雙進料雙電場電脫鹽系統的應用

張召利

(中國石油化工股份有限公司齊魯分公司，山東淄博255434)

中國石油化工股份有限公司齊魯分公司勝利煉油廠第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置，由中石化洛陽工程有限公司設計，設計規模為8 Mt/a，年開工時間為8 400 h。設計加工的原油為高硫高酸原油和勝利原油的混合油，其中高硫高酸原油為6.7 Mt/a，勝利原油為1.3 Mt/a。混合原油酸值為1.685 mgKOH/g，硫的質量分數為1.97%，屬高硫高酸-中間基原油。電脫鹽罐按兩級電脫鹽設置，采用交直流低速電脫鹽脫水技術。

第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置于2010年3月開工，在加工勝利煉油廠的高硫高酸原油基礎上，摻煉第Ⅱ套常減壓蒸餾裝置拔頭后的沙重、伊重、索魯士、扎庫姆、奧瑞特、埃斯科蘭特、瑪雅等原油，摻煉比在30%左右，在裝置正常生產過程中，出現常壓塔常頂含硫污水量大、常頂干點質量不合格問題，經水的物料平衡計算，發現脫后原油帶水0.5%左右。同時導致常壓塔上部腐蝕嚴重，常減壓裝置常頂循環和常一線系統出現了多處管線腐蝕穿孔。為提高裝置電脫鹽系統脫鹽、脫水效果，減輕常壓塔的腐蝕，2011年1月增上了第三級電脫鹽罐，采用雙進油雙電場電脫鹽脫水設備。經過兩年的運行調試，原油脫鹽、脫水率得到顯著提高。

1 技術特點

鎮江金門實業有限公司開發的雙進油雙電場原油高效脫鹽脫水技術克服了交流、交直流、高速電脫鹽技術的缺陷，體積小，投資省，占地面積小，處理效果好。不僅適合處理輕質原油，更適合處理重質原油，特別適合于處理重質油的大型化裝置。該技術的主要特點:

(1)充分利用電脫鹽罐內上部原來未曾使用的空間，水平安裝了若干單元半密閉盤式電極組成的上部電場。在電脫鹽罐中心線以上，上部電場以下安裝了水平電極或者垂直電極組成的下部電場。上、下部電場除共用一個電脫鹽罐、出油集合管、污水排放系統外，其余相對獨立，這相當于在一個電脫鹽罐內安裝了兩套低速電脫鹽設備。由于采用雙電場處理原油方式，使油水乳化液在上、下部電場內的上升速度大為降低。和交流、交直流電脫鹽設備相比較，它體積小，占地少，處理效果好。原油處理量増大1.75～2倍。

(2)如圖1所示，下部電場處理后的凈油從上部電場水盤與水盤，水盤與電脫鹽罐壁之間的通道進入電脫鹽罐頂部的出油集合管。上部電場底部設置落水管，直接將上部電場內沉降的含鹽污水排到電脫鹽罐底部。上部電場沉降的含鹽污水不與下部電場處理后的上升凈油接觸和逆向流動，不會污染處理后的凈油。克服了原有高速電脫鹽技術上部電場聚結的含鹽污水與下部電場處理后上升的凈油逆流返混現象。避免了下部電場處理后的凈油上升時攜帶微小含鹽水滴到電脫鹽罐外，使脫后含鹽不達標的狀況。

(3)采用與雙電場相匹配的雙進油方式，分別向上部電場和下部電場供油。進油支管上安裝了流量計和流量調節閥，在油品性質和處理量發生變化時，或者根據上、下部電場的處理效果，調節電脫鹽罐外的流量調節閥，使上、下部電場分別獲得理想的處理量。克服了原有高速電脫鹽設備上、下部電場處理量不均衡，而且不能調節的缺陷。

(4)水盤的底部有一個空間，可以存放原油中沉淀的泥沙和機械雜質，所以不需要頻繁地對水盤的底部進行沖洗，降低了水盤底部的沖洗頻率。由于水盤的底部為斜板鍋底狀，沉淀的泥沙和機械雜質，會自動地通過落水管排到電脫鹽罐罐底。未自動排除的泥沙和機械雜質，可以啟動水盤底部的反沖洗系統，能比較容易地將泥沙和機械雜質沖起，經過落水管排到電脫鹽罐罐底。在反沖洗進行時，不會對上部電場有擾動。上部電場場強穩定，不會因為泥沙沉淀或者反沖洗影響處理效果。保證上部電場能長周期正常運行，保證處理后的原油能達到規定的技術指標。

(5)上部電場采用單電源供電的多電場分布技術，對上部電場的電場單元進行合理的配置，以達到合理的電場分布，使進入電場原油中的微小含鹽水滴高效快速凝并成易于沉降的大顆粒水滴，快速沉降到電場的底部。

(6)上部電場進油為強電場進油，強電場有強化破乳的作用，原油進入強電場后水滴能夠瞬間打破乳化膜，聚結成大水滴而聚結沉降。處理后的原油上升與水滴沉降，無逆流現象互不干擾，大大提高了原油脫水效率。

(7)對油品適應性強，既可以處理輕質原油，也可以處理重質原油和超重原油，特別適合應用于重質原油大型化電脫鹽裝置。

2 基本狀況

2.1 電脫鹽罐基本結構

2.2 電脫鹽罐尺寸

齊魯分公司勝利煉油廠第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置，設計規模為8 Mt/a，三級電脫鹽罐罐體尺寸為5 800 mm ×37 056 mm，罐的容積為1 018 m3，相比國內相同規模裝置，電脫鹽罐的尺寸加大，原油罐內停留時間較長。

圖1 上部電場單元示意Fig.1 Unit of the upper electric field

2.3 罐內電極板設置

罐內設有三層水平電極板，形成三個穩定的電場，自下而上形成一個弱電場，兩個強電場，即下部極板的弱電場、強電場，上部水盤極板的強電場。

下部極板連接1號、4號變壓器，下部極板送電，上部極板接地，采用兩臺320 kVA的變壓器。上部水盤極板連接2號、3號變壓器，上部極板送電，下部極板接地，采用兩臺250 kVA的變壓器。

3 第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置混合原油的構成

第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置加工的原油70%的為勝利陸上混輸原油，主要混有河口、清河、孤島、草橋等區塊的勝利高硫高酸原油，以及混入了由三次采油助劑研發中心提供的陳莊稠油等劣質原油的勝利高硫高酸原油，原油性質逐年重質化、劣質化。同時摻煉30%左右第二常減壓裝置拔頭后的沙重、伊重、索魯士、扎庫姆、奧瑞特、埃斯科蘭特、瑪雅等進口原油。在實際加工過程中，由于勝利陸上混輸原油各區塊的混入量經常發生變化，造成混合原油性質波動大，原油密度在不斷升高，鹽含量波動大。

4 投用后的操作條件及脫鹽效果

2011年2月16日雙進油雙電場電脫鹽并入系統投用，投用前期，上部電場進料量為25%，下部電場進料量為75%，三級罐僅送電，未注水、未注破乳劑，作為沉降罐使用，原油脫后含鹽、含水仍偏高，運行效果不理想，脫鹽、脫水效率偏低，改造后原油的密度、酸值和鹽含量以及脫后含水、含鹽質量濃度分別見圖2～圖6。

圖2 第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置原料密度趨勢Fig.2 Material density trend of fourth atmospheric and vacuum distillation unit

圖3 第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置原料酸值趨勢Fig.3 Acid value trend of raw materials of fourth atmospheric and vacuum distillation unit

圖4 第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置原料鹽含量趨勢Fig.4 Crude salt content feed trend of fourth atmospheric and vacuum distillation unit

圖5 三級罐投用后脫后原油含水趨勢Fig.5 Desalted crude aqueous trend after third tank used

圖6 三級罐投用后脫后原油含鹽趨勢Fig.6 Desalted crude salt trend after third tank used

5 雙進油雙電場電脫鹽設備運行優化及效果

為發揮充分雙進油雙電場電脫鹽設備的優勢，提高脫后原油含鹽、含水的脫出率，針對三級電脫鹽存在的問題采取了如下4項優化措施，優化后原油脫后含水、含鹽趨勢見圖7和圖8。

5.1 三級雙進油雙電場電脫鹽罐注水

雙進油雙電場電脫鹽罐在設備的內部結構上，充分利用電脫鹽罐內上部原來未曾利用的空間，布置了由若干組半密閉盤式電極組成的上部電場，將單電場改為上、下部兩個互不關連的低速電場，提高了原有電脫鹽罐內的空間使用效率，降低原油上升速度。因此，適當的注水，有益于原油中鹽溶于水中，同時，在較低的流速下，也有益于水滴的聚集和沉降。

2011年7月份三級電脫鹽罐開始投用注水，在初期三級注水量為10 t/h，三電脫鹽罐的上部電場的電流由23 A降至21 A，下部電場的電流由21 A降至19 A，常壓塔頂含硫污水量由9 t/h降至7.5 t/h，原油脫后含水降至0.3%左右，脫后原油含鹽降至4 mg/L左右。在此基礎上，將三級注水量提至15 t/h，脫后原油含水降至0.2%左右、含鹽降至3 mg/L以下。

5.2 合理分配上、下部電場進料量

雙進油雙電場電脫鹽罐通過將原來的單路進油，改為分別向上部電場和下部電場分別進油的兩路進油管路，在原油性質和處理量發生變化時，可以調節電脫鹽罐外的兩路進油管路上的流量調節閥，使上部電場和下部電場原油處理量均為總處理量的50%左右，原油在上、下部電場內的上升速度大為下降，上下部電場分別獲得理想的處理量。

投用前期，上部電場進料量為25%，下部電場進料量為75%，這樣下部電場的上升速度較高，三級電脫鹽罐的脫鹽率僅為40%左右。在裝置處理量增加時，三級電脫鹽罐的脫鹽率會降低。在調整過程中，將上部電場進料量增加至35%，下部電場進料量降至為65%，通過合理分配上、下電場進料量，提高上部電場的進料量，降低了下部電場的上升速度，三級電脫鹽罐的脫鹽率上升至60%。

5.3 合理利用三級罐切水進行回注

在三級雙進油雙電場電脫鹽注水后脫后原油含鹽、含水顯著降低，三級電脫鹽罐的含鹽污水水質明顯改善。由于一、二級電脫鹽罐原油注水不足，將三級電脫鹽罐注水提至20 t/h，以達到高注水量、深脫鹽、脫水的目的，同時將三級罐切水全部回注一級電脫鹽罐，作為一級電脫鹽罐的注水，緩解一、二級電脫鹽罐原油注水不足問題，對降低原油脫后含鹽起來關鍵作用。

5.4 適當降低電場強度

由于勝利高硫高酸原油的導電性較高，造成三級電脫鹽罐的電流較高，電脫鹽罐罐底界位無法有效提高，罐底界位的高低不僅影響含鹽污水的水質，還關系原油的脫鹽率。為此，將上部電場變壓器檔位由25 kV降至22 kV，將下部電場變壓器檔位由22 kV降至19 kV，三級電脫鹽罐上、下部電流均降低5A，罐底界位由25%提高至32%。在降低電脫鹽罐電耗的同時，改善了含鹽污水的水質，增加了原油通過水相時的洗滌效果，提高了脫鹽率。

圖7 第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置優化后原油脫后含水趨勢Fig.7 Trend of crude oil dehydration of fourth atmospheric and vacuum distillation unit after the optimization

圖8 第Ⅳ套常減壓蒸餾裝置優化后原油脫后含鹽趨勢Fig.8 Salt content in desalted crude oil trend of fourth atmospheric and vacuum distillation unit after the optimization

6 結論

(1)雙進油雙電場電脫鹽設備具有體積小，占地少，有效提高處理量的特點。

(2)針對原油性質的變化，調節手段靈活，對不同的原油性質雙進油雙電場電脫鹽具有很好的適應性。

(3)通過對電脫鹽罐參數的優化，有效提高原油脫鹽、脫水效率，較低了電脫鹽罐的電耗。