原油电脱盐运行情况分析报告

原油电脱盐运行情况分析报告

张典元

（中国石油哈尔滨石化公司,黑龙江哈尔滨150056）

摘要：近年来，油田驱油提高采收率不断加入各类助剂，加之原油本身含有的天然乳化液等因素，使原油性质劣质化不断加剧，原油中的盐含量、机械杂质等逐年增加，且乳化现象加重，给原油加工尤其是原油预处理过程中的电脱盐装置带来较大冲击。由此会加剧设备腐蚀、引起设备或管线结垢等，同时随着环保要求的日益严格，电脱盐装置产生的含盐污水越来越引起关注。文章从现场情况说起，通过实践对电脱盐系统运行效果进行评价，分析系统存在的问题，根据目前掌握的技术提出改进措施，对同类装置具有一定借鉴意义。

关键词：电脱盐装置；运行效果；存在问题；改进措施

1.现场情况简介

电脱盐是原油加工的预处理工序，电脱盐系统的主要作用是脱除原油中的无机盐（无机氯）、水和机械杂质，它不仅可以减缓下游设备的腐蚀，而且可为后续工艺提供优质原料。由于油田开采出的原油都含有盐类、水和机械杂质，且无机盐大多溶于水，它们产生的腐蚀介质会加剧设备腐蚀、引起设备或管线结垢等。

中国石油哈尔滨石化公司原油电脱盐系统最初于2000年随常减压装置350万吨/年改造而配套设置，采用一、二级交直流电脱盐工艺，电脱盐罐体尺寸Ф3600×23956×28，容积237m3，应用超声波破乳+化学破乳的组合工艺。2013年装置进行了节能完善，加工规模420万吨/年，为满足“停留时间”要求，在罐体不变只是更换内件的情况下，电脱盐系统改为高速电脱盐，能提供交流高压电场。主要内件变更如下：

（1）电极板：高速交流水平极板。拆除原有的垂挂式交直流电极板，改为四层高速水平电极板及绝缘吊挂，极板间距根据原油在电场中所需的停留时间确定250mm。罐内设有4层水平电极板，上方第一层极板接地，二、三、四层极板接电。极板间距误差、水平误差均不得超过5mm。

（2）变压器输出电压分档调节，输出5种交直流电压，分别为13kv、16kv、19kv、22kv、25kv，同时变更附属电气设施。

（3）配合采用高效水溶性破乳剂附加超声波破乳（建议30ppm，具体根据评估后确定）。

（4）更换静态混合器、变更进油口及喷射器、反冲洗设施优化调整等。

2.运行效果评价

装置加工的原油有四种：大庆原油、俄罗斯原油、海拉尔原油和塔木察格原油。为摸清电脱盐运行状况，尤其是超声波破乳情况，进行了标定采样分析。进装置混合原油分别在庆油、海油进装置阀组各自采样，按现有加工比例在化验室混合后再分析，从而避免以往怀疑混合不均的问题（原油总量10800吨/天，其中海油1600吨/天）。

2.1“超声波破乳”运行效果

现有电脱盐破乳方式采用的是超声波破乳＋破乳剂辅助的方式，也就是机械破乳与化学破乳相结合的方式。为验证“超声波破乳”系统运行效果，对其停运一个班次后采样，分析数据见表1。

表1超声波破乳运行效果评价数据

效果评价：

超声波破乳效果明显。停运超声波后，盐含量升高了0.13mg/L（因为本身盐含量很低，所以数据显示降低幅度较小），有机氯升高了0.02mg/Kg，金属铁和镍含量也明显升高，说明“超声波破乳系统”对脱盐、脱金属起到明显作用。

2.2电脱盐整体运行评价

（1）表1数据看出，脱后原油盐含量1.34mg/L，脱盐率93.7％，属于较高水平，说明该系统脱盐效果良好。

（2）电脱盐后的总氯由19mg/Kg降低到10mg/Kg降低幅度较大，说明脱盐效果良好，对减缓装置低温部位HCl+H2S+H2O型腐蚀起到关键作用。

（3）自2017年开始跟踪盐含量变化趋势，通过LIMS系统得到数据变化如下：

图1、脱后盐含量变化曲线

图1明显看出，2017年脱后盐含量基本在2.7mg/L左右，但进入2018年后连续3个月在1.0mg/L以下，之后又持续升高。如果排除分析仪器误差，在操作条件大致未变的情况下，也充分反映出原油组成或性质的变化较大。同时也可以看出，虽然盐含量小于3.0mg/L的指标要求，然而要满足“深度脱盐”的要求还有较大差距，况且原油性质不断劣质化，这些都会促使电脱盐系统进行必要的技术完善。

3.电脱盐运行存在问题

3.1近几年，原油性质劣质化加剧

原油电脱盐系统的主要作用是脱除原油中的无机盐、水和机械杂质，它不仅可以减缓下游设备的腐蚀，而且可为后续工艺提供优质原料。然而近年来原油性质不断劣质化，原油中的盐含量、机械杂质等逐年增加，且乳化现象加重。为了摸清原油性质变化情况，收集了近几年原油评价数据，可以明显看出：

（1）俄罗斯原油盐含量升高明显，由2014年的6.3mg/L升高到2018年的22.9mg/L，致使进装置混合原油盐含量升高。

图2、近几年进装置原油盐含量变化

（2）装置加工的四种原油（大庆原油、俄罗斯原油、海拉尔原油、塔木察格原油）硫含量和酸值变化不大，但氯含量变化很大。例如俄油氯含量14～34mg/kg之间变化，且近几年逐年升高趋势，这将严重加剧装置低温部位的HCl+H2S+H2O型腐蚀，对本装置长周期运行威胁较大，同时引起下游装置管线和设备结盐结垢、催化剂失活等问题。

（3）电脱盐“罐底沉积物”主要是原油中的胶质沥青质和灰分（含机械杂质，代表固体物含量）等。胶质是粘稠且流动性很差的液体或无定形固体，受热时熔融；而沥青质是分子量最大的无定形固体，受热时不熔化但容易缩合生焦。

装置加工的四种原油缺少“胶质沥青质”历史数据，只能用“灰分”简要说明。近几年，四种原油的“灰分”均有逐年升高（下图3），也印证了近几年原油电脱盐系统“罐底沉积物”逐年增多的现实。以俄油为例。

图3、近几年，俄油“灰分”变化趋势

这里做个简单计算：按现有日加工量10800吨/天，一周固体物含量高达7.1吨，如果它们悬浮于原油中且沉积在电脱盐罐底，将会占据多大的空间，必将缩短原油在电脱盐罐内的停留时间。

3.2电脱盐运行存在问题

（1）脱后原油盐含量虽未超指标，但时有偏高；目前电脱盐的发展趋势是深度脱盐，而现有装置尚无法满足“深度脱盐”的要求。

（2）罐底沉积物增多导致停留时间缩短，反冲洗作业频繁，在此过程不但消耗大量除盐水（约80吨/次），而且排水质量差；排污水外观黑色，长时间静置不分层，充分说明乳化严重。

（3）破乳剂消耗增加，2017年累计消耗65.5吨，按照现有价格23846元/吨计算，全年破乳剂费用就达156.2万元。

（4）油田驱油提高采收率不断加入助剂如聚丙烯酰胺、磺酸、干粉、碱NaOH等类似于表面活性剂，其性质与电脱盐破乳剂相反，它们与原油形成较为稳定的乳状液，这就加剧了原油的乳化程度，会使破乳剂作用效果减弱，加之原油本身含有天然乳化液，二者共同作用导致电脱盐系统破乳困难，直接影响脱盐脱水效果。

4.改进措施及建议

（1）委托设计院或电脱盐罐生产厂家，按现有工况进行系统核算，确定能否满足停留时间及脱盐脱水要求。

（2）对二级电脱盐R-602增设超声波破乳系统，同时对现有一级超声波进行完善，可以减少破乳剂注入量或停加。

（3）应用“电脱盐水界位优化控制系统”。目前基于微波能量吸收原理的界位探测仪与原油含水在线分析仪组成的“油水界位优化控制系统”可以准确控制水界位，同时可以监测乳化层厚度、罐底沉积物厚度、原油带水情况等。

（4）应用高频智能响应变压器。高频智能响应变压器可以在电极板上施加任意电场的电压，并且电流降低，电耗降低，不会出现短路情况，具体优点有：一是变压器输出电压连续可调；二是频率连续可调；三是降低电耗。