精馏装置电脱盐系统改造优化

2023-10-11 22:15

某石化公司常减压装置加工辽河原油，同时调配大庆原油、海上原油和部分国外油品。辽河重质原油比重高、粘度大、易乳化、含水量和固体杂质含量高。国外一些油品酸价高，金属含量高，相对劣质。由于各种原油调和加工的复杂性，导致电脱盐系统运行不稳定，脱盐罐内油水乳化严重，设备大电流运行。海水淡化后的含水量一般在0.8%左右，海水淡化后的含盐量大多在5～12mg/l之间。海水淡化后各项指标不合格，电淡化排水呈黑色，排水含油严重，对原油加工设备及下游生产设备造成严重腐蚀。不合格产品等生产隐患严重影响整个炼油厂的长期平稳运行。

1 影响海水淡化脱水效果的因素

原油电脱盐是在一定条件下将乳状液破乳，然后通过沉降分离进行脱盐、脱水的过程。影响电海水淡化设备运行效率的主要因素有温度、电场、停留时间、破乳剂、注水量等。

1.1 温度

提高脱盐温度，降低原油粘度，减少水滴的阻力，有利于水滴的运动。温度升高还降低了油水界面张力，水滴受热膨胀，削弱乳化膜，有利于破乳聚结。因此，适当提高温度有利于破乳。但如果工作温度过高，电淡化器的工作电流会增大，甚至引起短路。同时，原油中的污水容易发生汽化，难以从原油中除去，形成乳化，脱盐后的原油含水量超标。

1.2破乳剂

破乳剂通过破坏原油乳状液中的油水膜来实现破乳。破乳剂选择不当，会造成原油乳化严重，乳化层厚度增加，油水层厚度增加，油水分离不良，达不到脱盐效果；还容易增大变压器的电流，增加功耗，缩短变压器的使用寿命，损坏电极棒。很容易出现故障，对设备的平稳运行造成危害。

1.3 电场

当原油乳状液通过高压电场时，水滴形成感应电荷，带电的水滴相互碰撞，聚集成大水滴。水滴直径越大，原油与水的相对密度差越大，沉降速度越快。

1.4 原油在电场中的停留时间

原油在高压电场作用下破乳脱水后具有自身的导电性。在电场中停留时间过长会增加设备的功耗。应尽快离开电场。但停留时间过短，油水分离效果会变差。

1.5注水量

向原油中注入一定量的洗涤水。通常注水量应为原油加工量的5%左右。目的是增加水滴的密度，使它们更容易聚结，并溶解和去除悬浮在油中的盐。原油注采新鲜水最好是软化水，其次是酸反提水和纯化水。 pH值应控制在6.5～7.5之间，含盐量应小于50PPm。注水温度越接近原油温度，油水越容易充分混合，不易发生乳化。

1.6 混合强度

油水混合强度增强，注入的洗水能与原油充分接触，达到脱盐、脱水的目的。当混合强度超过临界值时，水滴变小，水滴和油滴形成强烈的乳化状态。变压器的工作电流增大，不利于油水分离。因此，必须控制混合压差，以保证最佳的混合强度。

1.7 工作压力

当电脱盐罐内的工作压力低于或接近工作温度下水的饱和蒸气压时，原油中的水分很容易汽化，对脱盐系统造成扰动，难以进行脱盐。将原油中的水分去除，脱盐后的原油中水分含量会超标。

2 装置技术改造及工艺优化

通过对装置电海水淡化系统当前运行状况进行全面、系统的分析，对设备、技术、工艺运行条件等进行改造和优化，取得了良好的效果。

2.1优化换热网络流程

原油改为两条并联换热路径，然后合为一条路径进入电脱盐罐。为了防止混合过程中局部汽化或乳化，尽量降低两路热交换后原油的温度，以保证两路原油进行交换。加热后温差不大于5℃。装置电除盐前最佳换热温度控制在128~138℃。同时，优化注水换热过程，控制水温不低于123℃。

2.2 采用多点破乳

该装置采用新型油溶破乳剂，采用多点喷射破乳技术。在原油进入装置之前已注入破乳剂。通过管道和换热器，使原油与破乳剂充分接触，充分发挥油溶破乳剂的作用。乳液的性能强化了破乳和脱水过程。

2.3完善进油管及油箱反冲洗系统

重新设计脱盐罐进油分配管，使其加粗、加长，并将进油分配管和分配罐的位置抬高，使罐内原油分布均匀，充分利用整个罐体。由于被处理的原油含有大量的泥沙和固体沉积物，因此需要定期对海水淡化罐进行反冲洗。因此，将原水箱上的排水口加大，设计成漏斗状，以利于泥沙的排出。

2.4罐内油水界面液位控制

通常一、二级脱盐罐油水界面高度控制在距罐底1250~1350mm，即下部四个观察窗全部注满清水，第五个观察窗内充满油和水，上部四个观察窗保持满油。最小观察窗距罐底500mm，保证有效观察罐内油水界面的实际高度和排水含油情况。当DCS显示油水界面突变，显示值在短时间内连续波动，但变压器的运行电流没有明显上升趋势时，仪表测量值显示可能不准确，即可以使用窗口中的实际指示。

3 电力海水淡化运行数据分析

所选电淡化系统连续五个月的运行数据如下：

从上表可以看出，经过技术改造和精心操作，电除盐运行效果良好，平均含盐量和含水量均达到了良好水平。

4 电海水淡化系统经济计算

4.1 节电经济效益

该装置目前有6个电动海水淡化池，电流减少约200A。年处理小时数按8000小时计算，每千瓦时电价0.50元。因此，节省电费的效益为：200×380×6÷1000×8000×0.50=182万元。

4.2 使用破乳剂的经济效益

按1万元/吨使用UD-10破乳剂，年消耗破乳剂124吨，即每年124万元；现在使用SXF-36破乳剂，每吨47500元，注入量15ppm，按加工420万吨原油计算，15×10-6×420×104×4.75=299万元。因此，加工成本比过去增加了2.99-124=175万元。

4.3增强脱水经济效益

以处理能力250万吨的常真空装置为例，蒸发1%的水分需要7900J/h，1吨油=1000万大卡，10000大卡=41860J，价格1吨油大约相当于3000元。因此，按常减压加工原油420万吨，年加工800小时计算，蒸发1%水分后的成本为：7900÷41860÷1000×8000×3000÷250×420 =761万元。

以前脱水后的平均含水量为0.71%。破乳剂注入量15ppm的原油破乳后平均含水量可达0.28%，下降0.43%。因此，加强脱水的经济效益为：761×0.43=327万元。

技改总投资200万元，设备折旧7.14%/年，年折旧费14.28万元。上述计算表明，本次技术改造后，常减压装置年经济效益为：182-175+327-14.28=319.72万元/年。