.2%，电脱盐排放的含油含盐污水的含油量≯130×10-6。

[1] 屈叶青.纤维液膜技术在石化领域的应用进展[J].石油化工技术与经济，2015，31（6）：19-22.

Application of Membrane Enhanced Mass Transfer Technology in Crude Oil Pretreatment

Li Wei-dong

This paper focuses on the problems of the traditional desalination emulsification，the high content of crude oil and the high metal content and the high content of drainage oil in the past few years，including the problems of crude oil degradation，heavy quality and high salt and high metal content.Petrochemical Co.，Ltd.Changling Branch and Hunan Changling Petrochemical Technology Development Co.，Ltd.jointly developed the enhanced mass transfer membrane contact reactor technology and its side line test and industrial test situation，this technology is used for the continuous distillation of crude oil Pretreatment，high altitude，deactivated electric field，deactivated demulsifier conditions，efficient desalination dehydration and demetallization.And combined with Urumqi Petrochemical refinery processing crude oil characteristics，the proposed use of this technology to replace the current use of the traditional electric desalination process.

fiber membrane；membrane mass transfer；crude oil pretreatment；desalination

TE624.1

B

1003–6490（2017）05–0042–02

2017–04–24

李卫东（1967—），男，新疆乌鲁木齐人，高级工程师，主要从事石油化工工作。