高頻智能響應電脫鹽技術在常減壓裝置的應用

王韻波(中海油氣（泰州）石化有限公司,江蘇 泰州 225312)

電脫鹽是常減壓裝置的主要設備之一,原油含鹽量、含水量以及組分的不同對其脫鹽效果影響很大。高頻智能響應電脫鹽技術是新一代的原油電脫鹽技術,它采用晶閘管控制輸出電壓,形成高壓、脈沖式電場,顯著改善電脫鹽效果。

1 改造背景

中海油氣泰州石化有限公司(以下簡稱泰州石化)現有150萬噸環保燃料油裝置1套,,全部加工中國海洋石油總公司自產的曹妃甸、綏中36-1等海洋原油,其基本性質見表1。

表1 泰州石化加工原油基本性質

由表中可以看出此類原油密度大、酸值高,原設計的二級電脫鹽技術很難使脫后原油含水、含鹽合格。2011年8月,泰州石化150萬噸環保燃料油裝置電脫鹽系統進行了技術改造,改造后電脫鹽效率明顯提高,電耗降低,取得了良好效果。

2 高頻智能響應電脫鹽機理及優點

高頻智能響應電脫鹽相對常規電脫鹽技術其優勢主要表現在以下幾個方面:

2.1 輸出電壓大小連續可調:常規的電脫鹽只能停電后在變壓器上切換檔位調整輸出電壓，對裝置運行有很大影響，也不能按照所加工不同的原油性質將電場強度調節到最佳范圍。高頻智能響應電脫鹽專用電源技術可以在電極板上施加任意電場的電壓，突破了原來全阻抗變壓器的檔位限制，調整場強的范圍更寬，適應油品的能力更強。

當某一恒定的高壓施加在電極板板上，油水界位處的小水滴往往處于受力平衡狀態，不易破乳。如輸出高壓為25kV時，油水界面處的水滴受力往往處于25kV高壓檔位上的平衡狀態，而不易破乳。

高頻智能響應電脫鹽技術所采用的變壓器能輸出0-25kV連續可調整的高壓電，可以在電極板上施加任意電場的電壓，突破了原來全阻抗變壓器的檔位限制，調整場強的范圍更寬，適應油品的能力更強。圖1為輸送到電脫鹽罐內電極板上的一種典型的電壓輸出曲線。

圖1 新型智能響應控制電脫鹽技術典型的電壓輸出曲線

2.2 頻率連續可調,高頻智能響應電脫鹽技術專用電源的技術原理是將380V交流電經過整流電路得到直流電，再進行濾波消除雜波,然后經過晶閘管逆變器,產生頻率、脈寬及幅值均連續可調的矩形波交流電,最后經過全阻抗變壓器升壓變換后輸出到負載(見圖2)。

2.3 節省電耗:高頻智能響應電脫鹽電源取消了內置在變壓器內的100%電抗器，降低了損耗在電抗器上的電能，減少了無用功消耗，特別是避免了乳化發生時的100%全阻抗短路而出現的高能耗。

3 高頻智能響應電脫鹽技術在泰州石化的技術改造方案

泰州石化150萬噸環保燃料油裝置原設計兩級交直流電脫鹽工藝流程如圖3所示。

圖3 電脫鹽工藝流程

150 萬噸環保燃料油裝置于2005年3月開車成功,各項指標均能達到設計要求,但電脫鹽罐是按處理一般輕質原油選擇的罐體尺寸。用來處理重質原油，當處理量超過100萬噸/年時，該罐體尺寸偏小，不能滿足重質原油在罐內的停留時間和上升速度的要求，造成原油中的水分不能完全脫出，同時脫下來的水滴的下降速度與原油上升速度差不足，水滴不能迅速離開電場，甚至下降的水滴會被上升的原油帶回電場中，造成電場區域介質導電率增大。在加工性質較差的原油時，第二級交直流電脫鹽在注水后易發生乳化和脫后含水和脫后含鹽偏高的情況。現有交直流電脫鹽上使用的是全阻抗電脫鹽變壓器，運行電流增大時，其輸出高壓就會相應減小，這時罐內電場的強度因此減弱，嚴重時會發生短路。

經技術調研和篩選,最終確定了對一級電脫鹽罐實施高頻高頻智能響應電脫鹽改造的技術方案。

改造主要有電場結構及電源兩個部分。本次改造將采用第一級電脫鹽智能電脫鹽改造經驗，僅改造第二級電脫鹽電源部分，重點為實現電脫鹽在煉制SZ36-1等性質較差的原油時節能運行，同時對提高脫后效果也有一定的幫助。

4 改造效果評價

在2011年完成了第一級電脫鹽的高頻智能響應電脫鹽技術改造，到目前，已正常運行近三年時間，從運行效果上來看，改造實現了兩個目標：1、節能。改造后電脫鹽運行電流明顯下降，而且不會出現短路現象；2、適應重質原油脫鹽。改造后電脫鹽實現正常運行，能正常注水、注破乳劑，設備運行平穩，從顯示儀表上可以看到，通過PLC模塊智能控制，電脫鹽運行電流波動較為平穩，有效地保證了罐內電場的穩定，從而保證了電脫鹽的脫鹽效果。

從改造前后電脫鹽系統的電氣參數來看,一級電脫鹽罐實施高頻智能響應電脫鹽技術改造后,一級電脫鹽罐變壓器高壓側輸出電壓由改造前的25000V下降至15000-18000 V,380V側平均電流維持不變的情況下,輸出電壓下降到240V-260V,每小時可節電能15度,年運行時間按8000小時,電耗單價按公司平均電價0.863元/度計算,每年可節約電費約10.4萬元。

目前第二級脫鹽仍為交直流電脫鹽，在加工重質原油時，注水后就發生短路，這時電脫鹽罐內電場已經消失，注入的水不能被脫除，會被帶到常壓塔，因此目前第二級交直流電脫鹽只注破乳劑不注水，盡管如此，運行電流還比第一級智能電脫鹽高，能耗較大。注水是為了溶解原油中的無機鹽，然后在電場的作用下將水分子聚集成大的顆粒實現沉降、分離，因此不能注水就不能實現脫鹽的目的。經過對一、二級電脫鹽脫后原油取樣分析，目前的第二級電脫鹽的脫鹽效果很不理想，原油中鹽份僅依靠第一級電脫鹽脫除，不能實現脫后指標要求，因此需要通過對第二級電脫鹽的改造來保證兩級脫鹽的脫后指標和排除安全生產上的隱患。故我公司決定擇日實施二級電脫鹽的改造。

5 綜合效益評價

泰州石化通過對150萬噸環保燃料油裝置一級電脫鹽罐實施高頻智能響應電脫鹽技術改造后,取得了較好的效果,,電脫系統設備電耗相對改造前節省約20%,,每年直接經濟效益在10萬元以上。高頻智能響應電脫鹽技術在泰州石化的成功應用,證明了該技術的實用價值,實現電脫鹽節能、提高電脫鹽對重質原油的處理效果。