常減壓裝置電脫鹽運行異常及對策分析

崔博洋 CUI Bo-yang；陳有為 CHEN You-wei

（中海石油寧波大榭石化有限公司，寧波 315812）

1 概述

某煉廠75 萬噸/年瀝青裝置，其長時間持續加工高含鹽番禺原油，期間一級電脫鹽罐運行不穩定，運行電流超額定電流，電脫鹽系統近期運行異常，為避免損壞設備，工藝操作中通過停止使用一級電脫鹽罐變壓器，改為電脫鹽系統維持二級罐單罐運行。為盡快恢復一級電脫鹽罐正常運行，工藝專業采用退油、蒸罐等方法進行調整操作，但電脫鹽罐電流高這一情況并未得到緩解，一級電脫鹽罐變壓器仍然無法正常送電。初步判斷一級電脫鹽罐內存有較厚較多的頑固乳化油，在正常運行情況下乳化油難以退出。為確保一級電脫鹽罐變壓器盡快投用，最終決定對一級電脫鹽罐進行檢修，并通過檢修解決了一級電脫鹽罐運行異常問題。工況異常的主要原因為原油性質不佳，脫前含鹽較高。同時，為保證后續電脫鹽的平穩運行，對75 萬噸/年瀝青裝置加工劣質原油提出建議操作要點[1]。

2 75 萬噸/年瀝青裝置主要加工原油性質及參數

2.1 主要加工原油性質分析

由表1 可知，西江原油樣品20℃密度為0.8787g/cm3；原油凝點32℃，原油蠟含量為19.71%；閉口閃點41℃，殘炭4.94%，灰分0.005%；從非金屬元素分析來看，原油的氫碳摩爾比為1.84，硫含量0.11%，氮含量0.14%；該原油的金屬元素含量較低，Ni/V＞1；原油瀝青質含量為2.88%，膠質含量為19.71%；原油的水含量0.50%，鹽含量20.0mgNaCl/kg，需脫鹽后再進入裝置加工。根據關鍵餾分密度、原油硫含量及酸值分類，西江原油樣品屬于低硫低酸中間-石蠟基原油。

表1 西江原油性質

由表2 可知，番禺原油樣品20℃密度為0.9079g/cm3；原油凝點為32℃，原油蠟含量為16.58%；閉口閃點為69℃，殘炭6.60%，灰分0.010%；從非金屬元素分析來看，原油的氫碳摩爾比為1.80，硫含量0.13%，氮含量0.16%；從金屬元素分析來看，該原油樣品中除鈉外其余金屬含量較低，Ni/V＞1；原油瀝青質含量為4.48%，膠質含量為20.38%；原油的水含量0.250%，機械雜質＜0.01%，鹽含量為85.0mgNaCl/kg，原油酸值為0.38mgKOH/g，加工前需要脫鹽。根據關鍵餾分密度、原油硫含量及酸值分類，該番禺原油樣品屬于低酸低硫中間基原油。

表2 番禺原油性質

由表3 可知，南堡原油樣品20℃密度為0.9577g/cm3；原油凝點為11℃，原油蠟含量為4.31%；閉口閃點較高為108℃，殘炭7.80%，灰分0.01%；從非金屬元素分析來看，原油的氫碳摩爾比為1.72，硫含量0.33%，氮含量0.45%；從金屬元素分析來看，該原油樣品中金屬含量較低，Ni/V＞1；原油瀝青質含量為3.00%，膠質含量為29.48%；原油的水含量0.250%，機械雜質＜0.01%，鹽含量為21.7mgNaCl/L，原油酸值為2.56mgKOH/g，加工前需要脫鹽并注意加工過程中的設備腐蝕問題。根據關鍵餾分密度、原油硫含量及酸值分類，該南堡原油樣品屬于高酸低硫環烷基原油。

表3 南堡原油性質

2.2 75 萬噸/年瀝青裝置電脫鹽系統主要工藝參數控制指標

通過查詢設計文件，75 萬噸/年瀝青裝置按照原油加工規模150 萬噸/年設計，工藝操作溫度125-145℃，建議的注水量為原油流量的3%-6%，水源為塔頂污水、工業水（新鮮水、蒸汽冷凝水），注水pH=6-9。注水流程采用循環注水方案，即新鮮的工藝水和塔頂污水注入二級電脫鹽的入口，二級電脫鹽的排水經泵升壓后注到一級脫鹽器混合閥前，相應工藝參數控制指標、部分質量控制指標如表4、表5 所示。

表4 電脫鹽系統主要工藝參數控制指標

表5 電脫鹽系統部分質量控制指標

3 75 萬噸/年瀝青裝置一級電脫鹽異常工況、原因分析及確認

3.1 一級電脫鹽異常工況

如圖1、圖2、圖3 所示，電脫鹽罐電流居高不下，最高值達329A、電脫鹽罐界位波動較大、電脫鹽切水質量異常，即使通過降低油水量、開大切水量、降低一級電脫鹽界位等措施，一級電流仍未下降，異常工況未得到有效解決。

圖1 一級電脫鹽電流異常圖

圖2 一級電脫鹽界位異常

圖3 電脫鹽切水圖片

3.2 異常工況原因分析、確認

3.2.1加工原油性質分析

異常工況出現前75 萬噸/年瀝青裝置主要加工三種原油，分別是西江原油、番禺原油、南堡原油，化驗數據如圖4、圖5、圖6、表6 所示。

圖4 西江原油進廠性質分析數據圖

圖5 番禺原油進廠性質分析數據

圖6 南堡原油進廠性質分析數據

圖7 電脫鹽罐機械清洗流程示意圖

表6 三種原油鹽含量均值和含水均值

通過對三種原油性質的分析可得，番禺原油的鹽含量均值較高，最高值可達到77.8mg/L，遠遠超過75 萬噸/年瀝青裝置鹽含量的設計值22mg/L。

3.2.2異常工況原因分析及處置建議

通過對加工原油的化驗分析數據，75 萬噸/年瀝青裝置進廠原油質量整體符合裝置原油質量指標控制要求，但番禺原油含鹽量遠超設計值，通過數據可以看出，在三種原油含水量符合部門控制指標的情況下，番禺原油的含鹽量偏高遠超于常規數據，原油性質的優劣對裝置平穩、長周期運行起決定性的作用[2]。

造成原油性質差的原因主要有：

①上游提供原油性質本身問題，油在開采過程未經過沉降，油田中攜帶泥沙較多；②原油在原油罐內沉降時間不夠，受條件影響，原料罐儲存空間較少，每批次原油得不到充足的沉降時間，導致電脫鹽罐運行工況不佳；

針對造成原油性質差，建議處置方法如下：

①上游原油開采過程中，提高原油質量，在原油進儲罐流程中添加藥劑，根據不同原油添加不同破乳劑，可以是油溶性破乳劑也可以是水溶性破乳劑，控制一定量的注入量，同時分析化驗數據，力爭提高原油性質；②提高儲運罐區原油沉降時間，適當增加原油儲罐，增加原油儲存時間；加強原油切水，制定切水計劃，爭取原油含水在控制指標之內；③原油在供裝置前進行原油性質分析，在原油罐區適當添加破乳劑，以提高原油供裝置質量；④建議原油罐清罐，條件允許的前提下一個周期內原油清罐達到2 至3 次。

針對原油性質差電流升高時，電脫鹽罐操作大致如下：①一級電脫鹽罐界位控制在工藝卡片下限即33%（一級電脫鹽界位工藝卡片在30%到55%）。②原油進一級電脫鹽罐溫度控制在120℃到125℃，以便電脫鹽罐更好的破乳運行。③電脫鹽切水透明的前提下二級電脫鹽界位可低控（符合工藝卡片）。④一級電脫鹽罐電流異常升高或者運行期間電流不穩定時，一級電脫鹽罐建議進行靜置處置，以保護電場及電級棒。⑤一級電脫鹽罐混合強度控制在120kPa 左右，二級電脫鹽罐混合強度在165kPa 左右，保證足夠的混合破乳。⑥電脫鹽罐壓力控制在0.8-0.9MPa之間。⑦在電脫鹽罐運行工況良好的前提下，電脫鹽注水比例控制在3.5%左右。⑧在保證化工三劑成本的前提下，破乳劑注入量控制在10ppm 提至12ppm，確保電脫鹽罐的運行情況，根據實際情況可適當增加。⑨內操人員對電脫鹽罐進行調整時，幅度要小，避免大幅度調整引起電脫電流不穩定。⑩外操加強關注電脫鹽切水外觀水質，出現異常情況第一時間進行調整反饋。

綜上所述，可排查一級電脫鹽罐運行異常的原因并非是工藝操作所造成。

經過以上調整，摸索，電脫鹽罐的運行工況未得到有效改善，而長時間脫前原油鹽含量高，對電脫鹽罐運行極其不利，電脫鹽罐長時間加工劣質原油，導致電脫鹽罐運行工況逐步下降，造成一級電脫鹽罐電極棒有油泥、雜質，造成變壓器運行工況逐漸下降甚至無法投用。

3.2.3異常工況原因確認

經過對電脫鹽罐的退乳化油以及蒸洗罐操作并未對電脫鹽運行效果產生積極作用，在進行溝通協商后決定對該罐進行清泥檢查。

將一級電脫鹽罐及管線按要求完成清洗。將電脫鹽罐人孔開啟后發現電極板表面油泥情況嚴重，油泥液位在2/3 人孔高度，距離電脫鹽電極板高度約0.49m。

經設備檢查，確定造成當前電脫鹽現狀的原因：

直接原因：電脫鹽設備出現超電流，與罐底泥沙較多有直接關系。根據人孔打開情況，泥沙距離電極板高度僅為0.49m，在原油進入電脫鹽后，對罐底泥沙進行攪動，原油受到污染，變壓器上有污染雜質，造成電脫鹽超電流。本質原因：脫前原油淤泥等雜質含量多。本次一級電脫鹽運行1.5 年清罐清除油泥共計12t，對比一級電脫鹽2019 年2 月至2021 年3 月兩年運行周期清除油泥僅為6t。

電脫鹽罐清理前后如圖8、圖9 所示，檢修過程清除油泥如圖10 所示。

圖8 電脫鹽罐電極板清洗前

圖9 電脫鹽罐電極板清洗后

圖10 檢修過程清除油泥

4 75 萬噸/年瀝青裝置一級電脫鹽異常工況解決

一級電脫鹽設備在清罐前多次送電投用，電脫鹽經常出現電流大幅度波動，出現超額定電流現象，多次高電流沖擊造成電擊棒擊穿，在清罐檢修結束后對電擊棒進行更新，通過對更換完電擊棒電脫鹽空載實驗5 分鐘，測試電阻電流正常，可正常使用確保后續在加工劣質原油時的可靠性。

油泥清除、更換電極棒完成后，電脫鹽罐恢復正常投用，根據圖11 電流趨勢以及圖12 切水情況可以看出電脫鹽罐電流穩定一直在65A 上下浮動，切水正常無明顯帶油，表明電脫鹽罐平穩運行，狀態良好。

圖11 更換后的電擊棒

圖12 電極棒更換后進行空載試驗

5 總結

75 萬噸/年瀝青裝置電脫鹽運行異常的主要原因是供75 萬噸/年瀝青原油性質不佳，脫前含鹽較高造成的。針對加工劣質原料可采用以下幾點操作要點：

①加強電脫鹽日常操作穩定界位，穩定注水量，內操在操作過程中要微調，進行小幅度調整。

②建議加工高鹽原油采用摻煉并且嚴格控制摻煉量。

③建議在原油罐加注破乳劑，以增加混合時間達到破乳效果。

④當出現一級電脫鹽罐運行工況不佳時，建議一級注水改為新鮮水。

⑤保證反沖洗頻率，由5 天一次改為2 天一次；同時增加反沖洗時間，由原來的20min 改為30min 或直至沖洗切水干凈為止。

⑥建議對原油罐進行清罐，減少罐底油泥沉降。

⑦內操人員對化驗分析結果加大關注，對異常數據及時調整、及時反饋。

⑧建議定期退乳化油，確保電脫鹽罐保持良好的運行工況。

⑨在日常操作過程出現電脫鹽電流升高，可適當提高切水量，降低注水量，以降低電脫鹽界位，但要確保電脫鹽切水不帶油。