第Ⅲ套常減壓蒸餾裝置電脫鹽改造及運(yùn)行效果

劉標(biāo)銘

(中國(guó)石油化工股份有限公司廣州分公司，廣東廣州510726)

中國(guó)石油化工股份有限公司廣州分公司(以下簡(jiǎn)稱廣州分公司)第Ⅲ套常減壓蒸餾裝置設(shè)計(jì)加工能力為8 Mt/a，以加工中東高硫原油為主，于2006年4月一次投產(chǎn)。其電脫鹽系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用高速電脫鹽和交直流電脫鹽兩級(jí)串聯(lián)操作脫鹽方案，即一級(jí)采用一臺(tái)φ4 200 mm×27 244 mm的高速電脫鹽罐，二級(jí)采用一臺(tái)φ5 600 mm×27 968 mm的交直流電脫鹽罐。裝置開工以來，電脫鹽系統(tǒng)基本維持正常操作，但隨著加工原油的重質(zhì)化、劣質(zhì)化，電脫鹽出現(xiàn)了操作波動(dòng)、排水帶油、二級(jí)脫后鹽含量時(shí)有超標(biāo)等現(xiàn)象，不能很好地保證脫鹽效果。因此，第Ⅲ套常減壓蒸餾裝置在2013年大修中對(duì)一級(jí)脫鹽罐進(jìn)行了加工重(劣)質(zhì)油的適應(yīng)性技術(shù)改造，改造后的電脫鹽裝置隨同常減壓蒸餾裝置于6月一同開車，并于2013年9月25日至27日對(duì)電脫鹽改造后的效果進(jìn)行標(biāo)定考核。

1 第Ⅲ套常減壓蒸餾裝置電脫鹽分析

對(duì)第Ⅲ套常減壓蒸餾裝置在加工劣質(zhì)原油時(shí)出現(xiàn)電脫鹽異常的原因進(jìn)行分析，除受原油性質(zhì)變化的影響外，主要還包括電脫鹽罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、操作溫度、注水量、混合強(qiáng)度等因素。

1.1 電脫鹽罐結(jié)構(gòu)

第Ⅲ套常減壓蒸餾裝置一級(jí)脫鹽罐為高速電脫鹽罐，其進(jìn)油方式為經(jīng)高速噴嘴從油相進(jìn)油，油水混合物料直接進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，不能很好適應(yīng)原油性質(zhì)的變化。該類型電脫鹽技術(shù)只能適合一定密度范圍內(nèi)的原油，對(duì)重、劣質(zhì)原油油水分離效果不佳。

1.2 操作溫度

1.3 注水量

第Ⅲ套常減壓蒸餾裝置電脫鹽一級(jí)回注水量為4.4%，二級(jí)注水量為4.1%，為了達(dá)到原油深度脫鹽，每級(jí)最佳注水量為4% ～10%，在達(dá)到6%左右之前，增加注水量能顯著提高脫鹽率。

1.4 混合閥壓力差

兩級(jí)電脫鹽罐的混合閥壓力差需要進(jìn)一步優(yōu)化，應(yīng)該保證電脫鹽罐的油水混合效果，尤其是加強(qiáng)二級(jí)罐的油水混合強(qiáng)度，提高二級(jí)洗鹽效果。

2 電脫鹽裝置改造

根據(jù)第Ⅲ套常減壓蒸餾裝置電脫鹽的操作情況及運(yùn)行狀況，結(jié)合相關(guān)參考資料，對(duì)一級(jí)脫鹽罐的內(nèi)構(gòu)件進(jìn)行了改造。

2.1 原一級(jí)電脫鹽設(shè)備特點(diǎn)

高效的電脫鹽設(shè)備是保證原油脫鹽脫水效果最重要的因素，由于第Ⅲ套常減壓蒸餾裝置一級(jí)電脫鹽采用高速電脫鹽設(shè)備，而此類設(shè)備應(yīng)用的局限性，是導(dǎo)致第Ⅲ套常減壓蒸餾裝置電脫鹽出現(xiàn)操作異常最主要的原因。其進(jìn)油方式為油相進(jìn)油，由水平進(jìn)油分配器將油水乳化液均勻噴至電極板間的電場(chǎng)中。高速電脫鹽設(shè)備進(jìn)油方式及電場(chǎng)分布如圖1所示［2］。從進(jìn)油分布器的設(shè)計(jì)原理看，原油的輕重對(duì)分布效果會(huì)產(chǎn)生影響，尤其當(dāng)原油較重時(shí)，原油進(jìn)入電脫鹽罐后分布效果會(huì)變差，原油不能以薄片狀向四周分布。另外，對(duì)于鹽含量高的原油，需要增大注水量以及提高混合強(qiáng)度以提高脫鹽率，但這樣會(huì)形成水滴分散度較大、油水乳化較嚴(yán)重的油水乳化液，經(jīng)進(jìn)油分布器直接進(jìn)入電場(chǎng)空間后，原油中的小水滴容易形成水簾，而造成電壓降低，電場(chǎng)強(qiáng)度無法保證。高速電脫鹽技術(shù)對(duì)于密度大、水含量高、油水乳化嚴(yán)重劣質(zhì)油適應(yīng)性差，因此當(dāng)?shù)冖筇壮p壓蒸餾裝置加工原油性質(zhì)變差或原油切換頻繁時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行工況不穩(wěn)定，電脫鹽后原料油容易夾帶乳化液等現(xiàn)象。

圖1 高速電脫鹽進(jìn)油方式及電場(chǎng)分布示意Fig.1 Oil inlet and electric field distribution of high-speed electric desalter

2.2 裝置改造

針對(duì)第Ⅲ套常減壓蒸餾裝置電脫鹽出現(xiàn)的問題，對(duì)電極板形狀及位置、進(jìn)油方式等進(jìn)行了改造。

2.2.1 豎掛式電極板

將一級(jí)脫鹽罐內(nèi)的水平式電極板改造為豎掛式電極板，極板高度為300 mm，極板間距減小至154 mm，每?jī)蓧K電極板間形成強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度最高可達(dá)1 500 V/cm。根據(jù)斯托克斯公式，在其它條件相同的情況下，原油中含鹽水滴的沉降速度與水滴直徑的平方成正比，也就是說，沉降水滴的直徑在很大程度上決定了原油的脫水速度，從而決定了原油的脫水率。在電脫鹽過程中，通過高壓電場(chǎng)促進(jìn)小水滴聚結(jié)是加快油水分離最有效的方法，原油中同樣大小球形水滴之間的聚結(jié)力與電場(chǎng)強(qiáng)度的平方成正比，因此，電場(chǎng)強(qiáng)度的提高充分發(fā)揮了強(qiáng)電場(chǎng)的電聚結(jié)作用，可以使水滴間的聚結(jié)力急劇增大，從而保證水滴的快速聚結(jié)，提高脫水效率。

2.2.2 合理布置電極板

讓學(xué)生毛遂自薦，對(duì)于有想法的學(xué)生，我會(huì)肯定他們的想法，并給他們表現(xiàn)能力的機(jī)會(huì)，充分地肯定他們的態(tài)度，當(dāng)然為了避免出現(xiàn)學(xué)生任職不任責(zé)的情況，往往我會(huì)丑話說在前頭，倘若工作過程中，不盡責(zé)，或表現(xiàn)不良的班干部，我會(huì)批評(píng)的更兇，甚至選擇其他人選。相信給予他們一定的壓力，才能更好的助力成長(zhǎng)。

一級(jí)脫鹽罐內(nèi)原有的水平電極板位于罐體中心線稍偏上位置，此次改造將豎掛式極板向上移，設(shè)置于脫鹽罐內(nèi)較上方部位，增大油水界面與電極板間的空間，使油水界位更易于控制。另外，當(dāng)原油中鹽、固體含量較高時(shí)，只有將洗滌水與原油充分混合才能有效地萃取出其中所含的鹽類，同時(shí)也可使原油中的固體不溶性鹽得到潤(rùn)濕而被脫除，即注入水被分散成直徑約為30 μm的小水珠時(shí)，可以取得較好的脫鹽效果。油水充分混合的過程可能會(huì)生成一定量的乳化液，適當(dāng)增大電極板與油水界面之間的空間，可以延長(zhǎng)乳化液在弱電場(chǎng)的停留時(shí)間，使乳化液在進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)之前被破壞，從而維持強(qiáng)電場(chǎng)的穩(wěn)定性。

目前，國(guó)內(nèi)電脫鹽罐內(nèi)的電極板通常采用格柵形式，此次改造用整塊鋼板制造豎掛式電極板，使極板間電場(chǎng)空間全部充滿，電場(chǎng)強(qiáng)度分布更加均勻、更加有效。

2.2.3 水相進(jìn)油

油水混合料通過位于電脫鹽罐底部水相中的進(jìn)油分配器進(jìn)入脫鹽罐，并迅速上升通過油水界面進(jìn)入弱電場(chǎng)區(qū)，先通過弱電場(chǎng)脫除部分水后再進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)使更加微小的水滴聚結(jié)、沉降。弱電場(chǎng)脫去部分水可以防止原油中因形成水簾而使電極板間產(chǎn)生短路，或因含水原油電導(dǎo)率過高而使裝置電耗過大［3］。由于是水相進(jìn)油，因此在處理密度大、鹽含量高的原油時(shí)，可適當(dāng)增大注水量以保證脫鹽效果，對(duì)油水乳化液的含水量以及原油電導(dǎo)率適應(yīng)范圍較大。

3 電脫鹽裝置改造后標(biāo)定結(jié)果

3.1 原料

改造后的電脫鹽罐2013年9月25日開始標(biāo)定，25日0∶00全部煉制101號(hào)罐沙輕、奎都混合油，26日13∶00改煉103號(hào)罐阿曼、卡斯蒂利亞混合油，27日13∶30摻煉109號(hào)罐阿曼、卡斯蒂利亞混合油，28日1∶00全部煉制103號(hào)罐。原料基本性質(zhì)見表1。

表1 原油罐區(qū)采樣分析數(shù)據(jù)Table 1 Properties of crude oils from tank area

3.2 操作參數(shù)

標(biāo)定期間使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～6 μg/g的EC 2452A油溶性破乳劑。電脫鹽罐注水使用脫硫凈化水，首先注入二級(jí)脫鹽罐，二級(jí)罐排水回注至一級(jí)脫鹽罐。由于脫鹽罐電流在標(biāo)定期間一直維持較高，在操作上采取了降低注水比例的方式，平均注水比例為3.51%。裝置其它運(yùn)行參數(shù)見表2。

表2 標(biāo)定期間脫鹽罐操作參數(shù)(2013年)Table 2 Operation parameters of the desalting during calibration

3.3 標(biāo)定結(jié)果

3.3.1 脫鹽結(jié)果

標(biāo)定期間原油脫鹽結(jié)果見表3，二級(jí)脫后鹽的質(zhì)量濃度全部合格，均控制在3 mg/L以下，如25日脫前鹽的質(zhì)量濃度高達(dá)177.9 mg/L時(shí)最低脫至1.9 mg/L，脫鹽率高達(dá)98.9%。并且在變壓器電壓檔調(diào)至最低(12kV)和注水比例減至3.51%的情況下，脫鹽效果仍比較理想。但是，一級(jí)脫后鹽的質(zhì)量濃度較高，平均在7.89 mg/L，一級(jí)脫后鹽含量高的原因主要與一級(jí)脫后含水高有關(guān)。由于原油中的鹽主要溶解在水中，因此電脫鹽后原油含水量高往往使鹽含量升高。

表3 原油脫鹽前后鹽含量對(duì)比Table 3 Results of the salt content after desalting mg/L

3.3.2 脫水效果

電脫鹽二級(jí)脫后原油水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于0.1%(見表4)，達(dá)到了所要求的技術(shù)指標(biāo)。但是，一級(jí)脫后水含量較高，這也導(dǎo)致了一級(jí)脫后鹽含量較高。在操作上，隨著一級(jí)罐界位的降低，一級(jí)罐脫后水含量也隨之降低，呈明顯的正比關(guān)系。若要繼續(xù)降低一級(jí)罐脫后水含量，則需繼續(xù)降低一級(jí)罐界位，但界位過低可能會(huì)造成排水帶油，在操作上需慎重。

3.3.3 排水情況

電脫鹽裝置的排水中油的質(zhì)量濃度均在150 mg/L以下，小于所要求的技術(shù)指標(biāo)200 mg/L。

3.3.4 非標(biāo)定期間運(yùn)行情況

除了連續(xù)72 h的標(biāo)定外，還對(duì)標(biāo)定當(dāng)月的全月運(yùn)行情況進(jìn)行觀察，全月平均二級(jí)脫后含鹽量和含水量均達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，見表5，總脫鹽率達(dá)到95.2%。

表4 原油脫后水含量Table 4 Water content in desalted crude oil w，%

表5 9月電脫鹽裝置平均運(yùn)行結(jié)果Table 5 Average operating results of the desalter in September

4 結(jié)論

(1)廣州分公司第Ⅲ套常減壓蒸餾裝置電脫鹽裝置脫鹽效果變差的原因主要包括:原油性質(zhì)的劣質(zhì)化、一級(jí)脫鹽罐適應(yīng)性差、操作參數(shù)需進(jìn)一步優(yōu)化等。

(2)一級(jí)高速電脫鹽電極板改造為豎掛式極板，進(jìn)油方式改為水相進(jìn)油，以及優(yōu)化操作參數(shù)，可以使電脫鹽后鹽的質(zhì)量濃度小于3 mg/L，總脫鹽率達(dá)到95%以上。

(3)通過72 h的連續(xù)標(biāo)定表明，改造后的電脫鹽裝置在93%以上加工負(fù)荷率下工作正常，工況良好，達(dá)到要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

［1］ 賈鵬林，婁世松，楚喜麗.原油電脫鹽脫水技術(shù)［M］.北京:中國(guó)石化出版社，2010:23-24.

［2］ 劉建春，蔣榮興 ，杜建榮，等.原油高速電脫鹽、電脫水設(shè)備:中國(guó)，01201754.X［P］.2001-12-26.

［3］ 張佩甫.國(guó)內(nèi)原油電脫鹽裝置的罐內(nèi)結(jié)構(gòu)與技術(shù)分析［J］.煉油技術(shù)與工程，2003，33(3):54-57.