原油预处理中的脱盐脱水的探讨

　摘要

原油中的水、无机盐以及机械杂质可能加速设备腐蚀，导致催化剂失活，堵塞管道，从而有很大的危害，影响后续加工的稳定性，本文对了解脱盐脱水原理、应用及其运行时影响的因素进行探讨。

　关键字：危害，原理，应用，因素

引言

国内电脱盐总体技术水平与国外差距不大。针对加工高酸原油加工存在的乳化问题，劣质重油、原油重金属脱除等方面有待进一步开发研究电脱盐已不仅仅是-种单纯的防腐手段，伴随着脱盐、脱水、脱金属技术的日趋成熟，它已成为为下游装置提供优质原料必不可少的原油预处理工艺。

　1.原油含盐含水的危害

从油层中开采出来的石油都伴有水，这些水中都溶解有NaCl、CaCl2、MgCl2等盐类。欧美各国规定，经油田处理后进炼厂的原油含盐量>50mg/L，含水量<0.5%。我国输送到炼厂的原油含水量常常波动很大，有时甚至远远超过，上述规定的指标。其原因主要是油田的脱盐、脱水设施不够完善，或是在输送过程中混入水分。

原油中的水、无机盐以及机械杂质可能加速设备腐蚀，导致催化剂失活，堵塞管道，影响后续加工的稳定性，从而影响油品性质及收率，最终导致原油加工费和石油产品成本的提高。

1.1.影响塔的正常操作

原油含水量太多,水汽化后，水燕气体积比同样重量的油体积大十几倍至几十倍，这样会造成塔内气相负荷过大,空塔气速过高，使操作不稳定，严重时会引起塔内超压和冲塔事故

　1.2.增加能量消耗

正常生产时蒸馏塔顶温度高于水的沸点温度，所以塔内水是以气相形式存在的，这样不仅会使原油入塔的热负荷增大，这也会使塔顶冷凝冷却器负荷增加，这必然会增加燃料消耗和冷却水用量，降低装置的处理能力。同时，原油通过换热器、加热炉时溶解在水中的盐类。在管壁上析出形成盐垢，不仅降低传热效率，也会增加流动阻力，使原油泵出口压力加大，动力消耗增加。

　1.3.腐蚀设备

原油中含的无机盐有氯化钙、氯化钠氯化镁等，这些盐类一般溶于原油所含的水中，也有一部分以微小的颗粒悬浮在油中。原油中含盐对炼油装置危害极大:首先盐类水解生成HCI,严重腐蚀设备，同时原油在加热炉和换热器中，盐类在管壁上沉积形成盐垢,不仅影响传热效果，增加燃料消耗，严重时会堵塞炉管和换热器，甚至烧穿炉管而被迫停工。

　1.4.影响二次加工原料质量

原油含盐多，会使重油、渣油中金属含量高,加剧污染二次加工催化剂:影响二次加工产品质量例如，催化裂化、加氢脱硫过程都要控制钠离子含量，否则会使催化剂中毒。用含盐量高的渣油作延迟焦化原料时，会使石油焦灰分含量增高而降低产品质量。

由此可见原油的预处理，对装置的平稳操作、减轻设备腐蚀、保证安全生产延长开工周期和提高二次加工产品质量等方面都是十分重要的。

　2.原油脱盐、脱水的原理

大部分原油属于稳定的油包水型乳化液，是以水为分散相，油为连续相的油包水型乳化液。这种体系是不稳定的。但原油中的环烷酸、沥青质、胶质等是天然的乳化剂向油水界面移动使该体系稳定，随着时间的延长及输送过程中条件的影响,促使油水界面处的乳化膜变厚，这种乳化液变成难以破坏相对稳定的乳化液，加大了原油脱水、脱盐的难度。电脱盐设备脱除的是能够溶于水的可溶性盐，首先使原油中的可溶性盐溶解到水中，然后将水脱除从而将盐份除去。

原油一般都是油包水型的乳状液，即水相以微滴形式分散于连续的油相中并为原油中所含的天然乳化剂(如环烷酸、胶质、沥青质等)所稳定。因此，破乳的重要手段就是加入适当的破乳剂。

破乳剂有下列几种作用：

➢对油水界面具有强烈的趋向性；

➢促使水滴絮凝；

➢促使水滴聚积；

➢润湿固体。

3.电脱盐技术及应用

3.1.交流电脱盐技术

➢容器内设计两层或三层电极形成两个或三个电场。

➢结构简单，稳定性、可靠性好。

➢脱盐脱水率仅能满足当时要求不高的工艺要求。

➢电耗较高。

　3.2.交直流电脱盐技术

➢容器轴线方向依次排列正负相间的垂挂式变极距电极板;➢利用了交流电和直流电对水滴的脱除作用;

➢电场布局合理，脱水率高;

➢对油品的适应性强;

　3.3.电动态电脱盐技术

原油入罐后首先进入下部低电压电场(低导电率区)，在不会产生电弧的情况下使大水珠凝聚与沉降。部分脱去水的乳化液后再进入电压逐渐增大的电场(高导电率区)。在载荷响应控制器提供高电压时使新鲜水与油充分混合;在低电压时使水珠凝聚而下落。这种交替变化的电压不断出现，使油水多次混合与分离。之后，油进入电极板.上部电压逐渐降低的电场(低导电率区)，把从高导电率区带的水进一步凝聚和沉降，使水不致随油带出。

　3.4.其它技术

➢平流卧式电脱盐技术

➢超声波电脱盐技术

➢脉冲电脱盐技术

➢催化脱盐技术

➢生物脱盐技术

➢加氢脱盐技术

　4.电脱盐运行的影响因素

　　4.1.脱水温度

脱盐温度对脱盐效果的影响十分明显。升高温度，可使原油粘度降低，油水界面张力减小，乳化膜强度减弱，水滴热运动增加，碰撞结合机会增多，对增加水滴的沉降速度及脱水效率有利。但随着温度的升高，饱和蒸汽压和设备的耐压等级要相应提高，原油电导率也增大，脱盐电耗明显增加。此外提高温度也将增加脱盐水冷却过程的能量消耗。因此，每种原油都要根据其性质，确定相应的技术经济.上最适宜的脱盐温度。目前，常减压装置设计原油进脱盐罐温度–般为120~140°C(最佳温度)，具体设计时可根据生产状况适当调整脱盐温度或提高设计温度。

　4.2.电场强度及停留时间

根据电场力公式，电场强度越高，对水滴间的聚积力越大，但电场强度过高会发生电分散现象，将水滴分散为更小的微小水滴，不利于水滴的聚结。同时电场强度过高，电耗也随之增加，一般电场强度设计为500-1800V/cm。为达到深度脱盐的目的，宜采用不同梯度的电场强度，利用弱电场脱除大量的大水滴，用中、强电场脱除细小水滴。

停留时间是影响水滴聚结的重要参数，与原油性质、水滴特性和电位梯度等密切相关。但停留时间过长将产生电分散作用，增大电耗量。根据胜利炼厂工业试验结果分析及国外资料介绍，原油在强电场的停留时间可采用2分钟较为经济合理。

　4.3.破乳剂

不同性质的原油要求不同类型的破乳剂，从某种意义上讲，“广谱性破乳剂”不存在，因此实际生产中应根据所加工的原油，有针对性地筛选破乳剂。破乳剂分为水溶性和油溶性破乳剂，国内较多使用水溶性破乳剂。比起水溶性破乳剂，油溶性破乳剂具备用量少、脱水速度快、排出污水质量好、对环境污染小等特点，已有较多应用。目前I常使用的破乳剂为油溶性破乳剂。

　4.4.混合强度

混合强度表示原油、洗涤水和破乳剂的混合程度。混合强度小很难保证脱盐效果;混合强度大乳化层太稳定不易破乳。最优混合强度的选择因原油品种和脱盐罐内部结构的不同而各异，其依据应是原油脱后含盐量变化的总趋势。电脱盐系统可根据所加工的原油品种和脱盐罐内部结构的实际状况选择最优的混合强度，提高脱盐效果。

根据实际生产数据，加工较低密度的原油时，混合阀压差△P采用30~80KPa;加工较高密度的原油时，混合阀压差△P采用50~130KPa。

　4.5.洗涤水

电脱盐注水的水质、p H值要适宜(pH=6~8)。目前，有条件的炼油厂基本.上采用了二级的排水回注到一-级的流程，并使用脱硫净化水替代新鲜水，这对环保和节水都是有益的。

适当提高注水量可以提高水滴间的凝聚力，以利于水滴聚结。在破乳剂型号选定后，洗涤水量直接影响电脱盐效果，所以应根据原油的性质来调整注水量。注水量应控制在单级注水3%~8%，总量小于15%。

5.电脱盐运行存在的问题

劣质原油脱盐脱水效果较差，原油易乳化现象;

重质原油的脱盐;

油水两相流逆相流动造成净化油的二次污染;

进口含硫原油的脱盐;

原油重金属杂质的深度脱除;

电脱盐装置的大型化有待进一步解决;

新型高效破乳剂的进一步开发。