常减压电脱盐优化改造技术分析

蔡帮伟 侯利国 杨威 杨洪凯 陈庆东（中海油惠州石化有限公司公司炼油一部，广东 惠州516086）

0 引言

电脱盐是原油进入蒸馏前的第一道预处理工序，是常减压装置重要的运行设备，主要承担原油脱盐、脱水的重任。电脱盐使用的电耗占比常减压装置能耗的10%左右，降低电脱盐使用电耗将有利于降低装置能耗；电脱盐的脱盐效果是常减压防腐的保障，同时脱水效果也是装置平稳操作的主要关键，因此提高电脱盐运行效果是降低装置能耗及保障装置安全、平稳运行的重要措施。

1 改造背景

中海油惠州石化有限公司常减压蒸馏（Ⅰ）设计加工100%高酸重质原油——蓬莱原油，加工能力1200万吨/年，操作弹性设计为60%～110%，装置采用三级电脱盐工艺流程，第一级采用了高速电脱盐技术，第二、三采用了交直流电脱盐技术。蓬莱油田在原油的开采、集输过程中会产生老化油。由于老化油中含有大量金属离子及强极性有机物，导致其导电性较强［2］，此外老化油中含有FeS、粘土、修井液及各种化学药剂，使其形成稳定性很高的乳化液，增加电脱盐破乳难度。受加工劣质原油影响一级电脱盐运行工况较差，出现主要异常情况如下：

（1）原油乳化严重，一级电脱盐破乳困难，排水易带油

（2）高速电脱盐电流偏高易使变压器油的老化、碳化、变压器线圈的击穿甚至冒烟着火现象

（3）电脱盐罐运行电流较高，电耗较大

2 一级电脱盐罐电场结构及配套电源构造

2.1 原电场结构特点

原第一级电脱盐罐内采用了第一代高速电脱盐电场结构，罐内设计了四层水平电极板，从上至下第1、2、4 层电极板带电，第3层电极板接地，布置如图1所示：

图1 一级电脱盐罐电极板简图

一级电脱盐罐体内部第4 层电极板采用了至下向上的支撑结构，用于固定第4层带电极板的绝缘支撑固定在靠近水层的横梁上方，距离水层较近，当水位波动时，位于水层和第四层带电极板之间的乳化液会上升，导致缘距离缩短，容易引起电流波动，进而影响电脱盐罐破乳效果。

2.2 配套电源系统

改造前电脱盐设备采用的电源多是传统的100%全阻抗电源，100%全阻抗电源在处理重质原油、易乳化原油时，会出现经常性的大电流或短路现象，设计100%全阻抗的目的是在二次电流短路时保护一次电流不超额定电流，变压器不会发生故障。但同时由于100%全阻抗导致大量无用功消耗在阻抗线圈，导致电耗大量浪费，不利于炼厂节能降耗［3］。

3 一级电脱盐罐电场结构及配套电源改造

3.1 改变一级电脱盐罐第四层电极板安装形式

将第四层极板从支撑形式改造为悬挂在第三层接地极板上，通过电极板的改造消除支撑件对电场的影响，在不影响电流情况可将界位控制提高5%，增加水停留时间，改善排水发黑情况。改造前后两种结构对图如图2：

图2 一级电脱盐电极板构造

3.2 改变一级电脱盐罐配套电源系统

将原有一级电脱盐罐的100%全阻抗电源改造成智能响应控制电源，变压器电压由6000V改为380V，增上PLC控制系统。取消了内置在变压器内的100%电抗器，降低了损耗在电抗器上的电压，减少了无用功消耗。智能响应电源通过调整可控硅的导通角来达到调压的目的。在人机界面上可以设定变压器的运行模式及运行电压，运行模式有恒压模式和调压模式，恒压模式就是变压器在某个恒定的电压下运行，调压模式就是变压器的运行电压在有规律的变化。一旦运行模式及电压设定好后，智能响应电源将按照设定好的程序运行。运行电流电压通过变送器反馈到PLC及可控硅控制器进行闭环控制，以保证智能响应电源严格按照设定的参数运行。

通过图3可以看出，全阻抗变压器随着电流的升高，变压器输出电压在降低，当电流达到额定电流时，电压已经降到接近零了；智能响应变压器，随着电流的升高电压也在降低，当降低的幅度远远小于全阻抗变压器，在电流达到额定电流时，电压仅仅降低了30%。我们需要在大电流时场强保持一定的强度，提高破乳、聚集的能力。在全阻抗电源运行电流大时，由于变压器实际输入到罐内的电压很低，其有效场强很低，如果使用智能响应电源，在达到同样有效场强时的运行电流会很低，有效的降低了电脱盐的能耗。

图3 全阻抗电源与智能响应电源变压器输出伏安特曲线图

4 改造后效果评价

4.1 改造前后数据对比（参见表1）

实施后一级电脱盐罐运行工况有明显改善，具体表现如下：

（1）电脱盐罐电流不再报警，且离额定电流有较大空间，操作弹性大；

（2）电耗有明显降低，平均每天节约电耗约4833.3kW·h/d；

（3）脱后原油盐含量及脱后含水量明显下降，其中脱后含盐降低54%，脱后含水降低68.8%。

表1

4.2 经济效益

根据工业用电0.68 元/kW·h 计算，每年可以节约（5100-267）*365*0.68=120万元。

4.3 社会效益

该技术采样智能响应控制电源，提高电脱盐抗干扰能力，使电脱盐罐电流控制更加平稳，操作弹性更大。大大降低操作员劳动强度。

脱后含盐改造后较改造前降低1.29mg/L，折合每年从原油中多脱除16.83t盐。原油中的盐在加热条件下会水解产生大量硫化氢、氯化氢等腐蚀介质，对装置腐蚀产生严重危害。盐含量高会加重换热器中的结垢，影响装置换热终温。脱除盐可节省因设备腐蚀、结垢、炉管结焦等产生的大量费用。