应《网络安全法》要求，自2017年10月1日起，未进行实名认证将不得使用互联网跟帖服务。为保障您的帐号能够正常使用，请尽快对帐号进行手机号验证，感谢您的理解与支持！

24小时热门版块排行榜    

小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 石油化工 » 石油炼化 » 我国原油电脱盐脱水新技术研究和应用进展
11/1返回列表
查看: 2717  |  回复: 0
只看楼主@他人 存档 新回复提醒 (忽略) 收藏    在APP中查看

查拉图斯特拉

木虫 (职业作家)

路人乙！

[交流] 我国原油电脱盐脱水新技术研究和应用进展

原油电脱盐脱水是适应原油深加工需求，为下游装置提供优质原料的必备流程，对炼油厂降低能耗、减轻设备结垢腐蚀、防止催化剂中毒、减少催化剂消耗以及改善产品质量有着重要的意义。
以往关于电脱盐脱水技术的报道，侧重介绍技术概况，少有联系实际的进展报道。本文就高速电脱盐脱水技术、双进油双电场电脱盐脱水技术、超声波辅助破乳电脱盐脱水技术为代表的新型电脱盐脱水技术联系实际应用进展进行阐述，并报道一些特殊原油电脱处理研究的最新进展。
1高速电脱盐技术
1.1高速电脱盐技术及其特点
高速电脱盐脱水技术于上世纪90年代开发，旨在提高单套电脱装置处理量。该技术的创新之处主要体现在：
1）改变了常规电脱装置的电场布置方式，将之前电脱罐内单电场设计革新为双电场设计；
2）改变了常规电脱装置进油方式，改水相进油为油相进油，通过特殊设计的喷嘴将原油以薄片状直接喷入强电场区。
  
图-1 高速电脱盐简图
Fig.1 high speed electrical desalting and dehydration
这样的设计有如下优点：
1）同等罐规格下，双电场设计显著降低了单个电场内油流的上升速度，可使更细小的水滴得到沉降，罐体利用率极大提高；
2）油相进油使得油流不必在水相与水接触，不会产生因油流速度过大造成的水返混；
3）油水界位可以控制在较高位置，水中的油滴有充分的上浮时间，降低排水含油。
1.2高速电脱盐技术在国内应用情况
中国石化镇海炼化分公司第三套常减压装置［1、2］，采用2台Φ3600×19560高速电脱盐罐串联，设计加工阿拉伯轻质原油和伊朗轻油。2009年开始，该装置加工伊朗重油的比例增加，脱盐效果变差，脱盐合格率下降，油水界位处乳化层明显。刘艺［2］建议：①根据原油偏重的实际情况，对喷头和电场进行重新设计，改善喷出原油的分布效果，提高电场利用率；②加一级电脱盐罐，以增加原油在电场中的停留时间，提高脱盐脱水率。
中国石油锦西石化分公司II套常减压蒸馏装置［3］采用高速电脱盐技术，加工大庆-俄罗斯原油，电脱盐罐尺寸Φ3600×13000mm（T/T），四层水平极板，极板间距20cm。史伟［3］对工艺操作进行了优化，考虑到进入一级电脱罐的原油杂质较多、易乳化，将一级电脱罐电压调整为19kV，用以除去较大颗粒的水滴，将二级电脱罐电压调整为25kV，用以进行深度脱水脱盐。脱后原油含盐合格率达到100%、含水合格率达到93.3%。
中国石油广西石化公司电脱盐装置［4］，采用高速电脱盐技术，由于原油金属含量较高，导致电脱盐电流增高。陈保华［4］建议增注脱金属剂，使金属离子螯合生成易溶于水的化合物，随脱水排出罐外，降低原油电导率；另外，运用协同破乳效应，在加注油溶性破乳剂的同时加注水溶性破乳剂，使之混合构成新的混合型破乳剂，提高破乳效果。
其他采用高速高速电脱盐技术的还有中国石化燕山分公司炼油厂800万/年常减压装置、中国石化中原油田分公司石油化工总厂100万吨/年电脱盐装置、中国石油兰州石化分公司炼油厂500万吨/年常减压装置等。
1.3应用情况分析
从以上应用实例可以看出，高速电脱盐脱水技术对于轻质原油的处理具有很好的效果，可以在较小的罐尺寸下实现较大的处理量，但对中、重质原油适应性较差，分析其原因，主要有以下几个方面：
1）原油的密度和黏度直接影响喷头的分配效果，当加工油种较设计油种偏重时，分配效果将变差［5］，电场利用率降低；
2）上、下两个电场设计存在缺陷，上部电场脱除的水在向下沉降过程中会与下部电场处理后的净油返混。
3）下部电场处理好的原油进入上部电场，会使得上部电场原油乳化液上升速度成倍增长，不利于油水分离。
2双进油双电场电脱技术
2.1双进油双电场技术及其特点
为适应炼化装置大型化，原油重质化和劣质化的行业发展趋势，国内开发了双进油双电场高效脱盐脱水技术和设备［6、7、8］。

图-2 双进油双电场电脱盐简图
Fig.2 dual oil inlets & dual electric electrical desalting and dehydration,
刘祖虎［9］详细介绍了双进油双电场技术及装备，该技术在一个电脱盐罐内设置了上、下两个相对独立的电场，采用独立的进油管路分别对上部电场和下部电场进油，且上、下部电场处理量可调；上部电场配备有特殊设计的半密闭水盘，使得上、下部电场所处理的油和水流径相对独立，不会发生返混现象；双进油双电场技术相当于在同一个电脱盐罐中并联的设计了两套相对独立的电脱盐系统，提高了罐体空间的利用率，极大地降低了原油在强电场内的上升速度，为更细小含盐水滴的分离脱除提供了条件。
2.2双进油双电场技术的应用
基于双进油双电场的设计理念，该技术及装备适用于以下场合：
1）大型化的电脱盐脱水设备，可显著减小罐体尺寸；
2）处理重质、劣质原油，可保证脱盐脱水效果稳定；
3）旧装置产能升级和原料劣质化改造的场合，可利旧现有罐体，仅通过改造内件即可实现扩能和适应油品劣质化。
中国石化齐鲁分公司胜利炼油厂第IV套常减压装置［10］，设计规模800万吨/年，加工高硫高酸原油和胜利原油的混合油，原设计采用高速电脱盐技术。实际运行时，由于原油性质波动大，且密度不断升高，开工后平均脱后原油含盐合格率仅50%左右，脱后原油含盐大幅超标［11］。增加了Φ5800×34000mm（T/T）的第三级双进油双电场电脱盐罐后，原油脱盐、脱水率显著提高，原油脱后含盐维持在2mgNaCl/L左右，合格率100%。
中国石油大港石化分公司常减压蒸馏装置设计加工能力500万吨/年，加工原油密度910kg/m³，最大含盐量110mgNaCl/L，原装置设有两级电脱盐，运行以来，脱后含盐、含水一直偏高。采用双进油双电场技术进行改造，新上两级Φ5600×30000mm（T/T）双进油双电场电脱盐罐，电脱盐系统运行平稳，抗冲击能力增强，原油脱后含盐均小于3mgNaCl/L，脱盐脱水指标合格率均达到100%，排水含油明显降低。
采用双进油双电场电脱盐脱水技术的还有中国石油大港石化公司500万吨/年常减压蒸馏装置、中海石油舟山石化公司重油裂解预处理装置、中国化工山东昌邑石化公司500万吨/年常减压蒸馏装置及其他采用重质、劣质原油做原料的地方炼化企业。特别是，中国石油拉美公司委内瑞拉石油MPE3项目4万桶/天脱盐脱水装置的顺利投产，标志着具有我国自主知识产权的双进油双电场电脱盐脱水技术已成功步入国际市场。
3超声波辅助破乳电脱盐技术
3.1超声波辅助破乳技术及其作用机理
超声波辅助破乳是使用超声波辐射原油乳化液，使之产生超声效应（搅拌、碰撞、聚集、空化、加热、负压等），破坏油水界面，在少加或不加破乳剂时，促进乳化液破乳。
超声波辅助破乳的作用机理目前尚未有确切理论解释，比较受认同的有以下几种：
1）超声波的机械振动促使小水滴发生位移、碰撞、聚结，形成较大水滴，使原油中的石蜡、胶质、沥青等乳化剂分散均匀，增加其溶解度，降低油水界面的机械强度；；
2）超声波的空化效应产生强大的冲击力使乳化液中部分长链石蜡烃、沥青质断裂，降低污油黏度，减小水滴在碰撞聚合沉降过程中的摩擦阻力；
3）超声波的共振效应在超声频率与水滴自振频率一致时，产生共振，进一步加剧水滴运动、碰撞、合并生成直径较大的水滴。
超声波辅助破乳的优点如下：
1）由于超声波良好的传导性，该方法适用于各种类型的乳化液；
2）对三次采油的水包油型乳化原油、污水回收油、老化油等因化学成分及乳化原因复杂而难以采用常规方式破乳的乳化液，超声波辅助可取得较好破乳效果；
3）可降低破乳的温度，减少加热设备和能耗；
4）超声波和破乳剂具有良好的协同作用，可提高破乳剂作用效率，减少破乳剂的用量。
3.2超声波辅助破乳基础研究进展
蔡永伟[12]使用超声波处理鲁宁管输油得出影响超声波辅助破乳电脱盐最重要的因素为沉降时间，其次是声强，再次为超声波处理时间。叶国祥[13]的实验表明，超声波具有降低原油黏度的作用，且降低后黏度不再升高。谢伟[14]也以鲁宁管输油为研究对象，按照工厂实际电脱流程设计了超声波辅助破乳电脱盐实验装置，经实验得出：影响超声波辅助破乳最关键的因素为超声发生器输出电压，其次为混合压差，再次为操作温度。宗松[15]以含钙较高的新疆重质原油为研究对象，采用超声波辅助破乳技术进行脱水脱钙研究，证明超声波能促进原油的脱水、脱钙。郑国强[16]以中国石化扬子炼油厂提供的污油为研究对象，得出超声波发生器的输出电压对原油脱水效果有直接的影响，且其值应在临界阈值以下，超声辐照时间不是越长越好，有一最佳值，超过最佳值反而会对破乳造成负面影响。顾善龙[17]采用功率超声技术，对含水率60%（体积比）的污油进行破乳脱水研究，考察了超声波频率对污油破乳脱水的影响。实验表明，不同频率的超声波能分别促进不同粒径范围的水滴聚结——频率较高的超声波能促进小水滴的运动，使其凝聚结为稍大粒径的水滴；频率较低的超声波能促进大粒径的水滴运动，使其凝聚结为更大粒径的水滴。孙宝江[18]分别对三次采油的水包油乳化液和含油污水进行了超声波辅助破乳实验研究，并从理论上探讨了驻波场中微粒碰撞的机理，在驻波场中由于声压分布的不均匀性而导致粒子分布不均匀，从而更有利于原油中水滴碰撞，实现破乳。
3.3超声波辅助破乳电脱盐技术的应用
榆林炼油厂150万吨/年常压装置[19]原设计采用三级交直流电脱盐技术，2011年大修后在原油电脱盐工艺流程基本不变的基础上，于混合阀后进油管线上增设两套超声波作用区，四套超声波发生器。运行结果表明：排水含油量、电脱盐电流显著降低。
玉门油田自产青西原油电脱盐装置[20]采用超声波破乳技术对50万吨/年和250万吨/年电脱盐设备进行改造，经一年半时间运行，脱盐平均电流明显下降，变压器跳闸次数减少。
其他采用超声波辅助破乳电脱盐设备的还有中国石化长岭分公司炼油二部常减压装置、中国石油华北石化公司、胜利石化总厂常减压装置等。
超声波辅助破乳技术尚未有大规模的应用，尤其是缺乏大处理量电脱盐装置的应用，究其原因如下：
1）超声波辅助破乳机理尚未明确，理论分析困难，进一步规模化应用难以进行；
2）由于各类原油性质不同，需采用不同的工艺条件，工艺控制比较困难。
因此，超声波辅助破乳电脱盐技术尚有待进一步深入研究。
4特殊原油电脱盐工艺研究
4.1高酸原油电脱研究
高酸原油含有的大量的环烷酸盐和胶质、沥青质，均是较强的表面活性剂，脱盐过程中极易产生乳化现象，形成稳定的、大量的乳化层，造成了电脱盐的操作困难。因此高酸原油脱盐难度比较大，对工艺要求比较苛刻。
郑盟主［21］以克拉玛依高酸超稠原油为原料，考察了破乳剂种类及用量、注水量、温度、电场强度、电场停留时间以及脱盐级数等因素对电脱盐工艺条件的影响。梁志勇［22］用中国石油克拉玛依炼油厂提供的北疆原油进行破乳剂筛选，并对其进行脱酸、脱盐预处理，考察原油脱酸效果的影响因素以及与电脱盐耦合脱酸脱盐的效果。
4.2其他劣质原油电脱盐工艺研究
胡卫平［23］分析了超稠油对炼厂电脱盐装置的影响并给出了对策：考虑电脱盐过程中的较好的流动性，应该提高脱盐温度，操作温度140～145℃，有利于脱水；为保证电脱盐过程中原油良好的流动性及较好的脱盐效果，原油在进电脱盐前注水量应控制在10%～15%，根据脱盐、脱水情况可适当掺入适当比例的柴油。冯涛[11]分析了中国石化齐鲁分公司胜利炼油厂第四常减压装置（主要加工胜利高硫高酸原油）存在的电脱盐罐运行电流较高问题。并指出采用双进油双电场电脱盐技术可有效降低原油在强电场内的上升速度，有利于改善重质原油脱水困难问题。
进入中后期的油田，为了提高采收率，往往加注各种驱油剂，使得采出油形成复杂的乳化液，对电脱盐装置的平稳运行产生严重影响。以中国石化荆门分公司2号电脱盐装置为例，其主要加工江汉原油和南阳原油。其中的老化污油不仅含有大量水分、固体杂质，而且长期受到原油中细菌及腐蚀因素的作用，产生FeS等腐蚀产物，电脱盐运行电流升高。近几年电脱盐系统多次发生电流超高跳闸及电极棒击穿现象。沈伟［24］建议一级电脱盐罐增设乳化液脱除流程，从电脱盐罐油水界面处将乳化层排出罐外，经冷却器冷却送中间罐储存进行回炼，以解决乳化液排入隔油池和污水处理厂带来的原料损失和环保问题，有利于快速恢复电脱盐装置的正常操作。
5电脱盐脱水技术展望
电脱盐脱水技术的进步，应紧密联系炼化产业的发展和国家产业政策要求，大型化、高效、低耗、环保将成为原油电脱盐脱水技术研发的目标。具体地：
1）炼油产业装备大型化，要求单套电脱盐装置的处理量要尽可能大，单台罐体积变大，以恒力石化2000万吨/年炼化一体化项目为例，其单套1000万吨/年电脱盐罐规格设计为Φ5600×37500mm（T/T）。
2）原油供应日趋多样化、原油品质劣质化，要求电脱盐装置对劣质原油的适应性和抗原料性质波动能力应进一步增强，对新型电脱盐技术的开发提出了要求，以双进油双电场为代表的能够最大程度利用罐内空间的电脱盐技术显示出了优势。
3）炼化企业对于节能减排的要求进一步提升，要求电脱盐装置应进一步降低能耗，新型电源的开发迫在眉睫，以高频脉冲电源为代表的新一代节能电源的研究和应用将更进一步展开。
4）随着炼化后续装置对原油品质要求的提升和进厂原油的劣质化，对脱金属与电脱盐结合的要求日渐增多，开发新型高效脱金属剂是实现这一目标的重要途径之一。

参考文献：
        [1]陈燕斌，袁樟永，高速电脱盐技术在镇海炼化公司的应用[J]，石油炼制与化工，2002，33（8）：59-60
        [2]刘艺，原油劣质化对高速电脱盐的影响与对策[J]，石油石化节能与减排，2013，3（1）：15-21
        [3]史伟，王纪刚，田一兵，高速电脱盐工艺操作条件的优化和探索[J]，炼油技术与工程，2008，38（9）：16-18
        [4]陈保华，高速电脱盐运行问题的分析[J]，化工技术与开发，2013，42（10）：51-53
        [5]于会泳，高速电脱盐技术及其应用[J]，石化技术，2007，14（3）：53-56
        [6]蒋长胜，孙云.双进油双电场电脱盐脱水设备：中国，ZL200610091044.5[P].2011-06-08.
        [7]蒋长胜，孙云.双进油双电场电脱盐脱水设备：中国，ZL200610091045.X[P].2012-01-11.
        [8]沈本贤，孙云，蒋长胜，等.一种更新的重质油脱盐脱水设备：中国，ZL201020264495.0[P].2014-03-26.
        [9]刘祖虎，孙云，蒋长胜，双进油双电场原油电脱盐脱水技术及装备[J]，石油化工设备，2016，
        [10]张召利，双进料双电场电脱盐系统的应用[J]，石油化工腐蚀与防护，2014，31（2）：13-16
        [11]冯涛，重质劣质原油的电脱盐操作优化[J]，齐鲁石油化工，2013，41（3）：216-223
        [12]蔡永伟，谢伟，吕效平，韩萍芳，驻波场原油破乳脱水的研究[J]，石油炼制与化工，2005，36（5）：13-17
        [13]叶国祥，吕效平，韩萍芳，超声波在炼油厂原油破乳脱水脱盐中的应用[J]，石油学报（石油加工），2009，25（1）：119-124
        [14]谢伟，叶国祥，吕效平，韩萍芳，彭飞，动态超声原油脱盐脱水的实验研究[J]，石油学报（石油加工），2006，22（2）：93-97
        [15]宗松，叶国祥，韩萍芳，吕效平，超声波强化重质原油破乳脱水脱钙[J]，石油学报（石油加工），2007，23（6）：75-79
        [16]郑国强，孙莉云，吕效平，韩萍芳，炼油厂污油超声破乳脱水[J]，声学技术，2011，30（1）：84-87
        [17]顾善龙，张贤中，谢伟，吕效平，韩萍芳，超声频率对炼厂污油破乳脱水的影响[J]，南京工业大学学报（自然科学版），2013，35（5）：72-75
        [18]孙宝江，颜大椿，乳化原油的超声波脱水研究[J]，声学学报，1999，24（3）：327-331
        [19]赵�?，超声波-电脱盐技术在炼厂常压装置的应用[J]，广东化工，2013，40（9）：214-217
        [20]范鸣，王玆尧，孙长江，刘永红，超声波破乳-电脱盐技术[J]，油气田地面工程，2013，32（3）：59
        [21]郑盟主，李泓，李东胜，李晓鸥，高酸超稠原油电脱盐工艺条件优化[J]，炼油技术与工程，2014，44（4）：1-4
        [22]梁志勇，张靖，北疆高酸超稠原油预处理研究[J]，石油炼制与化工，2014，45（10）：28-32
        [23]胡卫平，孟伟，梁志勇，谭荣辉，超稠油对炼厂电脱盐系统的影响及对策[J]，广东化工，2013，40（2）：38-39
        [24]沈伟，电脱盐装置应对高含水原油加工的措施及建议[J]，石油炼制与化工，2013，44（11）：75-80
回复此楼

» 收录本帖的淘帖专辑推荐

水环境 油水分离

» 猜你喜欢
生活要有激情
1楼2017-06-12 14:40:16
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
相关版块跳转 我要订阅楼主 查拉图斯特拉 的主题更新
11/1返回列表
普通表情 龙 兔 虎 猫 高级回复(可上传附件)
信息提示
关闭
请填处理意见
关闭