加工高酸原油電脫鹽優化

韓 磊，張艷玲，劉小輝

(中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院，山東青島266071)

1 研究背景

某石化公司實施了加工高酸原油適應性改造項目，改造后常減壓裝置的設計原料為多巴和馬林高酸混合原油(混合比1∶1)，酸值高達2.95 mgKOH/g，硫質量分數為0.46%。開工1 a后實際加工原油 3.5 Mt，平均 API°22.42，平均酸值1.88 mgKOH/g，平均硫質量分數為0.50%。裝置開工初期加工了一定量品質較好的原油(如文昌、開薩杰、薩西等)，之后加工的全部是高酸重質原油，主要以多巴、榮卡多(重)、奎都、達混、埃斯克蘭特、阿爾巴克拉等高酸重質原油為主。表1列出了該公司近年所加工的主要油種以及電脫鹽數據。

表1 某石化公司近幾年電脫鹽運行效果Table 1 Electrial desalting effect on a petrodmemical company in recent years

由于高酸原油的特點，其脫鹽難度比較大，對破乳劑、注水量、混合強度、脫鹽溫度等要求比較苛刻［1-2］。為配合該石化公司電脫鹽的攻關工作，對榮卡多和達混(2∶1)原油進行了破乳劑評選試驗和電脫鹽工藝參數優化的靜態試驗。

2 原油性質

原油樣品為現場采集的榮卡多和達混(2∶1)原油，首先對其密度、總酸值、鹽含量和水含量進行了測定，結果見表2?；旌显偷拿芏群望}含量都比較高，總酸值更是高達2.8 mgKOH/g，原油性質對脫鹽十分不利。

3 破乳劑評選試驗

原油電脫鹽工藝條件包括破乳劑評選、破乳劑注量、脫鹽溫度、電場強度、注水量、混合強度等，在諸多因素中，正確地選擇合適的破乳劑是整個研究工作的基礎。本次研究對8種破乳劑進行了低溫化學脫水試驗。用具塞量筒取50 mL原油，加入10 mL水和30 μg/g破乳劑，置于70℃恒溫水浴中預熱20 min，手工振蕩100次后將量筒放回水浴，記錄 5，10，15，20，30，60，90 和 120 min時的出水量以及界面狀況和水相清晰度，實驗數據列于表3。

表2 試驗原油的基本性質Table 2 Basic properties of experimental crude oil

表3 榮卡多和達混(2:1)混合原油破乳劑評選Table 3 Demulsifier selection of Roncador and Dar crude oil mL

由表3可知，對于榮卡多和達混混合原油，參與評選的破乳劑效果并不十分理想，30 min基本只能脫出1 mL水。NS-2004，洛陽華工3號和4號破乳劑效果稍好。榮卡多原油和達混原油密度較大、鹽含量高、酸值高、易乳化，特別達混原油蠟含量高、傾點和凝點高，常溫下為固態，脫水和脫鹽比較困難。

在直接脫水實驗基礎上，取NS-2004、洛陽華工3號和4號三種破乳劑進行了加電場試驗，試驗條件:注破乳劑 50 μg/g，注水量 9%(質量分數)，溫度120℃，電場強度1 kV/cm，手動振蕩100下，停留時間30 min，結果見表4。在三種國產藥劑中，NS-2004效果相對較好。

表4 破乳劑評選加電場實驗Table 4 Electric field experiment for demulsifier selection

4 電脫鹽工藝參數優化實驗

為了確定適當的電脫鹽工藝參數，對注破乳劑量、注水量、混合強度、停留時間及預先混合沉降處理、溫度、電場強度等因素進行了考察。試驗針對榮卡多和達混混合原油，采用的NS-2004型破乳劑。

4.1 注破乳劑量

破乳劑的作用就是破壞原油中形成的乳化膜。除了破乳劑的類型，其用量也是影響破乳效果的重要因素，由實驗可得破乳劑注入量達30 μg/g時脫鹽效果顯著提高，繼續增加助劑量脫鹽效果變化不明顯。

4.2 注水量

原油注水的目的是為了溶解油中的無機鹽類，并易于聚結沉降，從而使其隨著水的脫除而脫除，因此，注水量的選擇非常關鍵。注水量太小不能將原油中的鹽洗出，太大則會導致脫鹽罐電耗增加，容易跳閘，造成脫后含水高。由實驗可得，注水量達到7%(質量分數)，脫鹽效果較好。

4.3 溫度

適當提升溫度對提高脫鹽效果有利，這是因為隨溫度升高，原油黏度降低，油水界面張力減小，水滴膨脹使乳化膜強度減弱;水滴熱運動增加，碰撞結合機會增多;乳化劑在油中溶解度增加，這些因素均導致原油中乳化水滴破乳聚結，有利于脫鹽脫水。實驗結果表明，在溫度為130℃時脫鹽效果最佳。

4.4 電場強度

原油電場強度強烈影響原油中水滴的聚結速度以及變壓器的容量和脫鹽罐電耗，由實驗可得存在最佳電場強度為1.2 kV/cm。

4.5 混合強度

在原油電脫鹽罐工藝中，需要注水溶解原油中的無機鹽，注破乳劑促進油水分離。因此，必須使加入的水、破乳劑與原油充分混合，即必須保證足夠的混合強度。在實驗室靜態實驗條件下，手動振蕩150次為宜。

4.6 停留時間

由實驗可得，停留時間30 min比較適宜;脫鹽前先經過一次振蕩沉降的過程，對提高脫鹽效果顯著，原因是鹽與水混合的更加充分，從而充分溶解到水中。

5 原油預處理

將未經預處理的原油與預處理過的原油電脫鹽效果進行對比。原油未經預處理的實驗條件為:注水7%、破乳劑10 μg/g、手動振蕩150下、溫度120℃、電場強度1.2 kV/cm、停留時間30 min。

近期該石化公司引進了國外原油預處理技術，于原油末站管線加注原油預處理劑，通過化學藥劑泵連續原劑注入，并根據罐區原油含水及排水含油情況調整注入量。加原油預處理劑的試驗條件為:先加入10%(質量分數)的水和10 μg/g預處理劑，手動振蕩50下，靜置24 h，再加入10 μg/g破乳劑，手動振蕩150下，在溫度120℃、電場強度1.2 kV/cm條件下停留30 min。

實驗表明預處理后的原油含水和固體顆粒含量降低，大大降低了電脫鹽的負荷，當原油中含有大量水時，先經過原油預處理劑的處理對提高脫鹽效果明顯。

6 結論

(1)對榮卡多和達混混合原油進行破乳劑評選實驗，評選實驗選出破乳效果較好的NS-2004。

(2)根據電脫鹽靜態實驗結果，優化了電脫鹽工藝操作參數，對這種高酸重質原油實現了相對較好的脫鹽效果。

(3)原油在電脫鹽之前先進行一次混合沉降過程，特別是先加入原油預處理劑經預處理的過程對脫鹽效果有明顯提高。

［1］ 趙增強，張茂，張鴻勛.高酸原油電脫鹽存在的問題及對策［J］. 石油化工腐蝕與防護，2012，29(2):27-30.

［2］ 張永生，閆德興，張鳳華，等.高酸原油電脫鹽技術研究［J］.石化技術與應用，2011，29(4):320-323.