原油电脱盐效果的影响因素分析

常昊

【摘 要】随着国内原油品质逐渐劣质化，加工高含盐、高含水原油的比重变得越来越大，原油电脱盐效果不佳会影响到下游装置的生产运行。本文对原油电脱盐效果的影响因素进行了分析，包括电场强度、油水混合强度、操作温度、注水量及水质、破乳剂类型及用量等。结合现场生产实际情况，有针对性地对电脱盐运行进行优化。

【关键词】原油;电脱盐;腐蚀;破乳

1原油含盐含水的危害

原油含盐、含水量较高会对原油储运、加工、产品质量及设备运行等均造成很大危害，其中原油加工过程中的影响最大，主要体现在以下几个方面：

1.1增加负荷和能耗

水的存在，加大了原油的重量和体积，加大了管线输运过程中的动能消耗。原油的汽化热350KJ/kg;水的汽化热2600KJ/kg。原油在加工过程中将经历多次热交换、汽化、冷凝等过程，汽化热较大的水与原油一起将消耗大量的燃料和冷却水。

1.2影响常减压蒸馏

原油经换热器初步升温后，温度已超过水的沸点。若原油中含水为1%，汽化后水的体积占总体积的11%，会造成蒸馏塔内气速过大，阻止液体正常沉降，易引起冲塔等操作事故。

1.3引起设备结盐

在炉管、换热器内，温度升高使原油的粘度降低，无机盐、固体颗粒很容易附着在不光滑的管线内表面上，形成垢。降低传热效率，锈蚀管壁，严重时堵塞炉管或换热器，造成非计划停工。

1.4腐蚀设备

原油中的氯鹽能水解生成具有强腐蚀性的HCl，在低温设备部位特别是存在水分时，会形成盐酸，造成原油蒸馏塔顶低温部位的腐蚀。腐蚀反应如下：

1.5影响原油深度加工

深度加工中大多是在催化剂存在下的化学变化，例如催化裂化技术、加氢裂化等。在这些过程中，为防止催化剂中毒，必须对原料油中的盐份给予限制，如减压渣油作为重油催化裂化原料时要求Na+小于1ppm;作为加氢脱硫原料时要求Na+小于3ppm。作延迟焦化原料时，如果含盐太高，特别上是含钙太高时常因灰含量高使产品质量达不到理想的技术指标。

经过油田的脱水脱盐装置初步处理，原油输送到炼油厂的含盐量需要降至<50mg/l，含水量需要降至<0.5%。由于国内部分地区油品含盐较高、脱水脱盐设施不完善及部分地区原油输送过程采用掺水降粘，炼油厂进行一次加工的原油仍含有不等量的盐和水分。因此原油进入常减压蒸馏装置前，要进行脱盐脱水处理。通常采用的三级电脱盐处理方式可较好的满足脱盐脱水要求，达到对原油进行后续加工的指标。

2原油电脱盐工序

含盐含水原油通过三级电脱盐处理可以达到较好的脱盐、脱水效果。在混合器流出的原油与注水、注破乳剂充分混合后，自下而上均匀地沿水平截面经过电脱盐罐的电场空间。原油中的水滴在高压电场下聚集变大，逐渐沉降至电脱盐罐底部，从罐底排出口流出，净化过的原油从顶部管线排出进入下一级电脱盐罐。二级、三级电脱盐切水回注到一级可以降低注水的消耗。

通过向原油中加入破乳剂，使水和杂质更有效的分离。在原油中表面活性物质（如胶质、沥青质、环烷酸等）在水滴的表面分散开来，使水滴均匀稳定地分散在油中，溶解油中的盐组分。

脱水的关键是破乳剂的作用，使油水不能形成乳化液，细小的水滴就可以相互聚集成大的颗粒、沉降，最终达到油水分离的目的。原油中的盐类大部分是溶于所含的水中，所以脱盐脱水过程是同时进行的。

3影响原油电脱盐效果的因素分析

3.1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最佳温度一般为120～140℃，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。

3.2电场强度

原油乳化液通过电场时，其中的水滴中正负电荷受电场力作用而出现重新分布。虽然水滴本身表现出电中性，而由于水滴带电荷分布的不平衡而发生了变化，也就是水滴在电场中被感应形成偶极，它们受电场力后沿电场电力线方向排列，使水滴在电场中出现重新排列和运动。改变或破坏了乳化液的稳定状态，增加了水滴的聚积几率，促进了水滴的接触、聚结和沉降。

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500～2000V/cm。含水量较高和原油乳化严重的情况下，往往将弱电场的电场强度设计的更低。

3.3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。

目前国内较多使用水溶性破乳剂，而油溶性破乳剂用量少，目前一些电脱盐装置交叉使用水溶性和油溶性破乳剂。一种单一化学结构的破乳剂很少能产生对油水界面的趋向性、促进水滴絮凝、聚积和润湿固体四种效应。一般可采用两种以上结构不同的破乳剂相配合并根据具体原油性质进行破乳剂评选。这样两种或两种以上的破乳剂复配能达到增效，弥补各自性能缺陷的同时派生出新性能的作用，这就是表面活性剂的协同效应。复配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。

3.4混合强度

混合强度表示破乳剂、洗涤水和原油的混合程度。混合强度过大则乳化层太稳定不易破乳，混合强度过小则很难保证脱盐效果。因原油品种和脱盐罐内部结构的不同，最优混合强度的确定也各有差异。电脱盐系统可依据脱盐罐内部结构的实际状况和所加工的原油品种，确定最优的混合强度，提高脱盐的效果。

结合实际生产数据，加工高密度原油（°API25～45）的时侯，混合阀压差ΔP应控制在50～130kPa之间，加工较低密度原油（°API15～24）的时侯，混合阀压差ΔP应控制在30～80kPa之间。

结语：

综上所述，随着国内原油品质劣质化，加工高含盐、高含水原油的比重变得越来越大。原油电脱盐效果不佳会对下游装置造成腐蚀、结盐等问题，极大影响到生产运行，因此对原油电脱盐继续进行优化很有必要。目前国内原油电脱盐技术总体水平与国外差距不大，应进一步改善原油电脱盐的工艺细节（包括电场强度、油水混合强度、操作温度、注水量及水质、破乳剂类型及用量等），结合现场生产实际情况，制定出最为适宜的原油电脱盐方案。

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