塔河原油電脫鹽助劑篩選及工藝優化

彭松梓，崔新安，李春賢，唐應彪，曹振興

(中石化洛陽工程有限公司，河南 洛陽 473001)

塔河原油是一種罕見的低蠟、高瀝青質、高殘炭、高金屬、重質及高黏度原油[1-3]，這種特性使塔河原油電脫鹽脫水非常困難。中石化加工塔河原油的煉油廠普遍存在脫鹽合格率低、脫后含鹽超標現象，嚴重的脫后含鹽超過20 mg/L，給蒸餾裝置和二次加工裝置帶來嚴重腐蝕問題。

1 實驗準備

1.1 原料性質

實驗所用塔河原油(取自中石化某煉油廠)性質見表1。

表1 原油性質Table1 Properties of crude oil

1.2 實驗設備

實驗所用儀器設備包括:靜態電脫鹽實驗儀YS-4、動態電脫鹽實驗裝置、LC-4微機庫倫儀和水含量分析儀。

1.3 實驗和分析方法

高溫脫鹽脫水評價方法:取適量原油放入不銹鋼電脫鹽罐中，加入計量水和化學藥劑，蓋緊后放入鋁浴中預熱至實驗溫度，取出搖晃一定次數，然后放回鋁浴中施加電場一定時間，然后取出不銹鋼電脫鹽罐，取上部油相分析原油脫后含鹽量和脫后含水量。

動態電脫鹽評價方法:原料油、水和化學藥劑分別經計量泵進入一級攪拌罐，然后由原料油計量泵輸送到二級攪拌罐，繼續混合后經計量泵抽出，經管式加熱爐加熱到脫鹽溫度，進入電脫鹽罐，在設定條件下進行脫鹽脫水，脫后原油經水冷器放出，取樣分析原油脫后含鹽量和脫后含水量。

其中，脫后含水分析按GB/T 260-1977(1988)進行;脫后含鹽分析按GB/T 6532-1986(1991)進行。

2 實驗結果與討論

2.1 破乳劑高溫電脫鹽脫水評價

加工塔河原油通常采用三級電脫鹽，因此實驗室也采用三級電脫鹽脫水，對8種不同類型破乳劑(其中PR1-PR4為進口油溶性破乳劑，PR5和PR6為國產油溶性破乳劑，PR7和PR8為國產水溶性破乳劑)進行了效果評價。

實驗條件:實驗溫度140℃，注水量10%(質量分數，以原油計)，電場強度1000 V/cm，手搖200次，停留時間30 min，油溶性破乳劑三級添加總量為20 μg/g，水溶性破乳劑一級、二級和三級分別添加20 μg/g。破乳劑高溫電脫鹽評價結果見表2。

表2 塔河原油高溫電脫鹽評價Table2 Electric desalting experiments at high temperature

從表2實驗結果看，8種破乳劑經一級脫鹽脫后含鹽由低到高依次為PR5＜PR7＜PR4＜PR6＜PR8＜PR3＜PR2＜PR1;二級脫后含鹽由低到高依次為PR5＜PR4＜PR1＜PR2＜PR6＜PR3＜PR8＜PR7;破乳劑PR2和PR4三級脫后含鹽均小于10 mg/L，而其余6種破乳劑脫后含鹽均大于14 mg/L。從脫后含水來看，PR4脫后含水為0.46%(質量分數)，PR2脫后含水為0.16%(質量分數)，綜合效果較好。

2.2 脫鹽助劑篩選及評價

塔河原油屬于劣質稠油，瀝青質和膠質質量分數分別高達13.74%和25.46%，部分結晶鹽很可能被瀝青質和膠質所包裹，在電脫鹽過程中很難和水接觸，得不到充分洗滌，因此造成脫鹽困難。其次由于原油中硫、氮和金屬含量高，這些物質均有極性，很容易與原油中氯離子和水分子等產生吸附作用，導致脫后含鹽含水高。因此對于這種劣質原油，僅采用單一的破乳劑很難達到理想的脫鹽脫水效果，需要添加合適的脫鹽助劑，降低極性物質間吸附作用，以提高脫鹽效果。根據原油特性，選擇6種不同類型的脫鹽助劑，其中T1-T3為無機脫鹽助劑，T4-T6為有機脫鹽助劑，考察其對塔河原油電脫鹽的作用。

實驗條件:實驗溫度140℃，注水量10%(質量分數，以原油計)，電壓1000 V/cm，手搖200次，停留時間30 min，油溶性破乳劑PR2總加入量為20 μg/g，脫鹽助劑每級加入量為10μg/g，三級電脫鹽條件相同，脫鹽助劑高溫電脫鹽評價結果見表3。

表3 脫鹽助劑高溫電脫鹽評價Table3 Electric desalting evaluation of additives

從上述實驗結果看，脫鹽助劑T6的效果最好，每一級脫除率都有大幅度提高，三級脫后含鹽低至3.82 mg/L，脫鹽助劑T4和T5的脫后含鹽也降至6.06 mg/L和7.09 mg/L，遠低于僅添加破乳劑的脫鹽效果。從整體上看有機脫鹽助劑的效果明顯好于無機脫鹽助劑，因為有機脫鹽助劑與破乳劑性質類似，具有親油親水性，易于在原油中極性物質吸附層表面分散和滲透，同時易于接觸包裹于膠質瀝青質中的無機鹽，從而提高脫鹽效率。

2.3 脫鹽助劑用量考察實驗

根據塔河原油性質，提高注水量和增大混合強度均能促進結晶鹽的溶解和洗滌，在改變工藝條件基礎上，考察脫鹽助劑用量對脫鹽脫水效果影響。

實驗條件:實驗溫度140℃，電場強度1000 V/cm，注水量20%(質量分數，以原油計)，手搖400次，停留時間30 min，油溶性破乳劑PR2總加入量為20 μg/g，脫鹽助劑每一級添加量相同，不同量脫鹽助劑對脫鹽脫水效果影響見表4。

表4 脫鹽助劑用量對塔河原油電脫鹽影響Table4 Experimental result of different additive dosage

從表4可知，提高注水量和增大混合強度，塔河原油脫鹽效率提高，三級脫后含鹽可達到2.96 mg/L;在相同的工藝條件下，隨著脫鹽助劑用量增加，脫后含鹽和脫后含水均有一定程度降低。在溫度140℃，電場強度1000 V/cm，注水量20%(質量分數，以原油計)，手搖400次的優化工藝條件和合適脫鹽助劑用量條件下，塔河原油脫后含鹽可以達到2.34 mg/L，脫后含水為0.22%(質量分數)。

3 動態電脫鹽脫水實驗

根據靜態電脫鹽實驗結果，進行動態電脫鹽脫水實驗，實驗方法見1.3，實驗條件:溫度140℃，電場強度1000 V/cm，注水量20%(質量分數，以原油計)，進口油溶性破乳劑總加入量為20μg/g，脫鹽助劑T6每級用量20μg/g，實驗運行中每小時取樣一次用于分析鹽和水含量，實驗結果見表5。

表5 動態電脫鹽實驗結果Table5 Dynamic electric desalting tests

動態實驗結果表明，在優化的工藝條件下，塔河原油三級脫后含鹽低于3 mg/L，脫后水質量分數小于0.3%，完全滿足深度脫鹽指標，也驗證了靜態實驗結果。

4 結論

(1)針對塔河原油，采用多種不同類型破乳劑進行高溫電脫鹽評價實驗，結果表明僅采用單一破乳劑無法取得良好的脫鹽脫水效果;

(2)針對塔河原油高瀝青質膠質含量、存在結晶鹽及極性物質吸附的特點，考察了多種不同類型脫鹽助劑對脫鹽脫水的作用，發現脫鹽助劑能大大提高脫鹽脫水效率，尤其是二級和三級脫鹽效率;

(3)根據原油特點調整工藝條件并對脫鹽助劑用量進行考察，結果表明在溫度140℃，電場強度1000 V/cm，注水量20%(質量分數，以原油計)、混合強度為手搖400次，進口油溶性破乳劑添加量為20 μg/g，脫鹽助劑每級添加量20 μg/g的優化條件下，塔河原油三級脫后含鹽低至2.34 mg/L，脫后水質量分數小于0.3%，可以達到深度脫鹽指標。

(4)根據上述優化工藝條件，在動態電脫鹽實驗裝置上驗證了塔河原油的脫鹽脫水結果，為解決塔河原油脫鹽脫水難題提供了技術支撐。

[1]柴智，崔江峰.塔河原油特性與塔河稠油生產工藝[J].山西建筑，2006，32(4):175-176.

[2]劉家國，張鴻勛，汪實彬，等.塔河重質稠油電脫鹽技術研究[J]. 石油化工技術，2006，2(1):18-20.

[3]汪實彬，劉家國，崔新安，等.加工塔河油電脫鹽技術研究[J]. 煉油技術與工程，2005，35(10):23-26.