油溶破乳劑在原油電脫鹽脫水中的應用

韓 蕾，廖克儉，王洪國，張宇楠，王曉利，王云飛

（1. 遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001； 2. 中國寰球工程公司遼寧分公司，遼寧 撫順 113006）

原油電脫鹽脫水工藝作為煉油廠生產加工原油的第一道工序，其脫鹽脫水效果直接影響到后續工藝的加工和裝置的運行[1,2]。由于加工的原油性質不同，破乳劑的種類和電脫鹽脫水的工藝也就不盡相同，在制備出交聯破乳劑的同時[3]，必須對破乳劑及工藝條件進行篩選和評定，降低工業生產的成本，提高生產效益。

1 實驗部分

1.1 原料與儀器

交聯劑:由撫順億龍化工有限公司提供的；破乳劑 D201、D201、D202、D203、D4、TA-12、169、181單劑:由撫順億龍化工有限公司提供；甲苯：沈陽化學試劑廠，分析純；二甲苯：沈陽化學試劑廠，分析純；天津石化煉廠公司提供的俄羅斯煉廠原油。

DHT型恒溫電熱套（上海石油儀器廠）、JJ-1增力電動攪拌器（江蘇城西曉陽電子儀器廠）、上皿電子天平（中華人民共和國上海精科天平）、DPY-2型破乳劑評選及電脫水性能試驗儀（姜堰市奧普特分析儀器有公司）。

1.2 破乳劑的制備

在裝有攪拌器、冷凝管、溫度計的四口瓶中加入一定量的破乳劑單體，并用甲苯作為溶劑稀釋破乳劑，在攪拌器的勻速攪拌下逐漸升高溫度至 50℃；將稀釋好的交聯劑緩慢滴加入四口瓶中；滴加結束后升溫至70 ℃進行交聯反應2 h，最終結果為配置液能拉絲2 cm為宜。

1.3 破乳劑的篩選

采用化學脫水法（瓶試法），測定方法參考SY/T5281-2000[4]，將交聯后的油溶破乳劑 D201、D201、D202、D203、D4及其未交聯的破乳劑單劑與三種水溶性破乳劑TA-12、169、181分別配置成1%的溶液待用。取含水 50 mL的原油（含水率10%），恒溫在70 ℃的水浴中，20 min后取出分別加入破乳劑并手工震蕩200次再次放回水浴中，待60 min后讀取出水量[5]。

1.4 電脫鹽脫水工藝評價

采用原油電脫鹽工藝條件靜態評價，工藝條件包括電脫鹽溫度、電場強度、破乳劑的加劑量、注水量、混合強度和電場停留時間[6]。

2 實驗結果與討論

2.1 破乳劑脫水效果初評

根據原油破乳劑脫水效果的初評結果可以看出對于該俄羅斯煉廠原油，水溶破乳劑的脫水效果不及油溶破乳劑的脫水效果明顯。油溶破乳劑中經過交聯的比未交聯的單劑脫水效果好，出水量多出0.05%左右。交聯后的D202脫水效果略高于其他破乳劑（表1）。

表1 破乳劑脫水效果初評數據Table 1 Demulsifier dehydration effect

2.2 正交試驗

針對交聯破乳劑 D202進行正交試驗評價指標為脫水溫度、電場強度、破乳劑加劑量、注水量、混合強度、電場停留時間6個因素，實驗數據見表2、表3。

表2 正交試驗因素與水平Table 2 Orthogonal test factors and levels

實驗中可以看出，隨著溫度的升高脫水率也隨之上升，這是因為在加熱條件下可以增加乳化劑的溶解度，削弱了保護膜；更重要的是原油的黏度隨著溫度的升高而降低，分子的熱運動加快，促使水滴沉降。但若溫度過高會導致油水密度差減小，不利于脫水；導電率也會隨著原油的溫度升高而增大，增加電耗，甚至會導致跳閘等顯現，因此最佳的電脫鹽溫度為30 ℃。

電場強度是指單位距離上的電壓，通過實驗證明了電場強度對電脫鹽脫水的影響效果是最大的，這是因為在電場的作用下小水滴產生了偶極性，使水滴兩端產生了正負兩種電荷，由于相鄰的兩個電荷相反而使小水滴相互吸引產生靜電引力從而達到脫水的目的。但如果電場強度過高不但增大電耗，還會使水滴串聯起來引起電極短路的現象，從實驗中可以看出當電場強度為2 000 V·cm-1為最佳。

表3 正交試驗結果Table 3 The results of orthogonal experiment

目前破乳劑的破乳效果還是有一定的針對性的，對于該俄羅斯煉廠原油來說交聯后的油溶破乳劑 D202的脫水效果比較明顯，隨著加入量的不斷增加脫水效果也增大，但當濃度超過 5 μg·g-1時則阻礙了脫水的效果，這是因為在濃度較低時破乳劑分子以單體形式存在，并且吸附在油水界面膜上，此時的油水界面的張力隨著加入破乳劑濃度的增加而急速下降；當破乳劑的濃度大于臨界濃度時破乳劑分子就開始聚集，使界面張力不降反生。

在電脫鹽脫水過程中注入水是為了稀釋和溶解原油中的鹽，促使聚結的水滴與原油分離的必要條件，注水量的多少取決于原油的含鹽量和其性質，注入的水過少不但不能達到脫鹽效果，反而會不宜脫除，當注水量為10%時為最佳注水量。

混合強度是為了使洗滌水更好的與原油充分混合，從而溶解出原油中的無機鹽類，本次試驗采用手搖混合進行。在混合過程中如果晃動不徹底油水不能充分混合，就無法達到洗滌無機鹽的目的；如果混合強度過高則會使水滴變小，發生乳化現象，影響脫水。通過實驗可以看出當手搖200下時電脫鹽脫水效果最為明顯。

在原油電脫鹽脫水過程中，電場停留時間不僅影響工廠的生產效率和生產能耗，而且還會影響到電脫鹽脫水的效果和質量。實驗中可以明顯看出當電場停留時間為60 min時脫水效果最佳。

3 結 論

（1）對于該天津石化煉廠公司提供的俄羅斯煉廠原油，交聯后的油溶破乳劑的脫水效果可以達到85%，比同類型的破乳劑脫水效果好。

（2）在原油電脫鹽工藝條件靜態評價過程中當電脫鹽溫度為30 ℃、電場強度為2 000 V·cm-1、破乳劑的加劑量為55 μg·g-1、注水量為10%、混合強度為200下、電場停留時間為60 min時為最佳脫水工藝。

［1］趙錦國. 原油脈沖電脫鹽技術及工業應用[J]. 石油天然氣學報,2010, 32(5): 352-354.

［2］Ahmad Syauqi Bin Othman. study on demulsifier formulation for treating malaysian crude oil emulsion [D]. Chemical & Natural Resources Engineering, 2009-05.

［3］徐家業, 趙世成, 張群正. 破乳劑組合化學法交聯改性研究[J]. 石油與天然氣化工, 2004,33(2):129-131.

［4］中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T5281-2000原油破乳劑使用性能檢測方法[S]. 2000.

［5］楊崢, 莊曉東. 電脫鹽優化實驗及效果[J]. 石油化工腐蝕與防護,2012,29(5):40-43.

［6］賈鵬林, 婁世松, 楚喜麗. 原油電脫鹽脫水技術[M]. 北京: 中國石化出版社, 2010: 129.