新疆混合原油脫鈣研究

王紅晨 蔡海軍（中國石油天然氣股份有限公司烏魯木齊石化分公司，新疆 烏魯木齊 830019）

新疆混合原油脫鈣研究

王紅晨 蔡海軍
（中國石油天然氣股份有限公司烏魯木齊石化分公司，新疆 烏魯木齊 830019）

摘 要：烏魯木齊石化公司加工的新疆混合原油鈣含量較高，嚴重影響常減壓、催化和焦化裝置的安全穩定運行。針對該混合原油，在評價9種工業脫鈣劑和典型酸的基礎上，復配優化得到了EYC-2脫鈣劑，并系統研究了EYC-2脫鈣劑加入量、溫度和注入方式等操作條件對新疆混合原油脫鈣效果的影響。結果表明，隨著加入量與溫度的提高，脫鈣效果上升；在劑鈣比為3∶1、溫度為150 ℃、脫鈣劑分級注入方式下，新疆混合原油脫鈣率可達86.3%。

關鍵詞：鈣；原油；脫鈣劑；溫度

1 前言

烏魯木齊石化公司目前加工原油以北疆原油為主，少量加工風城稠油、東疆原油及塔河原油等。其中，風城稠油是典型的超稠油，不僅密度和粘度高，而且鈣含量超高，油田采樣發現鈣含量高達1700mg/kg。因此，當北疆原油摻煉15%～30%風城稠油時，加工混合原油中鈣含量達到120mg/kg以上，嚴重影響煉油廠常減壓、催化和焦化裝置的安全穩定運行。

目前，絡合沉淀法由于其效果好、使用方便等特點，是應用最廣泛的一種原油脫鈣方法。但是絡合沉淀法也存在一些問題，主要表現為：① 絡合劑加入量一般要數倍于原油中的鈣含量，價格相對昂貴；② 由于絡合劑一般為強酸溶劑，對設備管道有極大的腐蝕影響，使用的含磷等絡合劑存在著水體污染等各種環境問題；③ 絡合沉淀法有可能產生大量沉淀物附著在污水排放管道上，影響裝置正常運行。因此，開發出經濟性好、環境友好并且有針對性的原油脫鈣技術仍是國內外各大煉廠急需解決的問題。本文針對烏魯木齊石化公司加工的高鈣新疆混合原油，開發了一種新型脫鈣劑，采用動態評價裝置考察了脫鈣效果，并得到了優化的脫鈣操作條件。

表1 新疆混合原油性質

圖1 脫鈣劑動態評價裝置流程圖

2 實驗方法

2.1 新疆混合原油性質

本實驗采用的原料由北疆原油和風城稠油混合而成，其中風城稠油含量為20%，混合原油性質見表1。由表1可知，摻有風城稠油的混合原油中鹽含量、鈣含量和灰分均明顯高于一般原油。

2.2 脫鈣劑

EYC-2脫鈣劑是由多種有機羧酸及緩蝕劑、阻垢劑等復配而成的一種復合脫鈣劑，兼具絡合和酸的共同作用。

2.3 脫鈣劑評價實驗

（1）靜態評價實驗

采用DPY-2 破乳劑評選儀（姜堰市分析儀器廠）對脫鈣劑進行靜態評價。實驗步驟為：① 將原油預熱到80 ℃，倒入離心瓶中（90 mL），并且加入一定量的脫鈣劑，手搖100下，85 ℃條件下反應10 min，再手搖100下，反應10 min；②加水5 mL，加破乳劑手搖100下，靜置沉降10 min；③ 再手搖100下，加1800 V電場20 min；停止電場保溫15 min，取樣分析。

表2 脫鈣劑靜態評價結果

（2）動態評價實驗

脫鈣劑動態評價采用SY-1型動態電脫鹽裝置，裝置流程如圖1所示，原油、破乳劑及所注入的水經預熱管線中混合乳化，進入加熱系統進行加熱，升溫之后進入一級電脫鹽罐。經過一級電脫鹽后分離出的原油再和破乳劑、所注入的水在進入二級脫鹽罐前的管線中混合乳化，然后再進入二級電脫鹽罐進行第二次脫鹽脫水。混合閥的壓差保持在0.1 MPa，而停留時間約為20min～30 min。

2.4 金屬和鹽含量測定

原油中Ca、Ni、V等金屬含量按照ASTM D5708-00的方法，采用IRIS 1000全譜直讀等離子體發射光譜儀（美國Thermo Elemental公司）測定。原油鹽含量按照SY/T0536-2008的方法，采用微庫侖滴定原理測定，儀器為LC-6微機鹽含量測定儀（姜堰市分析儀器廠）。

2.5 水中含油量和含油污水COD測定方法

采用GB/T16488-1996法測定水中油含量，實驗儀器為ET1200型水中油份濃度分析儀。按照GB/T 11914-89方法，采用COD-571型COD測定儀（上海雷磁）分析含油污水的COD。

表3 脫鈣劑加入量對脫鈣效果的影響

表4 脫鈣劑注入方式對脫鈣效果的影響

表5 溫度對脫鈣效果的影響

3 結果與討論

3.1 脫鈣劑的靜態評價

對EYC-2脫鈣劑的靜態脫鈣性能進行了評價，并與6種商業脫鈣劑和3種典型酸的評價結果進行了對比，見表2。可以發現，EYC-2脫鈣劑的脫鈣效果明顯高于其它幾種脫鈣劑，脫后原油鈣含量為27.5 mg/kg，脫鈣率達到81.9%。

3.2 脫鈣劑的動態評價

3.2.1 脫鈣劑加入量對脫鈣效果的影響

脫鈣劑加入量對脫鹽工藝效果和煉廠經濟效益有很大的影響。在溫度、壓力、注入方式以及注水pH值均保持不變的情況下，考察了不同脫鈣劑加入量（即脫鈣劑濃度，150 mg/L～600 mg/L）對脫鈣及脫鹽效果的影響，實驗結果見表3。可以發現， 隨著脫鈣劑加入量的增加，原油鈣含量和鹽含量呈逐漸下降趨勢，原油中鈣轉變為可溶于水的絡合物進入水相，通過電脫鹽達到脫除鈣的目的。但隨著脫鈣劑濃度的增加，脫鈣率增長趨勢變平緩，450 mg/L加入量的脫鈣率為70.4%，600 mg/L加入量的脫鈣率為72.1%，脫鈣效果相差不大。因此考慮到實際加工的經濟效益，脫鈣劑加入量為450 mg/L，即劑鈣比3∶1時為宜。同時，也可以發現經過脫鹽后，原油中的鹽含量有明顯下降，脫鹽率超過98%，脫后原油水含量小于0.3%，均達到現場操作要求。

3.2.2 脫鈣劑注入方式對脫鈣效果的影響

在實際工業應用中，可以利用二級脫后的水回注一級脫鹽罐實現循環，有利于未反應的脫鈣劑再利用。基于現有實驗裝置，采用脫鈣劑分級注入的方式對工業回注模式進行模擬，實驗結果見表4。可以發現，通過改變注入方式，即采用脫鈣劑一級、二級各注入一半的方式有利于將原油中更多的鈣轉變為可溶于水的鹽進入水相，脫鈣率為76.4%。因此，采用脫鈣劑分別注入可以達到較好的脫鈣效果。

3.2.3 脫鹽溫度對脫鈣的影響

在實際工業應用中，脫鹽溫度一般為120℃～150℃。本實驗在120℃、135℃和150℃三個溫度點考察脫鈣效果，實驗結果見表5。可以發現，隨著脫鹽罐溫度的提高，原油中鈣含量以及鹽含量均顯著下降。提高溫度有利于水滴聚結、沉降，提高破乳效果；同時，溫度的提高可以降低油品粘度，降低瀝青質與膠質表面活性，進一步提高脫鈣劑的反應效率。因此，較合適的脫鹽溫度為150℃，在此溫度下，原油中鈣含量降至20.8mg/kg，脫鈣率達86.3%。

結語

針對摻有風城稠油的新疆混合原油，采用EYC-2復合脫鈣劑，在劑鈣比為3∶1、脫鹽溫度為150 ℃、脫鈣劑分級注入方式下，可將原油中鈣含量降至20.8 mg/kg，脫鈣率達到86.3%，并且脫后原油中水含量和鹽含量均達到標準，完全滿足工業生產要求。

參考文獻

[1]朱玉霞，汪燮卿.我國原油中的鈣含量及其分布的初步研究[J].石油學報（石油加工），1998，14（03）：57-61.

[2]李永存.原油及重油脫鈣[J].石油煉制，1990，21（08）：32-36.

[3]陳韶輝.脫金屬劑在原油電脫鹽工藝中的應用[J].精細石油化工進展，2005，6（03）：30-32.

[4]陳蜀洵，潘濤.復合脫鈣劑在電脫鹽裝置上的應用[J].華北石油設計，1999 （04）：37-40.

中圖分類號：TE624

文獻標識碼：A