劣質勝利原油破乳助劑的選擇研究

曹振興，申明周，崔新安，李春賢，唐應彪

(中石化洛陽工程有限公司，河南 洛陽 471003)

電脫鹽工藝日益受到人們的重視，不僅因為電脫鹽工藝是煉油加工中非常重要的第一步，而且電脫鹽工藝運行效果的好壞直接對后續加工裝置產生較大影響［1］。隨著原油重質化、劣質化的增多，深度加工重質原油時電脫鹽出現了許多問題，相關研究［2-5］已表明此類問題出現的頻率和解決難度與日俱增，原有的電脫鹽工藝已不能適應重質原油的脫鹽，勝利原油是酸值高、難脫鹽的一類劣質原油的代表。對于此類重質原油電脫鹽，國內通常采用的方法是進行摻煉，雖然可以達到成功脫鹽的效果，但對多數煉油廠來說，仍希望通過改進電脫鹽設備及調整藥劑和工藝參數等方法來取得良好的重質油脫鹽效果。破乳劑作為原油脫鹽脫水工藝的重要組成部分，在其使用過程中往往會添加一些助劑來提高其性能，這些助劑在改善破乳劑性質、提高破乳劑脫鹽脫水性能等方面會起到積極的作用。因此，該文從助劑的有效添加出發，研究探索助劑在劣質重油脫鹽脫水方面的功效，為煉油廠的電脫鹽工藝改善提供技術支持。

1 破乳劑助劑

從功能上劃分，破乳劑助劑可分為以下兩類:一種是改善破乳劑性質類助劑，主要是降凝劑、降黏劑、穩定劑和溶劑等;另一種是提高破乳劑脫鹽脫水的性能類助劑，主要是酸、堿、鹽、表面活性劑和聚合物等。

該文出于經濟性和實用性綜合考慮，選擇了以下4 種較為常見的酸堿化合物作為研究對象，其中酸性化合物:A 和B;堿性化合物:C 和D，考察其在原油電脫鹽脫水工藝上的功效。

2 試驗內容

2.1 原料油性質

選用的試驗用油為勝利原油，原油的主要性質見下表1。

表1 原料油的主要性質

2.2 實驗主要設備

YS-4 電脫鹽試驗儀、SYP 型智能玻璃恒溫水浴、萬能擊穿裝置、石油產品水分試驗器、LC-4 微機庫侖儀、電子秤和具塞量筒等。

2.3 方法

電脫鹽脫水試驗方法:首先將適量的原油、破乳劑和需要注入的水放入特制的不銹鋼罐中，然后加上電極密封，放入設定好溫度的電脫鹽儀器中預熱10 min 左右，將原油、破乳劑和注水混合均勻，再加電場一定時間，最后取上部油樣做脫后含鹽含水分析。

動態試驗方法:將原油和水按一定比例通過計量泵打入反應釜，通過釜內攪拌和加熱后輸入臥式電脫鹽罐進行脫鹽脫水，助劑的注入點位置在進釜之前，脫鹽原油采樣點位于電脫鹽罐出口。

分析方法:原油中的鹽和水的含量分析標準分別參見GB/T260-1977(1988)《石油產品水分測定法》和SY/T0536-2008《原油鹽含量的測定(電量法)》。

3 結果與討論

3.1 破乳劑的篩選

3.1.1 破乳劑低溫評價試驗

試驗條件:用六個具塞量筒分別量取50 mL勝利原油，注水量為10 mL，破乳劑加入量為50 μg/g，混合100 次后放入80 ℃的恒溫水浴中，讀取不同時間下的出水情況。試驗結果見表2。

表2 破乳劑低溫評價結果

從表2 中可以看出:使用TSH-YPV，FC961 和ST-14 破乳劑的試驗在60 min 內的出水量均達到了7.0 mL，與其它幾個破乳劑相比，出水速度較快，因此，破乳劑TSH-YPV，FC961 和ST-14 適合作為勝利原油破乳劑的進一步篩選。

3.1.2 破乳劑高溫脫鹽評價試驗

試驗條件:采用兩級脫鹽工藝，試驗溫度為140 ℃，原油70 g，注水量8%，破乳劑加入量為60 μg/g，混合200 次，AC 電場強度為1 300 V/cm，電場作用時間為30 min。試驗結果見表3。

表3 破乳劑高溫評價結果

由表3 可知，對于勝利原油，與其它劣質原油脫鹽中遇到的困境相同，采用的單一破乳劑和兩級脫鹽工藝已不能達到電脫鹽技術指標。在高溫脫鹽評價中，破乳劑ST-14 的效果相對較好佳，原油脫后鹽含量、脫后水含量小于破乳劑TSH-YPV和FC961 的效果。因此，選擇ST-14 作為勝利原油電脫鹽試驗的基礎破乳劑。

3.2 助劑類型的影響

試驗條件:采用兩級脫鹽工藝，試驗溫度為140 ℃，原油70 g，注水量8%，破乳劑ST-14 加入量為60 μg/g，助劑加入量為30 μg/g，混合200 次，AC電場強度為1 300 V/cm，電場作用時間為30 min。試驗結果見表4。

表4 數據表明，在相同的試驗條件下酸性助劑A 和B 對勝利原油的脫鹽效果較好，鹽的質量濃度控制指標均在3.0 mg/L 以下，而堿性助劑C和D 的脫鹽效果較差，脫后原油中鹽的質量濃度分別達到了9.82 和10.04 mg/L，與表3 中所示的不加助劑的脫鹽效果差別不大。由此可見，選擇酸堿不同類助劑對原油帶來的電脫鹽效果是迥異的，酸性助劑有助于提升勝利原油類劣質原油的脫鹽效果。

3.3 助劑使用量的影響

試驗條件:采用兩級電脫鹽工藝，試驗溫度定為140 ℃，原油70 g，注水量8%，破乳劑ST-14 加入量為60 μg/g，助劑A 加入量0～40 μg/g，混合200 次，AC 電場強度為1 500 V/cm，電場作用時間為30 min。試驗結果見圖1。

圖1 助劑A 加入量的影響結果

從圖1 可看到，添加助劑A 后，原油脫后含鹽含水量明顯降低，且隨著助劑添加量的增加，脫后原油的鹽含量和水含量相應地逐漸減少，超過25 μg/g 后，脫后原油的鹽含量和含水量降低趨勢變緩。因此，選擇合適的助劑，在合理的添加量下可以達到很好的脫鹽脫水效果，滿足工業上對脫后原油鹽的質量濃度不大于3 mg/L，水的質量分數小于0.3%的技術要求。

3.4 酸性助劑對其它原油電脫鹽的影響

試驗選擇了塔河原油與勝利原油作對比試驗。塔河原油與勝利原油同屬含硫中間基原油，均為劣質重油，它的原油電脫鹽脫水也非常困難，在實際生產中普遍存在脫后含鹽合格率低現象。

試驗條件:采用兩級電脫鹽，試驗溫度定為140 ℃，原油為70 g，注水量10%，破乳劑ST-14加入量為60 μg/g，助劑A 加入量為30 μg/g，混合200 次，AC 電場強度為1 500 V/cm，電場作用時間為30 min。試驗結果見圖2。

圖2 不同原油的電脫試驗結果

從圖2 明顯可以看出:助劑A 對相同原油基屬的兩種不同原油帶來的脫鹽脫水表現是不同的，其對于塔河原油的脫鹽脫水帶來的幫助不大，二級脫鹽后原油的鹽的質量濃度較高，仍有22.07 mg/L。

與勝利原油相比，塔河原油具有瀝青質高的特點。瀝青質、膠質是原油中的天然乳化劑，它們是含有酸性或堿性基團的極性物質，作為界面活性化合物膠質的極性要小于瀝青質，塔河原油瀝青質含量高，在油水界面形成的界面膜強度相對要大些，而勝利原油膠質含量高、瀝青質少，在油水界面形成的界面膜強度相對要小些，這就是采用相同的助劑而脫鹽效果出現差異性的原因。

3.5 動態優化試驗

試驗條件:試驗溫度為140 ℃，AC 電場強度為1 500 V/cm，注水量8%，破乳劑ST-14 加入量為70 μg/g，助劑A 加入量為30 μg/g，采樣間隔40 min。結果見圖3。

圖3 動態電脫鹽實驗結果

從圖3 可以看出，經脫鹽工藝優化后的勝利脫后原油鹽的質量濃度可控制在3.0 mg/L 以下，水的質量分數不大于0.3%，基本滿足后續生產工藝要求，解決了原有破乳劑破乳效果不佳的影響。

4 結論

為滿足生產需要，解決劣質原油脫后鹽含量和水含量高的問題，實驗通過研究破乳劑助劑在勝利原油電脫鹽脫水工藝中的應用，得到以下幾點試驗結論:

(1)在原有工藝參數下，破乳劑助劑的引入可在一定程度上有助于原油的脫鹽脫水;

(2)助劑酸堿度的不同對原油脫鹽脫水帶來的效果也是不同的;

(3)助劑的使用范圍因原油性質而有所不同，酸性破乳劑助劑偏用于膠質含量較多的勝利原油電脫工藝;

(4)在動態模擬條件下勝利原油通過添加破乳劑助劑A，脫后原油鹽的質量濃度可控制在3.0 mg/L 以下，同時水的質量分數小于0.3%。

［1］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，2010:1-5.

［2］李彬，楊森.原油性質變化與電脫鹽裝置操作條件優化［J］.煉油技術與工程，2008，38(7):16-18.

［3］候俠，王靜.影響電脫鹽裝置脫鹽效率的因素分析及改進意見［J］.石油化工應用，2006(4):37-40.

［4］陳明燕，劉政，聶崇斌，等.重質原油電脫鹽影響因素分析及操作條件優化研究［J］.石油與天然氣化工，2011，10(6):578-580，584.

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