加工高酸原油电脱盐优化

时间：2024-07-28

韩磊，张艳玲，刘小辉

(中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，山东青岛266071)

1 研究背景

某石化公司实施了加工高酸原油适应性改造项目，改造后常减压装置的设计原料为多巴和马林高酸混合原油(混合比1∶1)，酸值高达2.95 mgKOH/g，硫质量分数为0.46%。开工1 a后实际加工原油 3.5 Mt，平均 API°22.42，平均酸值1.88 mgKOH/g，平均硫质量分数为0.50%。装置开工初期加工了一定量品质较好的原油(如文昌、开萨杰、萨西等)，之后加工的全部是高酸重质原油，主要以多巴、荣卡多(重)、奎都、达混、埃斯克兰特、阿尔巴克拉等高酸重质原油为主。表1列出了该公司近年所加工的主要油种以及电脱盐数据。

表1 某石化公司近几年电脱盐运行效果Table 1 Electrial desalting effect on a petrodmemical company in recent years

由于高酸原油的特点，其脱盐难度比较大，对破乳剂、注水量、混合强度、脱盐温度等要求比较苛刻［1-2］。为配合该石化公司电脱盐的攻关工作，对荣卡多和达混(2∶1)原油进行了破乳剂评选试验和电脱盐工艺参数优化的静态试验。

2 原油性质

原油样品为现场采集的荣卡多和达混(2∶1)原油，首先对其密度、总酸值、盐含量和水含量进行了测定，结果见表2。混合原油的密度和盐含量都比较高，总酸值更是高达2.8 mgKOH/g，原油性质对脱盐十分不利。

3 破乳剂评选试验

原油电脱盐工艺条件包括破乳剂评选、破乳剂注量、脱盐温度、电场强度、注水量、混合强度等，在诸多因素中，正确地选择合适的破乳剂是整个研究工作的基础。本次研究对8种破乳剂进行了低温化学脱水试验。用具塞量筒取50 mL原油，加入10 mL水和30 μg/g破乳剂，置于70℃恒温水浴中预热20 min，手工振荡100次后将量筒放回水浴，记录 5，10，15，20，30，60，90 和 120 min时的出水量以及界面状况和水相清晰度，实验数据列于表3。

表2 试验原油的基本性质Table 2 Basic properties of experimental crude oil

表3 荣卡多和达混(2:1)混合原油破乳剂评选Table 3 Demulsifier selection of Roncador and Dar crude oil mL

由表3可知，对于荣卡多和达混混合原油，参与评选的破乳剂效果并不十分理想，30 min基本只能脱出1 mL水。NS-2004，洛阳华工3号和4号破乳剂效果稍好。荣卡多原油和达混原油密度较大、盐含量高、酸值高、易乳化，特别达混原油蜡含量高、倾点和凝点高，常温下为固态，脱水和脱盐比较困难。

在直接脱水实验基础上，取NS-2004、洛阳华工3号和4号三种破乳剂进行了加电场试验，试验条件:注破乳剂 50 μg/g，注水量 9%(质量分数)，温度120℃，电场强度1 kV/cm，手动振荡100下，停留时间30 min，结果见表4。在三种国产药剂中，NS-2004效果相对较好。

表4 破乳剂评选加电场实验Table 4 Electric field experiment for demulsifier selection

4 电脱盐工艺参数优化实验

为了确定适当的电脱盐工艺参数，对注破乳剂量、注水量、混合强度、停留时间及预先混合沉降处理、温度、电场强度等因素进行了考察。试验针对荣卡多和达混混合原油，采用的NS-2004型破乳剂。

4.1 注破乳剂量

破乳剂的作用就是破坏原油中形成的乳化膜。除了破乳剂的类型，其用量也是影响破乳效果的重要因素，由实验可得破乳剂注入量达30 μg/g时脱盐效果显著提高，继续增加助剂量脱盐效果变化不明显。

4.2 注水量

原油注水的目的是为了溶解油中的无机盐类，并易于聚结沉降，从而使其随着水的脱除而脱除，因此，注水量的选择非常关键。注水量太小不能将原油中的盐洗出，太大则会导致脱盐罐电耗增加，容易跳闸，造成脱后含水高。由实验可得，注水量达到7%(质量分数)，脱盐效果较好。

4.3 温度

适当提升温度对提高脱盐效果有利，这是因为随温度升高，原油黏度降低，油水界面张力减小，水滴膨胀使乳化膜强度减弱;水滴热运动增加，碰撞结合机会增多;乳化剂在油中溶解度增加，这些因素均导致原油中乳化水滴破乳聚结，有利于脱盐脱水。实验结果表明，在温度为130℃时脱盐效果最佳。

4.4 电场强度

原油电场强度强烈影响原油中水滴的聚结速度以及变压器的容量和脱盐罐电耗，由实验可得存在最佳电场强度为1.2 kV/cm。

4.5 混合强度

在原油电脱盐罐工艺中，需要注水溶解原油中的无机盐，注破乳剂促进油水分离。因此，必须使加入的水、破乳剂与原油充分混合，即必须保证足够的混合强度。在实验室静态实验条件下，手动振荡150次为宜。

4.6 停留时间

由实验可得，停留时间30 min比较适宜;脱盐前先经过一次振荡沉降的过程，对提高脱盐效果显著，原因是盐与水混合的更加充分，从而充分溶解到水中。

5 原油预处理

将未经预处理的原油与预处理过的原油电脱盐效果进行对比。原油未经预处理的实验条件为:注水7%、破乳剂10 μg/g、手动振荡150下、温度120℃、电场强度1.2 kV/cm、停留时间30 min。

近期该石化公司引进了国外原油预处理技术，于原油末站管线加注原油预处理剂，通过化学药剂泵连续原剂注入，并根据罐区原油含水及排水含油情况调整注入量。加原油预处理剂的试验条件为:先加入10%(质量分数)的水和10 μg/g预处理剂，手动振荡50下，静置24 h，再加入10 μg/g破乳剂，手动振荡150下，在温度120℃、电场强度1.2 kV/cm条件下停留30 min。

实验表明预处理后的原油含水和固体颗粒含量降低，大大降低了电脱盐的负荷，当原油中含有大量水时，先经过原油预处理剂的处理对提高脱盐效果明显。