張 靜 ，李 霄 ，趙金華

(河南油田南陽石蠟精細(xì)化工廠，河南南陽 473132)

1 脫鹽裝置運行現(xiàn)狀

南陽石蠟精細(xì)化工廠加工原料油為南陽低硫石蠟基原油。近年來隨著裝置加工量的提高，以及油田在開采、運輸過程中添加的化學(xué)助劑的影響，電脫鹽在運行過程中，切水帶油現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。2010年1月以前采用沉降罐對脫鹽裝置切水進(jìn)行二次分離，基本能夠保證脫鹽切水達(dá)到環(huán)保指標(biāo)。隨著常壓—催化聯(lián)合裝置加工量的進(jìn)一步提高，脫鹽系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的改造。受場地限制取消了切水二次分離罐。取消二次分離罐后電脫鹽切水帶油現(xiàn)象嚴(yán)重，切水帶油數(shù)據(jù)見表1。

表1 2010年1～7月電脫鹽切水含油量統(tǒng)計表 mg/L

2010年8月對電脫鹽裝置進(jìn)行了改造，新上了容積64.9 m3的一級脫鹽罐脫701，采用“高頻、方波脈沖”技術(shù)，鼠籠式電極板。二、三級脫鹽罐脫702、脫703不變，采用交流電脫鹽技術(shù)，垂直電極板、容積分別為34 m3、30 m3。改造后隨著裝置的提量電脫鹽切水帶油問題依然沒有得到解決。

2 造成電脫鹽裝置切水帶油因素分析

造成電脫鹽裝置切水帶油因素是多方面的。我們可以通過仔細(xì)分析，查找造成脫鹽切水帶油的主要原因。

2.1 脫鹽溫度的影響

溫度是影響原油電脫鹽的重要因素，溫度升高，原油黏度降低，油水密度差增加，油水界面張力減弱，熱運動加快，乳化水滴碰撞機(jī)會增加，促進(jìn)了水滴聚結(jié)沉降。但是脫鹽溫度升高，也會帶來負(fù)面效應(yīng)，由于油水界面能減小，導(dǎo)致電分散加劇，電耗增加。對于水溶性破乳劑，在達(dá)到濁點溫度時，破乳作用急劇下降。實際生產(chǎn)中可根據(jù)情況選擇脫鹽溫度。一般選擇控制脫鹽溫度在110～130℃，常減壓蒸餾裝置原油電脫鹽在實際操作中，由于受換熱流程限制，脫鹽溫度最高能達(dá)到110℃。

2.2 注水量的影響

注水的目的是為了洗滌和稀釋原油中的含鹽水滴，并在脫鹽罐中將含鹽水分離出去。注破乳劑、加熱和電場作用只是對這一過程的強(qiáng)化。同樣大小的球形水滴間的聚結(jié)力可用以下公式［1］表示:

式中:F——偶極聚集力;

K——常數(shù);

E——電場梯度;

r——水滴半徑;

L——兩水滴間距。

由上式可以看出水滴聚集力與(r/L)的4次方成正比，當(dāng)水滴增大或水滴間距變小則水滴聚集力急劇加大。注水量也不能過大，否則造成脫鹽罐內(nèi)水停留時間過短，影響油水分離。注水量一般最大不超過10%，而且注水pH值不大于8，會加劇乳化和使排水含油增加。

常減壓蒸餾電脫鹽裝置注水量的控制比例為2% ～3%，能夠滿足油水分離的要求，但使用的催化污水汽提凈化水pH值控制不穩(wěn)定，氨氮含量時常偏高。而電脫鹽回用的凈化水一般要求pH值在6～8之間，大于8時，會加劇乳化并使排水含油增加;NH3含量應(yīng)不高于150 mg/L。而催化裂化裝置的污水汽提裝置由于設(shè)計、操作等原因凈化水質(zhì)量長期不合格。

2.3 混合強(qiáng)度

混合強(qiáng)度反映了油水的混合程度，總體而言，混合強(qiáng)度越高，混合效果就越好。但當(dāng)混合強(qiáng)度過高時，會使分散在油中水滴直徑變小，產(chǎn)生過乳化現(xiàn)象，反而降低了水滴的沉降速度，影響油水分離效果。目前常減壓蒸餾裝置電脫鹽混合強(qiáng)度控制:一級40 kPa、二級45 kPa、三級40 kPa，混合強(qiáng)度較低。

2.4 油水界面的影響

一般情況下原油和水的停留時間取決于原油在罐中的上升速度和油水界位的高低。原油和水在脫鹽罐中的停留時間，不但影響生產(chǎn)效率，而且會影響脫鹽脫水效果和排水含油的多少。油水界面控制平穩(wěn)，可以保證脫鹽操作穩(wěn)定。提高油水界面，可以延長含鹽水在罐中的停留時間，降低切水帶油量。但同時也降低了原油的停留時間。

實際生產(chǎn)過程中因受原油脫鐵效果的制約，脫鹽罐油水界面控制相對較低，也是造成切水帶油的一個重要原因。

2.5 原油破乳劑的影響

破乳劑的作用是破壞油水界面乳化膜，減小水滴聚結(jié)阻力，加快油水分離速度。常減壓蒸餾電脫鹽裝置破乳劑多年來一直使用洛陽某化工廠生產(chǎn)的破乳劑。脫水效率較低，而且質(zhì)量相對不穩(wěn)定，常常出現(xiàn)乳化層過厚、油水分離不清的現(xiàn)象。這是造成脫鹽切水帶油的主要原因，應(yīng)根據(jù)公司原油性質(zhì)調(diào)整破乳劑型號，改善破乳效果。

2.6 注脫鹽劑的影響

近年來，隨著河南油田老區(qū)塊原油的二次開采、三次開采酸洗的進(jìn)行，原油中添加了大量助劑，原油性質(zhì)的日趨劣質(zhì)化。從2006年以來進(jìn)廠原油中環(huán)烷酸鐵含量呈逐年上升趨勢。2006年以前進(jìn)廠原油含鐵大部分在小于20×10-6，2006年8月以后原油含鐵量有較大幅度增加，原油含鐵量對比見表2。

表2 進(jìn)廠原油含鐵量平均值對比表

由表3可以看出，河南油田原油含鐵量在2006年7月以前處于比較低的水平。從2006年8月以來，河南油田原油含鐵量呈逐年上升趨勢。有時原油含鐵量高達(dá)100×10-6～200×10-6，導(dǎo)致催化裝置催化劑中毒，流化波動，甚至不得不停工置換催化劑，對精蠟廠生產(chǎn)造成相當(dāng)大的影響。從2007年開始在靜態(tài)混合器前注入一定量的脫鹽劑，用來降低鐵離子的危害。裝置使用的是南京萬爾美廠商生產(chǎn)的牌號WT-4的脫鹽劑，為強(qiáng)有機(jī)酸，對油水有一定的乳化作用。實際生產(chǎn)操作人員根據(jù)原油脫后鐵含量來調(diào)整脫鹽劑的用量，并監(jiān)測切水pH值的變化，使脫鹽劑充分與環(huán)烷酸鐵螯合，可以避免強(qiáng)酸的乳化作用。

2.7 罐區(qū)靜置切水的影響

有關(guān)資料表明有條件的企業(yè)應(yīng)保證原油在儲罐靜止脫水24 h以上，進(jìn)電脫鹽裝置的原油含水量不大于0.5%。在2012年以前，原油罐區(qū)原油靜置可以滿足要求。從2012年起，隨著加工量的增加，罐區(qū)原油靜置時間不足8 h，原油脫前含水0.5%左右，脫后含水為痕跡，一級罐切水情況惡化，最下一根看樣口為黑水，總排污口攜帶泥沙狀油泥，尤其是在換罐后，操作未作任何調(diào)整，但切水帶油情況時有惡化。操作上加強(qiáng)了反沖洗頻率，但僅反沖洗過后的幾個小時效果明顯，過后效果不大。

2.8 儀表的影響

南陽石蠟精細(xì)化工廠脫鹽裝置經(jīng)過改造以后，控制儀表全面升級，用進(jìn)口儀表替代了原國產(chǎn)界面測量儀表。界面控制比較穩(wěn)定，波動范圍不大于2%，已經(jīng)將儀表對切水帶油的影響降到了最低。

3 解決切水帶油的實施措施

通過影響切水帶油因素的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)脫鹽操作溫度較低、破乳劑質(zhì)量、油水界面低、凈化水質(zhì)量差和罐區(qū)原油靜置時間短是造成脫鹽切水帶油的主要原因。針對造成切水帶油的原因，實施措施逐條進(jìn)行解決。

3.1 對原油換熱流程進(jìn)行調(diào)整

利用2011年大檢修的時間，對原油換熱流程進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整前后流程見圖1。在原油進(jìn)脫鹽裝置前增加一臺換熱器與外甩常渣換熱，將脫鹽溫度提高至118℃左右。操作溫度調(diào)整后，由于油水密度差增加，切水含油有一定程度下降。

圖1 原油流程調(diào)整示意圖

3.2 調(diào)整破乳劑型號，改善破乳效果

首先選派技術(shù)人員赴周邊煉廠調(diào)研原油破乳劑使用情況，選擇產(chǎn)品質(zhì)量較好的破乳劑生產(chǎn)廠商進(jìn)行原油破乳劑配型實驗。

3.2.1 實驗設(shè)備及試驗方法

實驗設(shè)備:①交直流高壓電源(6-12 kV)和高壓脈沖電源(0～1 MHz);②根據(jù)電脫水原理設(shè)計制造的進(jìn)行溫度、電場強(qiáng)度、破乳劑注量、停留時間等工藝條件試驗的靜態(tài)試驗裝置。

圖2 電脫水靜態(tài)試驗裝置示意圖

試驗方法:①加熱恒溫水浴，保持溫度在選定的脫水溫度。②用特制的不銹鋼罐稱取原油80 g。③用移液管加入選定量的1%破乳劑溶液。④密封不銹鋼罐，將不銹鋼罐放入恒溫水浴中恒溫20 min。⑤取出不銹鋼罐手工振蕩100～500次。⑥將不銹鋼罐放入恒溫水浴中，施加選定的電場強(qiáng)度，加電場時間為選定的電場停留時間。⑦打開不銹鋼罐，用移液管吸取20 g左右的原油。⑧進(jìn)行脫后含水、含鹽及鐵含量分析。

3.2.2 試驗

參照低溫破乳劑評選試驗方法，選擇了4種破乳劑與我廠現(xiàn)用破乳劑KD-25進(jìn)行低溫脫水試驗，實驗條件:50 g原油+10 mL水，溫度80℃，手振蕩100 次，停留時間 5 min 、10 min、20 min，破乳劑注入量50×10-6。試驗結(jié)果見表3。

表3 河南油田原油低溫評價試驗結(jié)果

從結(jié)果可以看出，F(xiàn)C961、HS-42的破乳效果較好。選取破乳較好的FC961、HS-42加上脫鐵劑重復(fù)上面試驗，試驗條件50 g原油+10 mL水，溫度80℃，手振蕩100次，停留時間5 min、10 min、20 min，破乳劑注入量50×10-6～200×10-6脫鐵劑。試驗結(jié)果見表4。

表4 河南油田原油低溫評價試驗結(jié)果

從試驗數(shù)據(jù)來看，現(xiàn)用破乳劑KD-25破乳效果基本能夠滿足脫水要求，當(dāng)于脫鐵劑配合使用時，脫出水出現(xiàn)帶油現(xiàn)象，油水界面增厚。FC961、HS-42破乳效果能夠滿足脫水要求，當(dāng)與脫鐵劑配合使用時，脫出水較清。

3.2.3 破乳劑工業(yè)試用

制定試用方案，分別對破乳劑FC961及HS-42進(jìn)行了試用，考察實際使用效果。試用分為兩個階段進(jìn)行。第一階段試用洛陽生產(chǎn)的水溶性破乳劑FC961，試用結(jié)果如表5所示。

表5 FC961工業(yè)試驗結(jié)果

從表5可見，試用FC961期間雖然切水含油能夠達(dá)到排水指標(biāo)要求，但原油含鐵脫除情況受到較大影響，不利于后續(xù)裝置平穩(wěn)生產(chǎn)。第二階段宜興石化助劑廠水溶性破乳劑HS-42，試用結(jié)果見表6。

表6 HS-42工業(yè)試驗結(jié)果

從表6可見，試用HS-42期間脫鹽切水含油能夠達(dá)到排水指標(biāo)要求，且原油鐵脫除情況情況較好，目前裝置使用的破乳劑是HS-42。

3.3 調(diào)整油水界面

實際生產(chǎn)過程中因受原油脫鐵效果的制約，脫鹽罐油水界面控制相對較低，切水帶油比較嚴(yán)重。裝置正常一級罐界位控制在33%，二級罐界位64%，三級罐界位46%。從現(xiàn)場看樣口放樣，二、三級罐下面兩根放出清水，而一級罐最下面一根放樣口為油水，說明切水帶油主要由一級罐引起，十天內(nèi)逐步提一級罐界位至40%，期間密切關(guān)注脫后鐵含量，切水帶油現(xiàn)象大為好轉(zhuǎn)，脫后含鐵上升較快，達(dá)10 mg/L。催化劑鐵中毒是一個積累的過程，十天后催化劑從操作上看有中毒跡像，經(jīng)送武漢周復(fù)昌電鏡觀察確認(rèn)為鐵中毒。經(jīng)過多次試驗，均無法避免鐵中毒現(xiàn)象的發(fā)生，在目前的設(shè)備條件下，不具備提界位的空間。

3.4 對污水汽提裝置進(jìn)行改造，確保凈化水質(zhì)量合格

2012年精蠟廠對污水汽提進(jìn)行了改造，更換了新的高效塔盤，對裝置流程進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，對進(jìn)裝置的污水質(zhì)量進(jìn)行了控制，改造后污水汽提質(zhì)量合格。凈化水pH值7，氨氮含量正常小于35×10-6，硫含量小于1.5×10-6，完全滿足回用電脫鹽的條件。

3.5 強(qiáng)化原油罐區(qū)靜置切水及換罐的管理

2012年罐區(qū)靜置時間不足8 h，電脫鹽裝置切水帶油數(shù)值很高，精蠟廠蒸餾崗經(jīng)過多方調(diào)整效果不明顯。經(jīng)過與調(diào)度、罐區(qū)的溝通，原油換罐前，換罐原油的各項分析數(shù)據(jù)通知崗位操作人員，罐區(qū)現(xiàn)場切水必須經(jīng)罐區(qū)與精蠟廠管理干部共同至現(xiàn)場檢查切水情況后方可換罐。采取此項措施后電脫鹽切水帶油情況大有好轉(zhuǎn)，反沖洗頻率也恢復(fù)正常。

4 措施實施后裝置運行效果

對2012年6月～9月的脫鹽切水帶油情況進(jìn)行了統(tǒng)計，電脫鹽切水含油量情況見表7、表8。

表7 電脫鹽切水含油量統(tǒng)計表 mg/L

表8 措施前后脫水含油比較 mg/L

由表7、表8可看出，電脫鹽切水含油量月平均值分別為 133.4、125.8、140.2、123.8 mg/L，四個月平均值130.8 mg/L，脫鹽裝置切水效果良好，已達(dá)到環(huán)保指標(biāo)要求。

5 結(jié)論

改善電脫鹽的操作不僅要從工藝操作入手，提高操作人員的技術(shù)素質(zhì)，而且優(yōu)化電脫鹽系統(tǒng)的工藝條件也是很重要的。日常生產(chǎn)管理中要加強(qiáng)對原油罐區(qū)切水和藥劑的管理，做到合理調(diào)度、優(yōu)化調(diào)配和進(jìn)行嚴(yán)格的藥劑質(zhì)量檢驗。只有科學(xué)的管理，加上高質(zhì)量的操作，才能適應(yīng)外部條件的不斷變化，使電脫鹽技術(shù)提高到一個新的水平。

［1］賈鵬林，婁世松，楚喜麗.原油電脫鹽脫水技術(shù)［M］.北京:中國石化出版社，2010.4