淺談脫鹽及電脫鹽技術的應用

張佳民

摘 要：隨著石油資源的不斷開發，目前原油不但組分復雜，原油中各種有害于加工過程的雜質也十分復雜。原油電脫鹽脫水是煉油廠重要的原油預處理措施。減低原油脫后含鹽已成為減緩后續設備腐蝕、為催化裂化裝置提供優質原料的重要手段之一。通過電脫鹽技術，實現深度脫鹽，保證了常壓蒸餾裝置和催化裂化裝置的高效、平穩、長周期運行。

關鍵詞：原油含鹽;設備腐蝕;常壓裝置;電脫鹽

金屬在原油中的存在形態主要有兩類：一是油溶性的金屬化合物或有機鹽類;二是水溶性的堿金屬或堿土金屬鹽類。他們除少數以懸浮物結晶狀態存在于原油中外，主要溶解在水中并以乳化液的形態存在于原油中，原油中大約有90%的鈉鹽、10%的鈣鹽和鎂鹽是水溶性的。這些鹽和水的存在，不僅影響裝置的平穩運行和能耗，而且還會給設備的腐蝕、產品質量以及下游裝置的生產優化帶來嚴重的危害。

一、金屬鹽類在原油一次深加工過程影響

1、設備腐蝕

原油中的鹽水混合物是電解質，在運輸、加工中形成電化學腐蝕，同時在加熱到100℃以上后，水中的部分鹽會水解成HCL，HCL在有水存在的條件下生成鹽酸，造成塔頂部分管線的低溫腐蝕。當塔頂油氣中硫含量較高時，腐蝕會加劇。原油中的氯離子主要以MgCl?、CaCl?、NaCl等鹽類存在，MgCl?、CaCl?一般在200℃開始水解生成HCL;溫度在300℃時，NaCl也開始水解反應生成HCL。HCL溶于水中形成鹽酸，具有很強的腐蝕作用，造成常減壓裝置的初餾塔、常壓塔、減壓塔頂部系統的腐蝕。加工含硫原油時，含硫化合物分解會產生H?S，與金屬發生反應生成FeS，FeS附于金屬表面形成一種保護膜。當同時存在于HCL時，HCL與FeS反應破壞保護膜，反應生成的H?S會進一步腐蝕金屬，從而極大的加劇了設備的腐蝕。

2、造成下游裝置催化劑中毒

原油中的鈉、鎳、鐵等金屬雜質經過常減壓蒸餾后主要集中在渣油中，這些金屬雜質隨著渣油進入下游加工裝置，會對下游裝置催化劑性能產生影響，如金屬鈉對催化裂化分子篩催化劑的晶格有破壞作用，鎳沉積在催化劑的載體上，促進非選擇性裂化反應，生成較多的氫和炭，鐵離子的鹽類會造成加氫催化劑床層壓降的升高。

3、增加能耗

原油中的水蒸發要消耗能量，以5.0Mt/a常壓蒸餾裝置為例，含水1%蒸發后帶至閃蒸塔頂所消耗的能量約為14000MJ/h，同時還要多耗循環水將蒸汽冷凝。

4、影響常壓系統的平穩操作

原油中的水在換熱過程中，隨著溫度的升高會逐漸汽化，體積急劇增加，造成管路壓降增大，泵出口壓力升高，增加動力消耗，容易造成管路、換熱設備靜密封泄露，影響設備的長周期運行，同時大量的水被汽化后增加了塔的氣相負荷，造成塔頂壓力升高，嚴重時會造成沖塔事故。

5、結垢和堵塞

原油經過換熱器、管式加熱爐等設備，溫度升高水分蒸發，鹽類形成鹽垢沉積在管壁上和塔盤上，影響傳熱傳質效果，嚴重時堵塞管道，增加管路壓降，降低塔板的分離效果，造成側線產品分離不佳，而在高溫部位會造成管路的結焦。

6、影響產品質量

原油中的鹽類經常減壓蒸餾后主要集中在重油餾分和渣油中，會降低瀝青的延度，增加焦炭的灰分。

二、電脫鹽在原油一次加工過程的應用

1、電脫鹽原理：

原油電脫鹽是在原油中注入一定量的洗滌水，經充分混合，溶解殘留在原有中的鹽類同時稀釋原有鹽水，形成新的乳化液。然后在破乳劑、高壓電場的作用下，破壞原油乳化狀態、使微小水滴逐步聚集成較大水滴，借重力從油中沉降分離，達到脫鹽脫水的目的。由于原油中的大多數鹽溶于水，這樣鹽類就會隨水一起脫掉，脫水的過程也就是脫鹽的過程。

2、電脫鹽系統設備

原油電脫鹽的主要設備是電脫鹽罐。電脫鹽的形式有臥式、立式和球形等。國內外煉油廠一般都采用臥式。臥式電脫鹽主要由外殼、電極板及原油分配器等組成。實踐證明：電極板層數過多和間距過小，不僅脫鹽效果不好，而且容易短路跳閘，電耗率也高。在使用交流電或直流電的時候，應將電壓加在下層電極板上。這樣不僅在兩塊電極板之間形成一個強電場，而且在下層電極板與水面之間又可形成一個弱電場，這個弱電場能促進已在強電場中初聚結的水滴在向下沉降的過程中進一步聚結為更大的水滴，這對提高脫鹽效果是有重要作用的。

3、電脫鹽的正常操作

（1）電脫鹽日常操作維護與檢查：

①檢查脫鹽罐的界位、脫鹽罐的壓力、脫鹽溫度、混合壓差是否在工藝指標內，油水乳化情況以及設備、管線是否有泄露

②檢查電脫鹽送電情況，分析送電是否正常

③檢查注水情況是否正常，檢查脫鹽界位情況，儀表指示與現場是否一致

④檢查破乳劑的注入情況，檢查電脫鹽罐油水是否嚴重乳化

⑤檢查脫鹽各助劑容器的液位情況，以及各機泵的運行情況，出口壓力是否正常等

（2）原油電脫鹽溫度的調整

電脫鹽溫度時電脫鹽操作的重要控制參數，他嚴重影響著電脫鹽的平穩及原油的脫鹽效果，因此在日常操作中要加強控制。對電脫鹽溫度的調整應當緩慢進行，如進料溫度上升較快形成“突升”，那么電脫鹽罐下部的熱油密度變小，容易造成熱油置換電脫鹽罐上部重的冷油，形成“熱攪動”，因此對電脫鹽的溫度調整應慢調、穩調，以利于脫鹽的平穩生產。

（3）脫鹽罐三相電流出現較大差異的原因

①變壓器的本相輸出不正常②極板金屬絲斷頭，被油沖浮在電場區③極板吊掛絕緣變差④脫鹽罐內三相中某相導線、電器或電極上掛有雜物⑤加工重質原油，且原油入口分配不均

（4）電流升高的原因

電流升高高時操作中常遇到的問題，歸納其原因有兩種，一種是加工原油性質變化所致，另一種是電器問題造成的。在操作中要結合生產實際，進行周密的分析，找出問題的關鍵所在，進而采取相應措施進行解決。

三、結束語

由于我國很多煉化設備當時不是按照目前原油的性質設計的，這樣就使得我國石油煉化設備的腐蝕問題日趨嚴重，采取經濟而有效的防腐措施已迫在眉睫。由于工藝管線設備所處的腐蝕環境可能相差較大，所以任何一種防腐措施都不能稱為解決腐蝕的萬能對策。只有將專業防腐蝕與防腐蝕綜合管理緊密結合形成一個完整的體系，并采取電脫鹽等優化操作和綜合治理的防護技術，才可能實現煉油設備的長周期運行。

參考文獻

1、張鳳華，張永生，婁世松，李飛。原油電脫鹽技術研究進展。精細石油化工進展，2011，12（9）：51-54

2、沈偉。電脫鹽裝置應對高含水原油加工的措施及建議。石油煉制與化工，2013，44（11）：75-80

中國石油呼和浩特石化公司（內蒙古呼和浩特市）