高频智能响应电脱盐技术在常减压装置的应用

王韵波(中海油气（泰州）石化有限公司,江苏 泰州 225312)

电脱盐是常减压装置的主要设备之一,原油含盐量、含水量以及组分的不同对其脱盐效果影响很大。高频智能响应电脱盐技术是新一代的原油电脱盐技术,它采用晶闸管控制输出电压,形成高压、脉冲式电场,显著改善电脱盐效果。

1 改造背景

中海油气泰州石化有限公司(以下简称泰州石化)现有150万吨环保燃料油装置1套,,全部加工中国海洋石油总公司自产的曹妃甸、绥中36-1等海洋原油,其基本性质见表1。

表1 泰州石化加工原油基本性质

由表中可以看出此类原油密度大、酸值高,原设计的二级电脱盐技术很难使脱后原油含水、含盐合格。2011年8月,泰州石化150万吨环保燃料油装置电脱盐系统进行了技术改造,改造后电脱盐效率明显提高,电耗降低,取得了良好效果。

2 高频智能响应电脱盐机理及优点

高频智能响应电脱盐相对常规电脱盐技术其优势主要表现在以下几个方面:

2.1 输出电压大小连续可调:常规的电脱盐只能停电后在变压器上切换档位调整输出电压，对装置运行有很大影响，也不能按照所加工不同的原油性质将电场强度调节到最佳范围。高频智能响应电脱盐专用电源技术可以在电极板上施加任意电场的电压，突破了原来全阻抗变压器的档位限制，调整场强的范围更宽，适应油品的能力更强。

当某一恒定的高压施加在电极板板上，油水界位处的小水滴往往处于受力平衡状态，不易破乳。如输出高压为25kV时，油水界面处的水滴受力往往处于25kV高压档位上的平衡状态，而不易破乳。

高频智能响应电脱盐技术所采用的变压器能输出0-25kV连续可调整的高压电，可以在电极板上施加任意电场的电压，突破了原来全阻抗变压器的档位限制，调整场强的范围更宽，适应油品的能力更强。图1为输送到电脱盐罐内电极板上的一种典型的电压输出曲线。

图1 新型智能响应控制电脱盐技术典型的电压输出曲线

2.2 频率连续可调,高频智能响应电脱盐技术专用电源的技术原理是将380V交流电经过整流电路得到直流电，再进行滤波消除杂波,然后经过晶闸管逆变器,产生频率、脉宽及幅值均连续可调的矩形波交流电,最后经过全阻抗变压器升压变换后输出到负载(见图2)。

2.3 节省电耗:高频智能响应电脱盐电源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能，减少了无用功消耗，特别是避免了乳化发生时的100%全阻抗短路而出现的高能耗。

3 高频智能响应电脱盐技术在泰州石化的技术改造方案

泰州石化150万吨环保燃料油装置原设计两级交直流电脱盐工艺流程如图3所示。

图3 电脱盐工艺流程

150 万吨环保燃料油装置于2005年3月开车成功,各项指标均能达到设计要求,但电脱盐罐是按处理一般轻质原油选择的罐体尺寸。用来处理重质原油，当处理量超过100万吨/年时，该罐体尺寸偏小，不能满足重质原油在罐内的停留时间和上升速度的要求，造成原油中的水分不能完全脱出，同时脱下来的水滴的下降速度与原油上升速度差不足，水滴不能迅速离开电场，甚至下降的水滴会被上升的原油带回电场中，造成电场区域介质导电率增大。在加工性质较差的原油时，第二级交直流电脱盐在注水后易发生乳化和脱后含水和脱后含盐偏高的情况。现有交直流电脱盐上使用的是全阻抗电脱盐变压器，运行电流增大时，其输出高压就会相应减小，这时罐内电场的强度因此减弱，严重时会发生短路。

经技术调研和筛选,最终确定了对一级电脱盐罐实施高频高频智能响应电脱盐改造的技术方案。

改造主要有电场结构及电源两个部分。本次改造将采用第一级电脱盐智能电脱盐改造经验，仅改造第二级电脱盐电源部分，重点为实现电脱盐在炼制SZ36-1等性质较差的原油时节能运行，同时对提高脱后效果也有一定的帮助。

4 改造效果评价

在2011年完成了第一级电脱盐的高频智能响应电脱盐技术改造，到目前，已正常运行近三年时间，从运行效果上来看，改造实现了两个目标：1、节能。改造后电脱盐运行电流明显下降，而且不会出现短路现象；2、适应重质原油脱盐。改造后电脱盐实现正常运行，能正常注水、注破乳剂，设备运行平稳，从显示仪表上可以看到，通过PLC模块智能控制，电脱盐运行电流波动较为平稳，有效地保证了罐内电场的稳定，从而保证了电脱盐的脱盐效果。

从改造前后电脱盐系统的电气参数来看,一级电脱盐罐实施高频智能响应电脱盐技术改造后,一级电脱盐罐变压器高压侧输出电压由改造前的25000V下降至15000-18000 V,380V侧平均电流维持不变的情况下,输出电压下降到240V-260V,每小时可节电能15度,年运行时间按8000小时,电耗单价按公司平均电价0.863元/度计算,每年可节约电费约10.4万元。

目前第二级脱盐仍为交直流电脱盐，在加工重质原油时，注水后就发生短路，这时电脱盐罐内电场已经消失，注入的水不能被脱除，会被带到常压塔，因此目前第二级交直流电脱盐只注破乳剂不注水，尽管如此，运行电流还比第一级智能电脱盐高，能耗较大。注水是为了溶解原油中的无机盐，然后在电场的作用下将水分子聚集成大的颗粒实现沉降、分离，因此不能注水就不能实现脱盐的目的。经过对一、二级电脱盐脱后原油取样分析，目前的第二级电脱盐的脱盐效果很不理想，原油中盐份仅依靠第一级电脱盐脱除，不能实现脱后指标要求，因此需要通过对第二级电脱盐的改造来保证两级脱盐的脱后指标和排除安全生产上的隐患。故我公司决定择日实施二级电脱盐的改造。

5 综合效益评价

泰州石化通过对150万吨环保燃料油装置一级电脱盐罐实施高频智能响应电脱盐技术改造后,取得了较好的效果,,电脱系统设备电耗相对改造前节省约20%,,每年直接经济效益在10万元以上。高频智能响应电脱盐技术在泰州石化的成功应用,证明了该技术的实用价值,实现电脱盐节能、提高电脱盐对重质原油的处理效果。