原油电脱盐成套技术及设备

原油电脱盐成套技术及设备

1. 概述

随着炼油加工工艺的发展，原油电脱盐/脱水工艺在炼油厂中的地位已经由单一的防腐手段而跃为原油预处理工艺，这就对电脱盐/脱水技术提出了更高的要求。而在油田、海上原油的开采过程中，由于注入了大量的水和乳化剂，使得原油含水比较高，油水乳化程度严重，而且根据油田开发年限和强化开采方式不同，原油含水的变化范围也比较大，原油脱盐脱水的难度也越来越大，国内许多炼油厂电脱盐装置的运行已不能满足集团公司规定的技术指标（即原油脱后含盐≤3mg/L，脱后含水≤0.3%），必须开发出更加高效的电脱盐成套技术，以达到集团公司要求指标。

原油电脱盐（水）是原油经过电脱盐（水）装置，在电场、破乳剂、温度、注水混合等因素的作用下，破坏乳状液，实现油水分离的过程。我们开发的新型高效电脱盐/脱水成套技术，其特点是原油在电场内停留时间长，电场分布合理，脱盐效率高，而且能降低电耗，适用于各种原油的脱盐、脱水。同时还开发了系列破乳剂，适用于多种原油的破乳脱水。

本项技术共获中国专利5项：专利号ZL00125911.3、ZL93216713.6、91229941.X、ZL91100633.8、

ZL92113219.0。获中国石化集团公司科技进步一等奖1项、二等奖1项、三等奖3项，“原油深度脱盐成套装备与技术”获九五年度中国新产品发明(展)金奖。

2.SHE-2型电脱水/脱盐罐（专利号：00125911.3）

根据原油电脱盐脱水的过程及基本原理，在大量的实验室研究的基础上，我们开发了新型平流鼠笼式结构的电脱盐脱水技术。该专利技术的特点是在电脱盐罐内部采用了分段多层偏心鼠笼式组合电极，电极组合件由2～3层横断面呈圆环形的电极组成，相邻两层电极之间形成环形空间，电极组合件中相邻两层电极之间的间距从顶部到底部逐渐由小增大。

与原有电脱盐技术相比，该电脱盐罐具有如下优点：

a.由于电极组合件由2～3层横截面为圆环形的电极组成，所以可以形成多层环形电场，能最大限度地占据罐内的空间，使有效电场的空间增大，且可消除电场死角，使罐内电场利用率提高。

b.电极组合件中相邻二层电极之间的间距由顶部到底部逐渐增大，所形成的环形电场的电场强度由顶部到底部逐渐减弱，在横截面上电场强度的分布为“上强下弱”。在罐体内油料含水量较小的上部区域电场强度大，油料含水量较大的下部区域电场强度较小，因此电场强度分布合理。此外，由于环形电场的电场强度由顶部到底部逐渐减弱，降低了电流，从而可以节省电耗。

c.油水混合物料在电脱盐罐内水平流动，环形电场中下降的水滴沿油料流动方向呈水平抛物线轨迹下降，减轻了油料与下降水滴之间的返混效应。

工业应用表明处理量和分离效率可提高50%以上

3.工业应用

交钥匙工程:

克拉玛依炼油厂 100×104t/a两级电脱盐装置

辽河油田石油化工总厂 50×104t/a两级电脱盐装置

榆林地区石油助剂厂 20×104t/a两级电脱盐装置

华北油田炼油厂 200×104t/a两级电脱盐装置

榆林地区石油助剂厂 20×104t/a单级预脱盐装置

沧州炼油厂 250×104t/a两级电脱盐装置

江汉石油管理局石化厂 50×104t/a单级电脱盐装置

荆门石化总厂 100×104t/a回收污油电脱盐装置

鞍山炼油厂 250×104t/a两级电脱盐装置

QHD32-6海上油田 400×104t/a单级电脱水装置

采用成套技术改造工程:

大连西太平洋石化公司 500×104t/a第一级电脱盐装置；

广州石化总厂蒸馏(一)改造项目的 250×104t/a 两级电脱盐装置；

山东胜利稠油厂 250×104t/a两级电脱盐装置；

齐鲁石化公司胜利炼油厂一常电脱盐改造

达到的主要技术指标:

原油低温预脱盐技术：一级原油中盐、水、杂质脱除率均大于90%，电耗小于0.05KWh/t。

原油深度脱盐技术：可以达到原油脱后含盐小于3mg/L，最小可达1.8mg/L；脱后含水小于0.2%；排水含油小于150ppm,最小可达100ppm；电耗小于0.2KWh/t。

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影响电脱盐效果的操作参数主要包括如下七个方面：

1. 温度

操作温度是原油脱盐脱水最关键的控制因素。温度过低则由于原油粘度增加和水从油中沉降出来的时间过长而降低脱盐效率。加热会给系统增加能量，即增加分子的动能，因而产生热流和促进水滴的运动，使分子的布郎运动加剧，通过水分子自由碰撞机会的增加而增加了水分子聚结的机会。水滴的热扩张破坏了油水的乳化膜，并且大大降低了原油的粘度，从而使聚结的水滴迅速沉降下来。升温也降低了油、水的密度，有利于水滴碰撞、聚结并沉降下来。在以上这些方面是任何其它办法都不能取代的。

但是无限制地升温耗能大，很不经济，同时也不利于水滴的聚结和彻底分离。因为温度过高除不利于偶极分子的定向排列，使水滴的电极化强度下降外，还易引起电分散，这些都不利于水滴的聚结。温度升高时需要相应提高脱盐器内压力，以防止能够干扰沉降并造成送电系统故障的原油汽化现象。升高温度会增加原油的电导率，增加了电耗。因此，操作温度过高、过低都不利于水滴的聚结，应控制到适宜程度。

另外操作温度过高还带来以下弊端：

增加燃料费用；设备易结垢，增加了设备维护困难和费用；增加对操作维护人员的人身安全的威胁；令增加了原油挥发的损失，影响经济效益；在油品品质方面，降低了原油的API

密度和原油价值。API密度与实际密度成反比，原油轻组分挥发过多，则密度增大，API密度降低。原油中重组分过多，就影响了原油的质量，价格也就随之降低，API密度损失的幅度很大，对油品质量也就有很大影响了。

当温度升高时，水在油中表现出了可观的溶解度。根据经验，在300oF(148.9℃)下大约有0.4%的水会溶解在油中。而脱盐脱水器只能分离分散游离的水滴，对在操作条件下溶解于油中的水则没有任何效果。而当油品降温时相当多的溶解水又会沉降析出。来自不同产地原油的水溶解度随温度变化情况说明了温度过高不易达到较高的分离度，除非油品的粘度极大时，脱盐脱水操作温度才会达到120-130℃。

操作温度应选在低于某一水溶解度指标的温度，而高于使原油粘度足够小的有效脱盐脱水的温度范围内，一般为60℃到130℃，过高或过低都不利于操作和油水的分离，

2. 破乳剂类型及用量

加入破乳剂的目的是替代和削弱水滴的乳化液膜，减小它们的表面张力，从而破坏包围水滴的乳化膜，并防止洗涤水滴的外面形成乳化膜。相对而言，破乳剂本身也是一种乳化剂，所以使用时还要注意防止形成新的、或更牢固的乳化层。破乳剂的选型和用量与原油类型有关，一般处理效果与下列条件有关：

原油类型(含蜡量及表面活性剂含量)；破乳剂类型及加入量；在罐中的停留时间;注入点的位置等。

通常混合时间稍长效果更佳，所以注入点都在原油脱水系统的上游加入，一般是在一级原油泵的入口前将破乳剂加入到原油中去。对不同油田的不同性质的原油宜选用与之相适应的破乳剂。破乳剂的评选在实验室内完成，用量通常为几十个PPM。

3. 洗涤水(亦称冲洗水)用量

保持油水乳化液中适当的含水量是使水微滴聚结，原油电脱盐脱水的必要条件。增加脱前注入的淡水量可以降低脱后原油含水中的盐浓度，从而提高脱盐效率。但是注入过多容易产生电击穿即跳闸现象，影响脱盐器的操作，同时在脱盐器内占了大量的体积，也降低设备生产能力，并且还要增加水费、动力消耗、污水处理费等费用。

为了减少冲洗水用量和污水处理量，仅在最后一级供给新鲜水，然后利用二级电脱盐器的排出水洗涤进入一级的原油。按经验，洗涤水的用量通常在占原油体积的2%-10%，也有处理很稠的油用高达20%的冲洗水。具体的最优条件还有待于实验确定。

4. 混合强度

原油含盐的脱除程度，在很大程度上取决于原油与洗涤水和破乳剂的混合程度。为了达到深度脱盐的目的，要求原油与洗涤水充分地混合，以保证新鲜水滴与原油中的盐水滴充分接触。但过于强烈的混合又会产生不易破坏的乳化液。因此需用能调节的油水混合器一一混合阀和静态混合器，以便在各种情况下均能得到最佳的混合作用。混合器两端的压力降△P是注水在原油中分散程度的标志，

所以用改变这个压力降来调节混合强度，△P越大混合强度越强。最适当的混合强度是既达到希望的混合程度，又不引起两相间的严重乳化。通过调节混合阀与静态混合器的压降大小来调节混合强度，压降越大，混合得越强烈。通常混合器压降在14-140kPa。

5. 操作压力

操作压力要不超过电脱盐罐的设计压力，它主要是影响实际操作和油品品质。

脱盐器的压力决定于原油的饱和蒸气压、每一级的压力降和脱盐后的工艺流程的流体阻力。脱盐罐的压力用于抑制原油汽化，至少应比最高脱盐温度下的油水饱和蒸气压高0.1-0.35Mpa，通常高0.15Mpa。压力太高会增加脱盐罐的制造费用；压力太低可导致油水汽化，因而可能扰乱装置操作，同样也会增加原油挥发的损失，降低了原油的API密度和原油的价值。经计算操作压力为10.8kg/cm2，设备设计压力为25.4kg/cm2。操作压力的计算方