原油电脱盐脱水技术研究进展

原油电脱盐脱水技术研究进展王丽;李坚;王世琴【摘要】原油脱盐脱水工艺的好坏直接影响常减压装置的运行及产品质量。

文章对原油中含盐含水的原因及危害进行了分析，对原油电脱盐技术进行了综述，介绍了原油电脱盐脱水原理、主要技术、脱盐脱水效果及其影响因素等，最后对电脱盐脱水技术进行了展望，指出工艺及设备的改进和新型破乳剂的开发将是目前原油脱盐脱水技术发展的重要方向。

%The quality of the desalting and dewatering process directly affects the quality of the crude oil distillation unit operation and prod-uct quality .In the paper ,the hazard and sources of crude oil with salt and aqueous are analyzed .The desalting and dewatering technology of crude oil is reviewed .The electric desalting and dewatering dehydration principle of crude oil ,the main technology ,and the influencing factors of the desalting and dewatering effect are discussed .Finally ,the prospects of the electric desalting technology are proposed .At pr-esent ,the improvement of the technology ,the equipment and the development of new demulsifiers are the leading directions .【期刊名称】《广东石油化工学院学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P6-9)【关键词】原油;脱盐脱水;电脱盐技术;研究进展【作者】王丽;李坚;王世琴【作者单位】广东石油化工学院化工与环境工程学院，广东茂名525000;茂名市质量计量监督检测所，广东茂名525000;茂名市质量计量监督检测所，广东茂名525000【正文语种】中文【中图分类】TE624原油脱盐脱水工艺是常减压蒸馏的第一道工序。

现今的原油脱盐脱水工艺不仅可减缓下游设备的腐蚀，而且可为后续工艺提供优质原料。

近年来，高酸高硫等重质原油比例越来越大，对原油电脱盐技术的要求越来越严格，原油脱盐脱水已成为缓解设备结垢和腐蚀、防止催化剂中毒、降低炼油厂能耗和提高产品质量的重要工艺过程[1－4]。

随着油品控制质量要求的提高，近年来对原油脱盐后含盐量提出了更高的要求。

若以防腐为目的，脱盐后原油含盐量≤5 mg/L(体积质量，下同);若为了保护下游工艺中所用催化剂，则要求进行深度脱盐，脱盐后原油含盐量≤3 mg/L，含水率≤0.3%(体积分数)[5]。

本文对原油含盐含水的原因及危害进行了分析，对原油电脱盐脱水原理、主要技术及其影响因素等进行了探讨，最后对电脱盐技术进行了展望。

1 原油中含盐含水的原因及其危害从地下开采出来的原油，不可避免地含有盐和水。

此外，由于现在的开采工艺特别是目前我国很多油田开采进入中晚期，需要大量注水和添加助剂来提高原油采收率，故而原油含水、含盐率大增。

原油中的盐类主要以氯化物为主，氯化物会造成设备管线腐蚀、结垢以及使催化剂中毒[6－7]。

如预处理不好，会增加能量消耗，干扰蒸馏塔的平稳操作，腐蚀设备及影响二次加工原料的质量。

2 原油电脱盐脱水技术2.1 原油电脱盐脱水原理原油中的沥青质、胶质和环烷酸等均为天然乳化剂。

原油中的乳状液有95%属于稳定的油包水型乳状液[8]，原油中的盐大部分溶解于其中。

简而言之，可以认为原油的脱盐是通过脱水来实现，而原油的脱水则通过破乳过程完成。

原油电脱盐脱水的过程，实际上主要是向原油中注入一定的含盐量低的新鲜水(注入量一般为5%)，溶解并洗涤原油中的盐类，再加入适量破乳剂充分混合，然后在高压电场和破乳剂的双重作用下，使含盐的水滴在经过极化、变形、振荡、吸引和排斥等复杂作用后，形成大水滴。

同时，将原油加热到80～120℃，降低油的黏度，增大水与油的密度差，从而加快水滴的沉降速度，实现脱盐脱水的目的[9]。

2.2 原油电脱盐脱水主要技术目前国内外原油电脱盐脱水的方法最具有代表性的公司包括美国国家储罐公司Nacto集团、美国Pctrolite公司和国内的镇江金门实业有限公司、浙江三星科技有限公司等。

美国Petrolite公司开发的高速电脱盐技术，其技术先进、占地面积小，脱水脱盐效率高(单级脱盐率可达95%)。

目前，世界上已经有120多套电脱盐装置采用了该技术[10]。

美国国家储罐公司Nacto集团后研制出动态电脱盐器以及双频处理器(Dual Frequeney)、双极处理器(Dual Polarity)等都投入到实践生产中，这些技术在当时非常具有代表性，标志着较高的电脱盐技术水平[11]。

目前，我国常见的电脱盐脱水装置采用的主要有常规交流电脱盐、交直流电脱盐、高速电脱盐等技术以及这些技术的国产化改进技术。

根据不同的原油性质以及各个炼厂后续工艺设备的要求，原油电脱盐脱水技术指标各不相同。

1)交直流电脱盐技术。

交直流电脱盐技术采用垂直电极板相间分布，拥有三种不同的电场:交流弱电场、直流弱电场和直流强电场[12]。

当水滴依次通过电场时，会产生偶极性相互吸引聚结，同时会产生电泳现象，大大增加了水滴碰撞聚结几率。

同时，垂直布置的直流电场可调整原油在电场中的停留时间和电场强度。

该技术具有电场设计范围宽、脱盐脱水效果好以及耗电量低的优点，但同时也存在占地面积大、结构复杂等问题，如何进一步降低电耗量是该技术今后重点努力的方向。

目前该技术覆盖面约占总电脱盐设施的50%～60%，典型装置有高桥石化分公司1号蒸馏装置及茂名石化分公司Ⅲ、Ⅳ套蒸馏装置等。

崔其山[12]等采用交直流电脱盐技术处理苏丹混合原油，处理后含盐量≤3 μg/g，含水量≤0.2%(体积分数)。

2)常规交流电脱盐技术。

在20世纪80年代，我国开发的常规交流电脱盐技术一般采用水平电极和交变电场，电脱盐罐由2层或3层电极板组成。

对于三层极板，上、下层电极板接地，中层电极板接电，故而上层与中层电极板之间可形成强电场，而中层和下层电极板之间则形成弱电场。

当原油依次经过正负交变的弱电场和强电场时，含盐的水滴在经过极化、变形、振荡、吸引和排斥等复杂作用后，形成大水滴沉降到脱盐罐底部排出，从而实现油水分离。

目前，该技术使用比例约占总电脱盐设施15% ～20%，典型装置有长岭石化分公司1号蒸馏装置，茂名石化I、II套蒸馏装置等。

但是常规交流电脱盐技术设备运行耗能高且脱盐脱水效果不理想，目前新装置已较少使用。

3)高速电脱盐技术。

高速电脱盐技术是针对某些炼油厂处理量提高而放置较大电脱盐罐体空间不足的情况下产生的，由美国Petrolite公司开发，与常规交流电脱盐的最大区别是，罐体内布置三层极板，形成两个相同的电场，且均是强电场，取消了弱电场，电压高低可以选择。

高速电脱盐处理能力比传统的低速电脱盐处理能力大0.7～1.0倍，设备的占地空间小，实现了小罐大处理量的目标，这些特点体现了该技术的优势。

世界上已有100多套装置采用了该技术[13]，国内也有炼厂引进了该技术，如已在上海石化、齐鲁石化和镇海炼化等多家企业应用。

该技术也被中国石油辽阳石化公司应用到俄罗斯原油的处理上，已经长期稳定运行。

王冠春等[5]应用该技术处理俄罗斯原油，经电脱盐系统处理后的原油含盐量小于3 mg/L，含水量小于0.3%，外排污水含油量小于100 μg/g。

4)鼠笼式平流电脱盐技术。

鼠笼式平流电脱盐技术由洛阳石油化工工程公司设备研究所开发，采用多层环形电场，罐内空间能获得最大程度的有效利用，罐底增设的水包客观地增加了原油在电脱盐罐的停留时间。

该技术具有物料平流特点，还采用了分段多层偏心鼠笼式组合电极，在罐体内油料含水量较小的上部区域电场强度大，油料含水量大的下部区域电场强度小，因此电场强度分布较合理。

此外，在脱盐罐底部还设有一个或两个水包，从原油中沉降分离出来的水进入罐底水包，并从水包底部排出[14]。

该技术缺点是电场几乎布满了整个电脱盐罐，电耗较高，优点是罐内空间利用率高。

于艳秋等[15]利用该技术处理了中国石油化工股份有限公司中原油田分公司天然气处理厂凝析油，脱后平均含盐量为2.3 mg/L，脱盐达标率达到90%以上。

5)双进油双电场电脱盐技术。

华东理工大学与镇江金门实业有限公司针对高速电脱盐处理重质原油效果不理想的问题，对高速电脱盐技术进行改进创新，合作开发了双进油双电场电脱盐技术[16]。

该技术利用了电脱盐罐内上部未曾利用的空间，增设了由若干单元半密闭盘式电极组成的上部电场，下部电场为水平或者垂直安装电极。

上部电场沉降的含盐污水通过落水管排到电脱盐罐底，不会与下部电场处理后上升的净油接触、返混，处理各种原油包括重质原油都能达到指标要求。

该技术与交流、交直流电脱盐技术相比，具有设备体积小、处理效果好的优势。

在电脱盐罐容积相同条件下，原油处理量增大1.7～2倍，设备投资降低约25% ～30%。

赵文强[16]利用双进油双电场处理绥中和鲁宁管输两种重质原油，经工艺优化处理后，两种重质原油脱后含盐量小于3 mg/L，含水量小于0.3%，达到中石化规定的标准。

6)脉冲电脱盐。

单向脉冲电压可分解为直流和交流电压的叠加。

采用专用脉冲直流电源，可以形成单向、高压高频、窄脉冲、大空度比电场，其脉冲频率和电场强度可实现连续可调。

任满年等[17]研究表明经参数优化后，脉冲电脱盐可达到深度脱盐技术要求。

电耗量低是该技术的优点，与普通交流电脱盐技术相比，脉冲电脱盐节电率可达58.9%。

7)超声波电脱盐。

超声波电脱盐技术已成功应用于国内十几套装置。

如齐鲁石化公司、呼和浩特石化公司150万吨/年常减压装置均采用此技术，张志光[18]等应用研究表明:原油脱后含盐≤3 mg/L，电脱盐排水COD合格率由70%增到90%左右，排水含油量也基本达标，电脱盐效果明显好转。

3 原油电脱盐脱水工艺的影响因素影响电脱盐脱水效果的因素主要有破乳剂的类型及注入量、脱钙剂、脱酸剂、操作温度、操作压力、注水量及其品质、混合强度、电场强度、停留时间和油水界面等等[19]。

1)破乳剂的类型以及注入量。