加工塔河原油电脱盐超标原因分析及操作条件优化研究(编辑修改稿)

加工塔河原油电脱盐超标原因分析及操作条件优化研究(编辑修改稿)内容摘要：

....................................... 45 温度对原油电脱盐效果的影响 .......................................................................... 45 电场强度对原油电脱盐效果的影响 .................................................................. 45 破乳剂加量对原油电脱盐效果的影响 .............................................................. 46 注水量对原油电脱盐效果的影响 ...................................................................... 47 操作条件的正交实验 .................................................................................................. 48 最佳操作条件下的电脱盐试验 .................................................................................. 49 III 本章小结 ...................................................................................................................... 49 第 6 章 动态电脱盐评价实验 ................................................................................................ 50 动态电脱盐实验装置 .................................................................................................. 50 动态电脱盐评价实验 .................................................................................................. 50 实验条件 .............................................................................................................. 50 实验结果 .............................................................................................................. 51 本章小结 ...................................................................................................................... 52 第 7 章 结论及建议 ................................................................................................................ 53 结论 .............................................................................................................................. 53 建议 .............................................................................................................................. 54 致 谢 ...................................................................................................................................... 55 参考文献 .................................................................................................................................. 56 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 .......................................................................... 59 加工塔河原油电脱盐超标原因分析及操作条件优化研究 1 第 1 章 绪论 原油中 的盐分组成及其危害 原油中 的无机盐 原油除了含 有一定量的 水 分 外，还含有 一定量 的 无机 盐。 由于 原油 中 的 无机 盐 多 数能 溶于水中， 因此 原油 中 的水是溶有 无机 盐的水溶 液， 俗 称为 “ 盐水 溶液 ” ，不同 原油的 “ 盐水 溶液” 的 浓度和 组 成 也 不 一样 [1]。 原油 中 的 无机 盐 主要 包括 盐酸盐、碳酸盐、碳酸 氢 盐 、 硫酸盐等，其中 以 钠、镁和钙 的氯化物为主， 大 约占 90%，其次是 碳酸 氢 盐和碳酸盐，有些原油还含有磷酸盐 和 硝酸盐 等 [2]。 无机盐多数溶解在原油里的水中以乳化液的形态存在，少数以结晶的形式悬浮在原油中。 原油中 的有机盐及杂质 （ 1） 原油中 的有机盐 原油中 的有机盐主要包括常见金属 的环烷酸盐 、 酚盐 和 脂肪酸盐 ，钒和镍 的卟啉类化合物 或 螯合物 ，铜 、 铬 和 钼的 金属络合 物等 [3]。 原油里的有机盐具有 沸点高、热稳定性强、分子量高、与胶质和沥青质的吸附力强等特点，从原油里脱出有机盐难度大，目前的主要方法是 催化加氢 和加脱金属剂。 （ 2） 原油中 的杂质 原油中 的杂质主要包括不溶于水的无机盐，如硫酸钙、碳酸钙等；固体金属氧化物，如三氧化二铁、四氧化三铁 等 ；其它固体物质，如 砂粒、粘土 、硫化铜 、硫化亚铁和二氧化硅等。 由于原油里的杂质大多数属于水润湿性杂质，因此其可以在原油脱水的途中脱除 [4]。 原油 中 的水和盐的危害 在原油开采和运输过程中，原油和地 层水 在外力的作用下共同运动，生成稳定的乳状液。 根据炼油行 业的相关标准可知， 送入 炼油厂 蒸馏装置的原油 的含水率应小于%(ω)， 因为 在蒸馏原油时， 石油烃 的 汽化热 是相同质量水的 汽化热 的 1/8，如果原油的含水率高，将消耗更多的能量。 同时，如果原油的含水率高，更易引起盐酸盐的水解，生成盐酸溶液，腐蚀加工装置。 在加热原油时，水分挥发，盐类从 水中沉定出来 ， 堵塞加热炉 和 换热器 的管道，导西南石油大学硕士研究生学位论文 2 致装置传热效率降低，影响装置的正常运行，降低油品的质量，缩短装置的使用时间 [5]。 国内外原油电脱盐 技术 概况 目前，原油脱盐和脱水 有 多 种 方法，如：过滤法、沉降法、 电脱盐法、 微波 法和超声波 法等 [6]，但是 ，原油 电脱盐技术仍是 目前 国内外 主要 采用的 方法。 这是 由于原油 电脱盐技术具有 脱 盐脱水 效果好 、 成本低 和 设备简单等 特 点，适合 大规模 工业化应用。 原油 电脱盐技术是利用破乳剂 和 电场力的 协 同作用 来 实现原油乳 化 液的破乳脱盐脱水 的，在 电场 力作 用下 ， 原油中的水滴受到偶极 力 作用 而发生偶极聚 集 ， 受到 震荡作用 力 而发生震荡聚 集 ，从而 促进 油水 的 分 离。 与此 同时，向 原油 中加入破乳剂， 因为 破乳剂的 表面活性高于乳 化 液中 原 成膜物质的 表 面活性， 所以 破乳剂在油水界面上 可以 吸附或置换原来的 界 面活性物质， 促 使界面膜 破裂 ，释放 出 膜内包裹的 水滴 ， 加速 水滴间的聚 集 [7]。 国内外原油电脱盐设备研究现状 （ 1） 原油电脱盐罐 电脱盐罐的内部 构 造 和 外形 随着 原油电脱盐技术的发展而得到改进，主要由罐体 、原油收集器、原油分配器、 反冲洗设备 和 含盐污水排放设备等 部分 组成 [8]。 通常，不同类型的 电脱盐罐的 处理 能力 如下 ：球形 电脱盐 罐 10 3 m3/h、 立式 电脱盐 罐 10 3 m3/h和卧式 电脱盐 罐 10 3 m3/h。 其中 球形罐 容 积大， 操作 压力 低 ，一般在 ~之间 ，生产 效 率高，但 是其设备 耗 材 量大， 设备 费用 高 ，安装复杂， 不能 建 在 蒸馏系统周围 [9]。 立式罐处理 能力最低 ， 操作难度大 ， 原油很 难 分配均匀。 卧 式 罐 的 直径 小 ， 增加 设备长度可以 提高 生产能力 ，生产 效 率高， 没有 球形罐 和 立式 罐 的 不足 ，可 以建在 原油蒸馏 系统周围 ， 因此 目前 在国内外得到广泛应用。 （ 2） 供电电源种类 最早 交流电 源被作为原油电脱盐设备的供电电源 ， 但随着原油品质的劣质化，使用交流电源不能使原油电脱盐后合格 ，存在电耗 高、生产 效率低 等缺点，交流电源 逐渐被淘汰。 因为 直流电场 对 汽油、柴油等非电导性油类 的处理效果好，能使 极小 水 滴 聚结 ，所以，结合两种电源的优点，研发出 交直流电 源 供电 系统，国 内外实践证明，其电脱盐效率高。 随着 原油电脱盐技术的发展，不断开发出新型 供电电源，如：高频电源 和脉冲电源，在国外，高频电脱盐技术和脉冲电脱盐技术已工业化运用，脱盐脱水效果好 ，但在国内 ， 目前 还处于实验室试验阶段 [10]。 （ 3） 原油电脱盐电极 电脱盐罐内的电极 有多种类型 ， 通过 对电脱盐罐内的电极进行合理设计和 布置，可以 有效的利用电脱盐罐里的空间。 一般常用的电极主要包括三类： 鼠笼式电极 、水平式电极和垂直式电极。 加工塔河原油电脱盐超标原因分析及操作条件优化研究 3 鼠笼式电极的外形像一个 鼠笼，其相邻两层电极 板之间的 距 离 从底部到顶 部渐渐减小 ，当电极 板接通电源 后，相邻两层 电极 板 之间 就 形成 电场强度分布 不均匀的 环形电场 [11]。 电场强度随电极 板 间距的减小而增大， 鼠笼式电极底部间距最大，电场强度最小，顶部间距最小，电场强度最大。 垂直 式电极是 在 电脱盐罐内垂直布置 电极板，根据 需要设计电极 板间距和位置。 通常是以直流电源作为垂直 式电极 板的供电系统，在两块电极板之间形成直流电场，因为相邻两 电极板分别为 负 极和正极，所以 在 电极板端部就会生成交流电场，垂直 式电极 整体就存在 交 直流双重电场 结构 [12]。 水平式电极有两种形式， 三层电极板 和两层电极板。 三层电极板，上下层接地 ， 中间 层 接 电 源。 两层电 极板 ， 下层 接 电 源， 上层接地。 水平式电极电脱盐罐只 在 电极板之间存在电场，存在 电场 的 区 域 占整个罐的 体积的 30%左右，原油在电场中的 停留时间较短 [13]。 （ 4） 其他辅助设备 除了上面的设备外，电脱盐设备一般还包含一些辅助设备，如：油水混合器 、 油水界面控制仪、 倒槽式进油分配 设备、 旋转采样器和防爆低液位开关 等。 电脱盐罐油水界面一般使 用差压法 和内筒法进行测量，后来开发出射频导纳界位仪并得到应用。 油水混合器 主要 使用 静态混合器 和 球面混合阀， 使 用混合阀来调节 所需的 混合强度 [14]。 国内外原油电脱盐技术研究现状 （ 1） 交流电脱盐技术 交流电脱盐 技术 的关键是选择交流电源作为电脱盐 装置 的供电电源， 装置 主要由 交流电源、卧式电脱盐罐体、水平式电极、 混合设施和 界面测量仪 等 部分组成。 变压器 供电 电压有 5个 挡 位 ， 电场强度 的强弱 可 以 调 节， 界面测量仪 通常采用内浮筒界位仪，混合设施一般选 用 静态混合器 和 球面混合阀。 该技术在 1970年以前 ,在国内已成熟 应 用，国内可以自主制造交流电脱盐设备。 但是，该技术 对油品质量较差 的原油 的处理效果不好 ，且电耗高， 在 1970年之后，交 直流电脱盐 技术 逐渐 取代 了该 技术 [15]。 （ 2） 交 直流电脱盐技术 交 直流电脱盐 技术 是 依据 交流电脱盐 技术 ， 我国 自 主研 发并 得到 成功 应用 的 技术 ，该技术选 用 直流电源 作为其供电电源 ， 供电系统 主要 包括 防爆整流器 、 防爆高阻抗变压器和控制盘 等部分。 该技术安装 有交直流电压转换开关，当整流 器不能正常工作 时， 可以 将 直 流电压 转换为 交流 电压输出使用。 该技术使用的电极板是垂直 式电极 板 ， 这 是 交直流电脱盐 技术 的 核心 ， 垂直 式电极 板的 特点是 在电 极板 中 上 部 形成 直流电场， 在电极板 底 部 生 成交流电场 [16]。 该技术的。