膜強化傳質技術在原油預處理中的應用

李衛東

（中國石油烏魯木齊石化分公司煉油廠，新疆烏魯木齊 830019）

膜強化傳質技術在原油預處理中的應用

李衛東

（中國石油烏魯木齊石化分公司煉油廠，新疆烏魯木齊 830019）

主要針對近幾年隨著原油劣質化、重質化以及高鹽高金屬含量帶來的傳統電脫鹽乳化嚴重，脫后原油鹽和金屬含量高，排水油含量高等問題，介紹了中國石油化工股份有限公司長嶺分公司和湖南長嶺石化科技開發有限公司共同自主開發的強化傳質膜接觸反應器技術及其側線試驗和工業試驗情況。此技術創新地用于常減壓裝置原油預處理，在高空速、停用電場、停用破乳劑條件下，高效脫鹽脫水和脫金屬，并結合烏魯木齊石化煉油廠加工原油的特性，建議采用此技術替代目前使用的傳統電脫鹽工藝。

纖維液膜；膜傳質；原油預處理；脫鹽

1 概述

煉油廠使用的原油在油田采出后，油田首先要進行脫鹽、脫水及脫金屬等操作處理，但處理后還是含有較多的鹽和水，必須在原油進行常減壓蒸餾分離前，進一步將其脫除，水含量大超出指標時會引起蒸餾塔超壓或出現沖塔現象，引起較大的安全事故，造成設備的損壞。因此，各煉油企業都高度關注原油的預處理的效果，這對于保證原油后續加工裝置的平穩運行，提高煉廠經濟效益等均具有十分重要的意義。

目前國內煉廠基本上都采用原油電脫鹽預處理技術，但隨著原油開采難度的增大以及企業追求原油低成本戰略，企業加工原油日益重質化、劣質化已經成為一種趨勢，原油變稠、變重，鹽含量升高，乳化嚴重，增加了電脫鹽的難度，主要表現為：①電脫鹽工藝操作調整頻繁；②脫后含鹽高；③電場不穩、電流升高，能耗增大；④破乳劑用量增大，增加了原油預處理成本；⑤脫出污水含油量高，增大了污水處理難度。因此針對此類原油的預處理開發出一種新的有效的工藝技術，十分必要。

2 膜強化傳質技術在原油預處理中的開發和工業應用

液膜分離技術是利用對混合物各組分滲透性能的差異來實現分離、提純或濃縮的分離技術，其解決了分離因子、選擇性等問題。膜分離作為是一種新型的化工分離技術，具有多方面的優點，近年來，利用惰性材質纖維絲的纖維液膜分離技術在我國油品精制領域的應用發展迅速。

纖維液膜分離技術，是以大量惰性材質的纖維絲為支撐體，利用兩相物流表面張力的不同，使一種液相物流分布到纖維絲上形成液膜，而另一種液相或氣相物流分布在該液膜外層。兩相物流在沿纖維絲同向或異向層流流動的過程中，兩相擾動極小，兩相乳化夾帶現象非常輕微，形成非彌散的大傳質表面，既有很大的傳質表面和較短的傳質距離，又可避免分散混合傳質帶來的兩相分離困難的問題，從而既提高了傳質反應效率，又縮短了兩相分離時間，減少了兩相相互夾帶現象。

自 20 世紀 90 年代以來，纖維液膜分離技術在我國石化領域的應用發展迅速，尤其是油品精制方面，如脫硫、脫酸等。另外近幾年在對劣質、重質、高鹽的原油預處理工藝方面，中國石油化工股份有限公司長嶺分公司和湖南長嶺石化科技開發有限公司共同進行了科學研究攻關，自主開發了纖維液膜強化傳質膜反應器、填料“活性”處理技術以及原油脫金屬劑，創新的用于原油預處理，可以在高空速、停用電場、停用破乳劑條件下，高效脫鹽脫水和脫金屬。

纖維液膜原油脫鹽工藝，是使水在特殊親水性纖維絲表面形成極薄的一層液膜，原油在水相液膜間沿纖維絲向下流動的過程中，形成非彌散的極大傳質表面，且傳質距離較短。原油中鹽類物質由于濃度推動力向水相液膜遷移，其中水溶性無機鹽類物質直接進入水相液膜中，而油溶性有機鹽類物質先與水相液膜表面的脫鹽助劑反應轉變成水溶性無機鹽類物質，然后再進入水相液膜，從而實現原油脫鹽效果。

纖維液膜原油脫鹽采用的膜強化傳質技術是一種新型的傳質技術，兩相在膜接觸器內的接觸方式不是常規的混合分散式液滴之間的球面接觸，而是非分散式液膜之間的平面接觸。將非分散式膜強化傳質技術應用于原油的預處理，一方面通過膜強化傳質，增大油和水的傳質面積，提高其傳質效率，脫水、脫鹽、脫鈣脫鐵效果好，從根本上解決油水乳化問題，原油脫后切水油含量和化學需氧量低；另一方面可以取消破乳劑和高壓電場，提高裝置平穩運行。因此具有運行費用低，技術經濟性好，過程環保，本質安全性高的特點。

3 纖維液膜原油強化傳質預處理技術在烏石化煉油廠的應用研究

中國石油烏魯木齊石化公司煉油廠共有三套常減壓裝置，根據烏石化公司低成本發展需要，自2010年起40萬t/a西北局原油預處理裝置開始加工高硫（在2%左右）、高鹽含量（在100mg/L以上）的劣質、重質西北局原油，電脫鹽乳化嚴重，脫后含鹽高；尤其是600萬t/a常減壓裝置自2015年開始大量加工風城稠油，新疆風城稠油為高酸重油，硫含量約0.16%（w），酸值為4.3mgKOH/g，密度（20℃）為951.3 kg/m3，是典型的劣質、高酸、高鈣重質原油。加工風城原油后，電脫鹽乳化嚴重，脫鹽率下降，脫后原油含鹽高，鈣含量高，排水油含量高。

烏石化煉油廠600萬t/年常減壓裝置原油預處理電脫鹽設施，選用二級交直流電脫鹽技術，電脫鹽罐直徑4 600mm，電脫鹽罐切線長度29 000mm。電脫鹽正常操作溫度在110-150℃，操作壓力0.7-1.5MPa，注水量為原油流量的5%~8%。電脫鹽效果保證值：原油入口鹽含量不大于100mgNaCl/L時，脫后原油含鹽不大于2mgNaCl/L，原油含水不大于≯0.2%，電脫鹽排放的含油含鹽污水的含油量≯130×10-6。

[1] 屈葉青.纖維液膜技術在石化領域的應用進展[J].石油化工技術與經濟，2015，31（6）：19-22.

Application of Membrane Enhanced Mass Transfer Technology in Crude Oil Pretreatment

Li Wei-dong

This paper focuses on the problems of the traditional desalination emulsification，the high content of crude oil and the high metal content and the high content of drainage oil in the past few years，including the problems of crude oil degradation，heavy quality and high salt and high metal content.Petrochemical Co.，Ltd.Changling Branch and Hunan Changling Petrochemical Technology Development Co.，Ltd.jointly developed the enhanced mass transfer membrane contact reactor technology and its side line test and industrial test situation，this technology is used for the continuous distillation of crude oil Pretreatment，high altitude，deactivated electric field，deactivated demulsifier conditions，efficient desalination dehydration and demetallization.And combined with Urumqi Petrochemical refinery processing crude oil characteristics，the proposed use of this technology to replace the current use of the traditional electric desalination process.

fiber membrane；membrane mass transfer；crude oil pretreatment；desalination

TE624.1

B

1003–6490（2017）05–0042–02

2017–04–24

李衛東（1967—），男，新疆烏魯木齊人，高級工程師，主要從事石油化工工作。