加工高酸原油電脫鹽優(yōu)化

韓 磊，張艷玲，劉小輝

(中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院，山東青島266071)

1 研究背景

某石化公司實(shí)施了加工高酸原油適應(yīng)性改造項(xiàng)目，改造后常減壓裝置的設(shè)計(jì)原料為多巴和馬林高酸混合原油(混合比1∶1)，酸值高達(dá)2.95 mgKOH/g，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.46%。開工1 a后實(shí)際加工原油 3.5 Mt，平均 API°22.42，平均酸值1.88 mgKOH/g，平均硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.50%。裝置開工初期加工了一定量品質(zhì)較好的原油(如文昌、開薩杰、薩西等)，之后加工的全部是高酸重質(zhì)原油，主要以多巴、榮卡多(重)、奎都、達(dá)混、埃斯克蘭特、阿爾巴克拉等高酸重質(zhì)原油為主。表1列出了該公司近年所加工的主要油種以及電脫鹽數(shù)據(jù)。

表1 某石化公司近幾年電脫鹽運(yùn)行效果Table 1 Electrial desalting effect on a petrodmemical company in recent years

由于高酸原油的特點(diǎn)，其脫鹽難度比較大，對(duì)破乳劑、注水量、混合強(qiáng)度、脫鹽溫度等要求比較苛刻［1-2］。為配合該石化公司電脫鹽的攻關(guān)工作，對(duì)榮卡多和達(dá)混(2∶1)原油進(jìn)行了破乳劑評(píng)選試驗(yàn)和電脫鹽工藝參數(shù)優(yōu)化的靜態(tài)試驗(yàn)。

2 原油性質(zhì)

原油樣品為現(xiàn)場采集的榮卡多和達(dá)混(2∶1)原油，首先對(duì)其密度、總酸值、鹽含量和水含量進(jìn)行了測定，結(jié)果見表2。混合原油的密度和鹽含量都比較高，總酸值更是高達(dá)2.8 mgKOH/g，原油性質(zhì)對(duì)脫鹽十分不利。

3 破乳劑評(píng)選試驗(yàn)

原油電脫鹽工藝條件包括破乳劑評(píng)選、破乳劑注量、脫鹽溫度、電場強(qiáng)度、注水量、混合強(qiáng)度等，在諸多因素中，正確地選擇合適的破乳劑是整個(gè)研究工作的基礎(chǔ)。本次研究對(duì)8種破乳劑進(jìn)行了低溫化學(xué)脫水試驗(yàn)。用具塞量筒取50 mL原油，加入10 mL水和30 μg/g破乳劑，置于70℃恒溫水浴中預(yù)熱20 min，手工振蕩100次后將量筒放回水浴，記錄 5，10，15，20，30，60，90 和 120 min時(shí)的出水量以及界面狀況和水相清晰度，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表3。

表2 試驗(yàn)原油的基本性質(zhì)Table 2 Basic properties of experimental crude oil

表3 榮卡多和達(dá)混(2:1)混合原油破乳劑評(píng)選Table 3 Demulsifier selection of Roncador and Dar crude oil mL

由表3可知，對(duì)于榮卡多和達(dá)混混合原油，參與評(píng)選的破乳劑效果并不十分理想，30 min基本只能脫出1 mL水。NS-2004，洛陽華工3號(hào)和4號(hào)破乳劑效果稍好。榮卡多原油和達(dá)混原油密度較大、鹽含量高、酸值高、易乳化，特別達(dá)混原油蠟含量高、傾點(diǎn)和凝點(diǎn)高，常溫下為固態(tài)，脫水和脫鹽比較困難。

在直接脫水實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，取NS-2004、洛陽華工3號(hào)和4號(hào)三種破乳劑進(jìn)行了加電場試驗(yàn)，試驗(yàn)條件:注破乳劑 50 μg/g，注水量 9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，溫度120℃，電場強(qiáng)度1 kV/cm，手動(dòng)振蕩100下，停留時(shí)間30 min，結(jié)果見表4。在三種國產(chǎn)藥劑中，NS-2004效果相對(duì)較好。

表4 破乳劑評(píng)選加電場實(shí)驗(yàn)Table 4 Electric field experiment for demulsifier selection

4 電脫鹽工藝參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

為了確定適當(dāng)?shù)碾娒擕}工藝參數(shù)，對(duì)注破乳劑量、注水量、混合強(qiáng)度、停留時(shí)間及預(yù)先混合沉降處理、溫度、電場強(qiáng)度等因素進(jìn)行了考察。試驗(yàn)針對(duì)榮卡多和達(dá)混混合原油，采用的NS-2004型破乳劑。

4.1 注破乳劑量

破乳劑的作用就是破壞原油中形成的乳化膜。除了破乳劑的類型，其用量也是影響破乳效果的重要因素，由實(shí)驗(yàn)可得破乳劑注入量達(dá)30 μg/g時(shí)脫鹽效果顯著提高，繼續(xù)增加助劑量脫鹽效果變化不明顯。

4.2 注水量

原油注水的目的是為了溶解油中的無機(jī)鹽類，并易于聚結(jié)沉降，從而使其隨著水的脫除而脫除，因此，注水量的選擇非常關(guān)鍵。注水量太小不能將原油中的鹽洗出，太大則會(huì)導(dǎo)致脫鹽罐電耗增加，容易跳閘，造成脫后含水高。由實(shí)驗(yàn)可得，注水量達(dá)到7%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，脫鹽效果較好。

4.3 溫度

適當(dāng)提升溫度對(duì)提高脫鹽效果有利，這是因?yàn)殡S溫度升高，原油黏度降低，油水界面張力減小，水滴膨脹使乳化膜強(qiáng)度減弱;水滴熱運(yùn)動(dòng)增加，碰撞結(jié)合機(jī)會(huì)增多;乳化劑在油中溶解度增加，這些因素均導(dǎo)致原油中乳化水滴破乳聚結(jié)，有利于脫鹽脫水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在溫度為130℃時(shí)脫鹽效果最佳。

4.4 電場強(qiáng)度

原油電場強(qiáng)度強(qiáng)烈影響原油中水滴的聚結(jié)速度以及變壓器的容量和脫鹽罐電耗，由實(shí)驗(yàn)可得存在最佳電場強(qiáng)度為1.2 kV/cm。

4.5 混合強(qiáng)度

在原油電脫鹽罐工藝中，需要注水溶解原油中的無機(jī)鹽，注破乳劑促進(jìn)油水分離。因此，必須使加入的水、破乳劑與原油充分混合，即必須保證足夠的混合強(qiáng)度。在實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)實(shí)驗(yàn)條件下，手動(dòng)振蕩150次為宜。

4.6 停留時(shí)間

由實(shí)驗(yàn)可得，停留時(shí)間30 min比較適宜;脫鹽前先經(jīng)過一次振蕩沉降的過程，對(duì)提高脫鹽效果顯著，原因是鹽與水混合的更加充分，從而充分溶解到水中。

5 原油預(yù)處理

將未經(jīng)預(yù)處理的原油與預(yù)處理過的原油電脫鹽效果進(jìn)行對(duì)比。原油未經(jīng)預(yù)處理的實(shí)驗(yàn)條件為:注水7%、破乳劑10 μg/g、手動(dòng)振蕩150下、溫度120℃、電場強(qiáng)度1.2 kV/cm、停留時(shí)間30 min。

近期該石化公司引進(jìn)了國外原油預(yù)處理技術(shù)，于原油末站管線加注原油預(yù)處理劑，通過化學(xué)藥劑泵連續(xù)原劑注入，并根據(jù)罐區(qū)原油含水及排水含油情況調(diào)整注入量。加原油預(yù)處理劑的試驗(yàn)條件為:先加入10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的水和10 μg/g預(yù)處理劑，手動(dòng)振蕩50下，靜置24 h，再加入10 μg/g破乳劑，手動(dòng)振蕩150下，在溫度120℃、電場強(qiáng)度1.2 kV/cm條件下停留30 min。

實(shí)驗(yàn)表明預(yù)處理后的原油含水和固體顆粒含量降低，大大降低了電脫鹽的負(fù)荷，當(dāng)原油中含有大量水時(shí)，先經(jīng)過原油預(yù)處理劑的處理對(duì)提高脫鹽效果明顯。

6 結(jié)論

(1)對(duì)榮卡多和達(dá)混混合原油進(jìn)行破乳劑評(píng)選實(shí)驗(yàn)，評(píng)選實(shí)驗(yàn)選出破乳效果較好的NS-2004。

(2)根據(jù)電脫鹽靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)化了電脫鹽工藝操作參數(shù)，對(duì)這種高酸重質(zhì)原油實(shí)現(xiàn)了相對(duì)較好的脫鹽效果。

(3)原油在電脫鹽之前先進(jìn)行一次混合沉降過程，特別是先加入原油預(yù)處理劑經(jīng)預(yù)處理的過程對(duì)脫鹽效果有明顯提高。

［1］ 趙增強(qiáng)，張茂，張鴻勛.高酸原油電脫鹽存在的問題及對(duì)策［J］. 石油化工腐蝕與防護(hù)，2012，29(2):27-30.

［2］ 張永生，閆德興，張鳳華，等.高酸原油電脫鹽技術(shù)研究［J］.石化技術(shù)與應(yīng)用，2011，29(4):320-323.