常减压装置加工低硫高酸原油电脱盐运行工况及对策

陈 波

（中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江 宁波 315812）

225万 t·a-1沥青装置采用电脱盐-闪蒸塔-常压塔-减压塔-减黏联合装置，设计原油为曹妃甸原油，年加工规模为600万t。装置于2009年3月首次投料开车成功。而在实际运行过程中，装置除加工曹妃甸原油外，还加工秦皇岛原油、渤中原油以及蓬莱原油。本文主要讲述蓬莱原油在加工过程中难点与对策。

在高酸值原油加工过程中面临的技术问题主要有以下几个方面：一是常减压装置电脱盐运行极差，乳化严重并产生大量的污油而造成对污水处理厂的操作带来困难；二是加工设备及管线的腐蚀加剧，高酸原油的环烷酸对常减压装置高温部位腐蚀严重；三是因为高酸原油生产的汽油、煤油产品质量变差。

曹妃店原油密度为 0.941 0 g·cm-3，凝固点较低，硫质量分数为2 310 mg·kg-1，盐含量高，酸值较高为2.57 mgKOH·g-1，生产加工中应引起注意。金属分析中含量较低，其中钙为119.8 mg·L-1。组成分析中胶质、沥青质质量分数分别为 9.87%和1.23%，特性因数K为11.40。

1 装置加工工况及难点

常减压装置在实际加工蓬莱原油时，由于该原油是低硫高酸值原油，装置生产过程中主要遇到的问题低温腐蚀，针对目前我装置的瓶颈主要是电脱盐罐的运行工况。

为了改善、稳定电脱盐系统的操作，同时也为了改善电脱盐罐运行环境，计划加工蓬莱原油采取掺炼的加工方式来维持装置的正常运行。

蓬莱原油属于低硫高酸原油，在加工过程中会出现以下几种情况：

1）脱盐指标不合格。脱盐指标不合格将会导致常压蒸馏装置低温腐蚀加剧，造成管线、设备等腐蚀而严重影响装置正常运行。

2）电脱盐切水不合格。高酸原油电脱盐运行时由于形成的乳化层加厚，而且随着乳化层的长期累积形成稳定的乳化液，从而导致电脱盐切水带油，给后续装置加重运行负担。

3）电脱盐罐运行电流大，能耗增加，油水分离困难，在一定程度上增加电的耗量，因此能耗增加同时对装置的安全运行有一定的影响；缩短电脱盐罐运行周期。

4）加剧环烷酸的腐蚀。由于原油中盐未脱除干净，部分盐进入常减压蒸馏后续装置，造成常压炉出口、减压转油线、减压侧线等高温部位的环烷酸腐蚀加剧，影响装置平稳运行。

2 采取的措施及运行效果

2018年7月25 日225万t·a-1沥青装置计划加工渤中25-1原油，加工负荷控制620 t·h-1，该原油加工过程中，电脱盐的运行情况良好，破乳剂注入量为8 mg·kg-1，一级混合强度为45 kPa，二级混合强度为50 kPa，进电脱盐罐温度为140 ℃，电脱盐注水比例为 4%，通过这些参数的控制，电脱盐运行效果较好，切水透明，电流趋势比较平稳。加工渤中原油脱后含盐见表1。

表1 加工渤中原油含盐情况

2018年7月26 日225万t·a-1沥青装置计划加工渤中原油，加工负荷620 t·h-1，开始掺炼蓬莱原油，掺量由 50 t·h-1逐步提升，目标掺炼量 200 t·h-1。电脱盐运行工况：破乳剂注入量为8 mg·kg-1，一级混合强度35 kPa，二级混合强度为40 kPa，进电脱盐罐温度为140 ℃，电脱盐注水比例为4.5%，在200 t·h-1以下的掺量过程中，电脱盐运行良好，切水正常，当蓬莱原油掺炼量提至200 t·h-1以上后，电脱盐运行参数：破乳剂注入量为8 mg·kg-1，一级混合强度35 kPa，二级混合强度为40 kPa，进电脱盐罐温度为 140 ℃，电脱盐注水比例为 4.5%，电流运行平稳，但是电脱盐切水明显变差，水质发黑并有浮油，如图1所示。

图1 电脱盐切水外观

对电脱盐运行参数进行调整，破乳剂注入量由8 mg·kg-1提至 10 mg·kg-1，一级混合强度由 35 kPa降至20 kPa，二级混合强度由40 kPa降至25 kPa，进电脱盐罐温度由140 ℃提至145 ℃，改变注水水质情况，由常顶污水注水改为新鲜水注水，通过调整电脱盐罐运行工况有明显改善，电脱切水水质变好，切水不带油且透明。

可以看出，掺炼蓬莱原油与单炼蓬莱原油的最大区别是，掺炼蓬莱原油以后电脱盐罐电流运行平稳，在掺炼量稳定的前提下，电脱盐切水透明不带油，脱后含盐含水均合格，电脱盐罐运行效果很好。

3 影响电脱盐效率的因素

3.1 电脱盐的基本原理

原油中含有水，同时也含有胶质、沥青质等天然乳化剂，原油在开采和运输过程中，由于剧烈运动，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，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、原油黏度大、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。由于原油中大部分盐类是分解在水中，因此脱水与脱盐时同时进行。

3.2 影响脱盐效率的因素

从电脱盐的原理可以看出，原油脱盐脱水是一个乳化液的破乳化沉降分离过程。通过加热、加化学药剂和高压电场等措施使乳化液破乳，再经沉降分离，因此影响电脱盐效率的因素主要是破乳剂型号及注入量、脱盐温度、原油注入量、油水混合强度、电场强度等。

3.2.1 温度

温度是原油脱盐过程中一个重要操作参数，提高温度，使原油黏度降低，减少水滴运动阻力，有利于水滴运动，温度升高还使油水界面张力降低，水滴受热膨胀，使乳化液膜减弱，有利破乳和聚结，另外温度升高，增大了布朗运动速度，也增加了聚结力，因此适当提高温度有利于破乳。从电脱盐的原理斯托克斯定律中看到，温度还通过影响油水温度差、原油黏度而影响水滴的沉降速度，从而影响脱盐率。油水密度差 100 ℃到 130 ℃之间是上升的，到150 ℃开始下降。121 ℃时沉降速度为93 ℃的3.1倍，表明温度在进一步升高，速度的增长开始下降。目前，原油脱前温度一般控制在120 ℃到140 ℃之间。

3.2.2 破乳剂

破乳剂通过破坏原油乳化液中油与水间的液膜达到其破乳目的，因此在选择破乳剂型号时要选择合适的破乳剂，否则就会影响脱盐效果。目前笔者公司选用的破乳剂型号是 E27148，注入量控制在10 mg·kg-1，根据脱盐效果适当进行调整。破乳剂注入点的选择也是决定电脱盐运行效果之一，目前公司破乳剂主要注入点有两处，分别是原油进装置处和原油进电脱盐罐前，根据运行效果现注入处为原油进装置处，使原油与破乳剂充分混合破乳。

3.2.3 电场

电场强度是影响电脱盐效率的一个重要因素，但是电场对于操作过程中是无法进行其调整的，因此在选用电场时就应该仔细核对相对应的电场强度。目前公司根据前期电脱盐的运行情况来看效果欠佳，于第三周期2015年装置大检修时将电脱盐一级升级为高频电场。高频电场作用主要是微小水滴在乳液中随电场作不停的振动。当在外力电场的震荡频率相等或接近时，就会发生共振现象。此时水滴的振幅最大，处于最不稳定状态。其外表面的油水薄膜易被机械破坏，并与相邻的水滴发生聚集，直径变大。同时，由于水滴振动幅度增大，水滴间间距相对缩小，也使水滴间聚结力变大，由此提高脱盐效果。

3.2.4 原油在电场中的停留时间

原油在电场中停留时间影响水滴的聚结，有关资料显示当停留时间t＞2 min时，增加停留时间脱盐效果变化不大；当停留时间t＜2 min时，脱盐效果比较明显。因此，一般的操作过程中停留时间为2 min左右，对脱盐效果较好。

3.2.5 注水

原油脱盐，注入一定的新鲜水与原油混合，可增加水滴的密度使水滴更易聚结。注水还可以溶解悬浮在原油中的盐，使之与水脱除，增加水的注入量破坏原油乳化液的稳定性，对脱盐有利。另外注水水质对电脱盐也有一定的影响。注水量一般控制在4%~6%，从脱盐效果来看这个数据较可观。

除此对水质也有一定的要求，注入的水可以是新鲜水，也可以净化水或洗涤水；注水的pH也至关重要，pH太高会产生乳化液，不仅影响脱盐率，还造成脱盐排水带油。因此注入水的pH值最好控制在中性。

为提高油水混合强度，目前电脱盐罐注水点分别是换热系统后和进电脱盐前，为了能更好地使油水充分混合，注水点先控制在换热系统后，同时为提高脱盐脱水，可适当提高注水量。

综合上述原因分析，下次装置加工蓬莱原油，可以采用掺量的方式来加工，掺炼过程中电脱盐的运行操作基本思路如下：

1）优化注剂。注剂包括常用的破乳剂和脱钙剂，型号符合并优良的破乳剂可以降低电脱盐罐中的乳化厚度，使电脱盐界位提高，从而减少含盐污水带油，提高脱盐效果；优良的脱钙剂能够脱除在电脱盐中的钙、镁等重金属的同时，可以大幅度降低电脱盐的运行电流，对电脱盐的界位、注水、混合强度提供良好条件。

2）提高进电脱盐罐温度（不超过150 ℃），降低原油黏度，减少水滴的运动阻力，在较高的温度下有利于破乳和聚结。

3）改变注水水质。稳定电脱盐注水pH为7.5，避免pH值太高而恶化电脱盐运行情况。

4）定期进行反冲洗，强化反冲洗效果，避免杂质沉积在罐底。

5）提高注水比例。为了更好地溶解原油中的盐类，提高脱盐效果，改变注水的注入点，使原油与水充分的混合，有利于脱水脱盐。

6）适当对电脱盐的乳化层进行切除，稳定电脱盐罐电场的正常运行，避免因乳化层的增加而影响界位，出现假界位现象，从而确保电脱盐的正常运行。

7）适当提高混合强度，以便原油与破乳剂很好的破乳，沉降。

8）联系相关部门加工蓬莱原油时多以掺炼为主，而掺炼量不易控制过高，一般在150～200 t·h-1为宜。

9）装置掺炼蓬莱原油之前可以先对电脱盐罐进行退乳化油，将电脱盐罐内的乳化油通过退油线把乳化油退至罐区，以便装置加工蓬莱原油时提高电脱盐罐的运行效果，提高脱后含盐，脱后含水，稳定电脱罐电流的运行。退油过程中控制好电脱盐罐现场观样口，一般不低于现场观样口第六根，防止电脱盐切水带油。

4 结束语

为应对劣质原油的加工，电脱盐系统的本身工艺流程也可做必要的优化调整，例如电脱盐罐内电场结构的改变、反冲洗位置的改变、注水水质的提高或者增加注脱酸剂等，为今后加工劣质原油、掺炼劣质原油等提供更好的电脱盐运行场所。对于高酸值原油加工过程中可以实行掺炼，严格控制掺炼量，以电脱盐罐运行情况来决定掺炼比例；同时在掺炼劣质原油期间要加强关注各化验分析数据，对异常数据及时调整，及时分析，便于装置良好运行。