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1、原油脱盐及脱金属工艺进展1.原油常减压蒸馏是炼油厂的一次加工装置，而电脱盐又是常减压蒸馏的第一道 工序。当今的原油电脱盐已不仅仅是一种单纯的防腐手段，伴随着脱盐、脱水、脱金属 技术的日趋成熟，已成为下游装置提供优质原料必不可少的原油预处理工艺，是炼油厂降低 能耗、减轻设备结垢和腐蚀、防止催化剂中毒、减少催化剂消耗的重要工艺过程。随着近年 来二次加工技术的发展，对原油脱盐后含盐量也提出了更具体的要求：若以防腐为目的，脱 盐后原油含盐量需不大于5mg/L；若为了保护二次加工过程的催化剂，则要求深度脱盐，脱 盐后原油含盐量不大干 3mgL。目前，随着原油的重质化和劣质化，原油电脱盐不达标是炼油厂电脱
2、盐中普遍 存在的问题，同时原油的深度加工也对后原油含盐提出了严格的指标要求，解决原油 的脱盐问题是国内外炼油厂的生产急需。原油脱盐深度的提高，对电脱盐的工艺操作条件、电脱盐设备以及生产管理都 提出了更高的要求。本文中通过对中国石化炼油企业电脱盐设施运行状况的调查及对生 产数据的整理和分析，对影响原油电脱盐效果的破乳剂类型、破乳剂和洗涤水的注人量、混 合强度、脱盐温度等工艺操作条件进行了探讨，对当前生产操作中存在的问题进行了分析， 并相应提出了一些对策，希望能够对炼油企业的科研、设计、生产和管理等有所借鉴和帮 助。原油中的盐溶解于所含的水中，所以脱盐和脱水是同时进行的。由于含水的原 油是一种比较
3、稳定的油包水型的乳状液，因此脱盐脱水过程的实质就是破坏这种乳化 状态，使水滴凝聚，达到油水分离的目的。现代脱盐脱水技术均采用物理凝聚与分离相结合 的方法，施加高压静电场、添加破乳剂、加热和注水，以达到高效脱净原油中的水和可溶性 盐的目的。电脱盐过程能够脱除的是水溶性的碱土金属盐类，对于油溶性的有机盐类，则要 应用近年来开发的原油脱金属技术。在开采石油过程中，往往采用注水的措施来保持油层的压力，故采出的石油都 含有不等量的水，而这些水都溶解有金属盐类。近年来，随着各油田对原油的深度开 采，原油的性1质日益恶化，世界总采油量的 60%-70%的原油需要脱水，油田脱盐脱水并不能将它们脱净。金属在原油
4、中的存在形态主要有两类：一是油溶性的有机金属化合物或有机盐 类，它们以溶解状态存在于原油中；另一部分是水溶性的碱土金属盐类，它们除极少 数以悬浮结晶状态存在于油中外，主要溶解在水中并以乳化液的形态存在于原油中。因此原 油脱盐和脱水是分不开的。原油脱盐是原油加工的预处理过程，是加工的第一道工序，它对 原油加工全过程和产品性能具有重要的影响。因为原油中的MgCl和CaCl、NaCl在水和热的作用下会水解成HCl,从常减压 装置塔 22顶等部位遇到冷凝水相吸湿,从而对塔顶馏出系统等的换热冷凝设备低温露点 腐蚀。另外这些盐类能在换热器和加热炉管内壁结垢,易造成盐堵,影响传热效果。 原油中所含的盐类经蒸
5、馏后主要进入渣油中,存在于渣油和重馏分中盐类二次 加工影响很大,如对石油焦、燃料油等石油产品的质量会产生影响。据有关资料介绍,碱土金属或碱金属,如钠、钙、镁等的无机盐都能使催化剂 表面酸性降低,活性下降。同时由于钠和钒在催化剂表面易生成溶点低的氧化共熔物, 如偏钒酸和钒酸钠，熔点分别为630?和668?，这此共熔物具有接受Na+的能力，从而生成NaO。累积的2结果，不仅覆盖催化剂表面使活性中心减少，而且松动了催化剂担体结构，使 热稳定性下降。此外，原油中所含水分的蒸发要消耗能量，所以原油脱盐也是炼厂降耗节能的 一项措施，目前，原油脱盐已不仅仅是一种单纯的防腐手段，现已成为下游装置提供优质 原料
6、不可缺少的原油预处理装置。沉降法原油脱盐脱水是根据油水密度的差异将油水进行分离的一种方法。此法 多用于原油罐区,是将采出的高含水原油放入罐中静置,原油乳状液中的水依靠重力沉降 下来,达到油水分离。沉降法脱盐脱水,一般分为两步,分别称为一次脱水和二次脱水。一次 脱水即大罐脱水,原油储罐满罐后,静置一段时间,原油中所含水分逐渐沉降到油罐底部后,打 开脱水阀,将罐底明水排入含油污水回收系统。二次脱水是使一次脱水后的含油污水进入一 个低位的油水2 分离器,进行再次沉降分离,必要时还可在油水进入分离器以前加入破乳剂以促 进油水分离。 电脱盐工艺是利用电场快速分离油水的方法。它适用于大部分轻质 原油的脱盐
7、脱水。但对于密度相对较大的原油,它表现出脱盐效率不稳,脱后原油盐含量时高时低, 脱后原油盐、2 水含量合格率低，同时每吨原油脱盐能耗达2.16M J以上。电脱盐工艺是当今炼油厂普遍采用的脱盐脱水方法。 根据原油性质及加工后 原油含盐含水量的要求, 有一级、二级、三级电脱盐装置。电脱盐装置中有直流、交 流、交直流3 种类型。交直流电场对原油进行脱盐脱水具有脱盐效率高、耗能低、 适应性强、操作简便等特点。一般认为, 直流电场比交流电场具有更高的脱盐率, 而交直流电场兼二 者之长而有之,所以交直流电场具有更好的脱盐脱水效果。国内电脱盐装置的脱盐 温度一般在100130?,国外推荐的重质原油脱盐温度为
8、126149?,不超过 163?。美国Mobil公司推荐的原油脱盐温度为107149?。对于注水与脱盐率的关 系, 有学者通过研究得出: 注水量增加, 脱盐率上升; 注水含盐高, 脱盐率降低; 脱后含水高, 脱盐率低1。我国于20世纪60年代开始研究和应用原油电脱盐技术，经过十几年的摸索， 初步掌握了这方面的技术。80年代中，为满足重油加工装置对原料重金属含量的要求， 以及加工越来越重的原油，我国引进了 PETROLITE公司和HOWE-BAKER公司的电脱盐技 术。并在以前研究的基础上开发了高效交流电电脱盐技术，有了我国自己的成套电脱盐设备， 并达到了国际先进水平。 80年代末至90年代初，
9、又开发了以交直流电电脱盐为代表的新一 代电脱盐技术和成套设备，进一步提高了脱盐脱水效率，降低了能耗。中石化总公司对电脱盐有明确的指标：脱后含盐3mg/L,脱后原油含水率3% ；污水含油率200口g/g。根据中石化系统2001年对41套常减压电脱盐的调查：交流电脱盐装置15 套，占使用比例的37%；交直流电脱盐装置23套，占56%；高速电脱盐装置2套， 占5%；鼠笼式高效电脱盐装置1套，占2%。1）交流电脱盐技术：一般采用水平电极板，电脱盐罐内设两层或三层电极 板。上层极板（两层极板）或中层极板（三层极板）送电。对于三层极板，上层极板与中 层极板构成强电场区域，中层极板与下层极板构成弱电场区域。
10、使用比例约占总电脱盐设施的37%，典型装置：茂名石化分公司I、II套蒸馏装置，长岭石化分公司1号蒸馏 装置等3 。32）交直流电脱盐技术：一般为垂直电极板，电场区域由交流弱电场、直流弱 电场、直流强电场组成。使用比例约占总电脱盐设施的56%，典型装置：茂名石化分公司？、IV套蒸13馏装置，高桥石化分公司1号蒸馏装置等。3）鼠笼式高效电脱盐技求：一般为交流式，电极板采用轴向鼠笼结构，由弱 电场、过渡电场、强电场分段组成。原油依次通过三段电场，分段脱盐、脱水，可增加 原油在电场中的停留时问，罐体内有效空间利用率可提高50%80%。使用比例约占总电脱盐设施的5，3典型装置：江汉油田 1套蒸馏装置。4
11、）双电场高速电脱盐技术在电脱盐罐内有三层极板，中间层或三层极板均通 电，油水混合后通过特殊的分配器分成两路直接导入两个电场之问。其特点是占地面积 小、设备紧凑，但对中、重质原油的适应性稍差。使用比例约占总电脱盐设施的2，典型装 置：镇海炼化3?套蒸馏装置、齐鲁石化分公司3号蒸馏装置等。4 5）平流卧式电脱盐（洛阳SHE高效电脱盐）专利号9321613.6 中石化洛阳工程公司开发了一种石油水平流动式电脱盐，其卧式罐体下方还设 有一个水包。罐内设有三段呈放射状鼠笼式电极板。 原油有水平方式进入罐中，经过原油分配器，依次通过三个不同强度的电场（弱电场区、 过渡电场区和强电场区），分段脱水、下沉水滴沿
12、原油流动方向呈90度，使 水滴沿水平抛物轨迹下沉，解决了老式脱盐罐存在的上升油流对下沉水滴的阻滞作 用，从而缩短了水滴沉降时间，并且由于进罐原油始终在电场的作用下，也提高了电场对原油的作用时 间。注水、注破乳剂均在混合部位进行，脱除水收集在罐下方水包中，能迅速将脱下水排 出，原油则经过原油集合器排出。该技术可用于快速脱水，但耗电量大，为交直流电盐的二倍。为0.3kWh/1。国内典型装置为江汉油田I蒸馏装置。过滤法脱盐脱水技术是利用过滤破乳的手段取代电脱盐工艺中的高压电场破 乳。它的基本原理是:选择有强亲水极性和一定亲油极性、外型粗糙、具有比表面积大的 多孔结构、粒度适中、并有足够强度的滤料,制
13、成过滤器。当油包水型的乳化原油进入过滤 器时,在滤料吸附力和液流推力作用下,经历吸附、碰撞、润湿、过滤等物理过程, 乳化液中的油包水膜被破坏,其中的水被截留下来、并相互接触聚结,逐步由膜变成 水滴;当水滴大到一定程度后即脱离滤料向下运动,落到下层滤料上,并再次经历吸 附、碰撞、润湿、过滤等过程;只要滤料层的高度足够,愈到后来,原油中残留的乳 化水粒愈少;当液体离开过滤柱时,原来呈乳化粒子4分散在油中的水绝大部分已聚结成直径相当大的水珠,因油水密度不同在沉降 器中与原油分离开来。过滤脱盐一般与电脱盐工艺配套合用,对于密度相对较大的原油,可使 脱后原油盐含量不大于3mg/L,以满足重油催化裂化催化
14、剂对进料油中钠离子的 要求。表1过滤法脱盐工艺与石油电脱盐工艺指标对比 工艺指标电脱盐（二级送电、三级沉过滤脱盐（一级过滤、一级送电、三级 降）沉降）脱后含盐/mg?L-l 5.11 2.17脱后含水/% 0.30 0.15脱盐温度/? 105130 96130注水量/% 4.06.0 1.53.0破乳剂量/ug?g 2530 1520排水带油/ug?g 3080 30电耗/kW h-1 0.61 0.20过滤法原油脱盐技术具有明显的节电、节水、和节约破乳剂的效果原油脱盐脱水的声化学法是将声波能量辐射到加入了少量破乳剂的原油乳状液 中,使之产生一系列超声效应,如搅拌、聚结、空化、温热、负压等。
15、从而达到破坏 油水（油包水或水包油）相界面膜,起到破乳脱盐脱水的作用。由于超声波在油和水 中均具有较好的传导性,故这种方法使用于各种类型的乳状液,对于 3 次采油采出的 水包油型乳化原油、污水回收油、老化油等,由于其化学成分及乳状结构的复杂性,难以用常规方法破乳脱盐脱水, 声化学法可用于此类油的脱盐脱水,且具有较好的结果。声化学法可以提高原油破 乳脱水率;超声与破乳剂具有良好的协同作用,可降低破乳剂用量 35% 以上;声化学 法可以在室温条件下破乳脱水;具有显著的降粘作用,且长时间放置后粘度不恢复。 孙宝江6等对乳化原油的超声波脱水进行了研究,从理论上分析了油中的水滴粒子 在超声波辐射下的位移效应,给出了超声波分离油水的理论根据,并通过实验证实了 超声波分离乳化原油中油和水的可行性,得出了超声波破乳脱水的声学参数。此法是对原油乳状液和破乳剂进行磁处理,然后再进行脱盐脱水。磁处理原油 脱盐脱水5 的原理还未见报道。根据试验,原油乳状液、破乳剂等,经磁处理后其性质都会 发生不同程度的变化,主要表现为原油油层水的表面张力减小,原油及其乳状液的粘度下降, 破乳剂部分分78子团被拆散,提高了其破乳功效。赵建兴等对磁处理原油的脱水技术进 行了试验研究,得出:脱水工艺应用磁处理原油脱水技
