【正文】 ， 中間 層 接 電 源 。電脫鹽罐油水界面一般使 用差壓法 和內(nèi)筒法進(jìn)行測(cè)量，后來(lái)開(kāi)發(fā)出射頻導(dǎo)納界位儀并得到應(yīng)用。 該技術(shù)在 1970年以前 ,在國(guó)內(nèi)已成熟 應(yīng) 用，國(guó)內(nèi)可以自主制造交流電脫鹽設(shè)備 。 該技術(shù)使用的電極板是垂直 式電極 板 ， 這 是 交直流電脫鹽 技術(shù) 的 核心 ， 垂直 式電極 板的 特點(diǎn)是 在電 極板 中 上 部 形成 直流電場(chǎng)， 在電極板 底 部 生 成交流電場(chǎng) [16]。但是，該技術(shù) 的 缺點(diǎn) 是整流設(shè)備 易出故障 、結(jié)構(gòu)復(fù)雜 。另一種方法是加稀釋劑。例如美國(guó)某煉油廠曾對(duì)密度為 行脫鹽，采用兩個(gè)φ 3660 27400cm的電脫鹽罐串聯(lián)操作，處理能力 ，溫度 135℃，脫后 原油鹽含量一般為 ~。 （ 4） 高速電脫鹽技術(shù) 由于 各 煉油廠的 不斷發(fā) 展壯大，以前的電脫鹽裝置 已 不能滿(mǎn)足 現(xiàn)在的需要，如果安裝新的電脫鹽裝置，煉油廠又沒(méi)有足夠的空地， 于是 想出了通過(guò)改進(jìn)電脫鹽罐的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而提高其處理 效率的方法，即高速電脫鹽 技術(shù)。與國(guó)外技術(shù)相比，國(guó)內(nèi)高速電脫鹽 技術(shù)具有 脫鹽效果好和 適應(yīng)性 廣等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利 [19]。 超聲波 是利用其 機(jī)械振動(dòng)作用對(duì)原油 乳化液進(jìn)行 破乳， 機(jī)械振動(dòng)促進(jìn)水滴的 聚 集，在含有微小水滴的原油中加入超聲波，超聲波促使微小水滴和原油一起上下振動(dòng)。該技術(shù) 于 2020 年 在齊魯分公司完成中試實(shí)驗(yàn) ， 之后在勝利油田現(xiàn)場(chǎng)使用，在不添加 破乳劑的情況下， 脫水脫鹽效果好。 （ 6） 原油脈沖電脫鹽技術(shù) 原油脈沖電脫鹽 技術(shù) 的關(guān)鍵是其電脫鹽供電電壓采用 脈沖電壓 ，由于脈沖電壓 產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度 是普通交、直流 電壓的 9~25 倍，因此使用脈沖電壓 取代 普通 電壓，電脫鹽的 處理效果便會(huì)提 高 [23]。目前，該技術(shù)未能得到大規(guī)模應(yīng)用，主要原因是由于利 用 脈沖電源進(jìn)行脫鹽成本高，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是進(jìn)一步研 發(fā)大功率的脈沖電源，降低 其處理 成本。朱岳麟等人 [26]自主研發(fā)了一套高頻電脫鹽流態(tài)工藝實(shí)驗(yàn)裝置，之后申請(qǐng)了發(fā)明專(zhuān)利，并使用該裝置，分析 了 頻率、溫度和 電場(chǎng) 強(qiáng)度等因素對(duì)電脫鹽效果的影響。 國(guó)內(nèi)外原油脫金屬劑的研究現(xiàn)狀 原油中所含痕量金屬 元素 （ Ni、 V、 Ca、 Cu、 Fe、 Na 等）化合物和硫、氮、氧等非烴雜質(zhì)對(duì)原油深加工及產(chǎn)品質(zhì)量有著不同程度的影響。原油中金屬雜質(zhì)主要以卟啉 金屬（鎳、釩 卟啉等）及非卟啉化合物（如羧酸鹽、膠體礦物等）存在 。 原油中 鈣、鎂、鐵、銅、鎳、釩等離子的存在，不但會(huì)增加設(shè)備腐蝕，降低油品穩(wěn)定性，而且重要的是會(huì)使催化裂化的催化劑中毒，導(dǎo)致催化劑失效，活性降低，還將嚴(yán)重影響催化裂化的分布，使輕質(zhì)油收率降低，干氣和催化劑上積炭增加，使裂化劑的壽命縮短，增加催化劑的使用量，降低催化劑效率，嚴(yán)重影響催化裂化裝置的運(yùn)行，使裝置開(kāi)工周期縮短，這在很大程度上降低了催化裂化的經(jīng)濟(jì)效益。故不會(huì)對(duì)后 面 加工造成影響，由上可以看出脫 金屬 劑與破乳劑的作用機(jī)理是不一樣的。酸系列主要是國(guó)外 Chevron 公司 80 年代開(kāi)發(fā)的有機(jī)酸及其鹽類(lèi)。鐵、鈣在石油及其餾分油中既以懸浮無(wú)機(jī)物形式存在，又以油溶性的環(huán)烷酸鹽和絡(luò)合物形式存在。 國(guó)內(nèi)外原油破乳劑的研究現(xiàn)狀 國(guó)外早在 19世紀(jì) 20年代就開(kāi)始研究破乳劑，技術(shù)成熟， 而 國(guó) 內(nèi)破乳劑的研發(fā)應(yīng)用起步很 晚 ， 19世紀(jì) 60年代才開(kāi)始，之前的破乳劑大多數(shù)依靠國(guó)外市場(chǎng)。從 1914年 [28]美國(guó) 使用%(ω)的硫酸亞鐵 溶液 對(duì) 原油乳化液 進(jìn)行 破乳 起， 已經(jīng) 有 90多年的 時(shí)間 。按其分子結(jié)構(gòu)來(lái)講，應(yīng) 用最多的 是不同起始劑的環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙 烷嵌段共聚物 類(lèi)破乳劑 [31]，主要有以下幾類(lèi) : （ 1） SP類(lèi) 型 的 破 乳劑 SP類(lèi) 型 的 破乳劑 是以 脂肪醇 為起始劑 ， 合成的環(huán)氧丙烷環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷三嵌段聚醚，外觀呈淡黃色液體 ， 屬于水溶性破乳劑， HLB值在 10左右。 （ 2） AP類(lèi) 型 的 破乳劑 AP類(lèi) 型 的 破乳劑 是以 多乙烯多胺 為 起始劑 ，合 成的環(huán)氧丙烷環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷三嵌段聚醚，具有 多支鏈 結(jié)構(gòu)，對(duì)石蠟基原油的適應(yīng)性較好，且效果比 SP類(lèi) 型 的 破乳 劑更好，破乳溫度更低、破乳速度更快。 （ 3） AE類(lèi) 型 的 破乳劑 AE類(lèi) 型 的 破乳劑 的分子結(jié)構(gòu)與 AP類(lèi) 型 的 破乳劑 的分子結(jié)構(gòu)大體相同 ， 不同 之處 是 AE類(lèi)型的破乳劑是二嵌段 聚 醚， AP類(lèi) 型 的 破乳劑 是三嵌段 聚 醚， AE類(lèi) 型 的 破乳劑 的分子量更小， 支鏈 更 短 。 AR類(lèi) 型 的 破乳劑的分子量不高，對(duì)含水率高、凝固 點(diǎn)高的原油的破乳效果好， 能快速的溶解、擴(kuò)散，加快水滴的聚集 。 如：將脫水速度快但脫出水渾濁的破乳劑與脫水速度慢但脫出水清澈的破乳劑進(jìn)行復(fù)配，一般情況下，可以 得到較 好的 效 果 [36]。如果原油中的硫含量高，在加工原油時(shí)會(huì)生成 H2S 氣體， H2S氣體會(huì)增強(qiáng) HCl氣體的腐蝕性，從而進(jìn)一步加劇煉油 裝置的腐蝕 [37]。 原油進(jìn)行 良好 的 電 脫鹽 預(yù)處理之后 ，可 以 消除 或 減輕 加熱爐 和 換熱器等 裝置 的結(jié)垢 現(xiàn)象，從而提高傳熱效率，降低生產(chǎn)成本 。 另 外， 原油含水 率 高 將 增大 塔 和 冷凝器 的 熱 負(fù)荷，冷卻水 用 量也 相應(yīng)變 大 ，浪費(fèi)能源，影響環(huán)保。通過(guò) 原油 電脫鹽 預(yù)處理 ， 可以將 原油中 的大部分 金屬元素 （ Ca、 Na、 Fe 和 Mg等）脫出 ，這些金屬元素會(huì) 影響 催化劑 的性能。 常見(jiàn)的 電場(chǎng)力有三種 類(lèi)型 ：電泳力 、 介電泳力 和 偶極力 [41]， 作用效果 如 圖 11 所示。 原油 破乳劑是一種與原油乳化劑 性質(zhì) 相反的 界 面活性劑， 添加 后 便可以 破壞 或 削弱油水界面膜， 在電 場(chǎng) 力 的作用下， 促 使含鹽的 小 水滴聚 集 成大水滴。 在電場(chǎng) 力的 作用下，原油 乳狀液 中的小水滴聚 集 成較大 的 水滴，水滴 在 原油 乳狀液中 被 極化 、振蕩和變形 ，相鄰 水 滴間 所受 的聚 集 力 如下 ： 422 )/(6 DddqEf ? （ 12） 式中 f —— 相鄰 水 滴間 所受的 聚 集 力， N； E —— 電場(chǎng)強(qiáng)度， V/cm； D —— 相鄰 水 滴 之間的 距 離 ， cm； q —— 原 油 介電常數(shù)； 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 12 d —— 水 滴 的 直徑， cm。 研究意義 隨著 中石化 西北局 塔河 原油采出程度的提高 ，塔河 原油 的 瀝青質(zhì) 和 膠質(zhì) 含量 在逐漸變大 。 隨著三次 采油技術(shù)的使用 ，塔河 原油 的 組 分 變得 十分 復(fù)雜， 進(jìn)一步提高了塔河 原油乳 化 液 的 穩(wěn)定 性，塔河 原油的含水 量 逐 漸增大 ， 塔河 原油的 脫鹽 脫水變 得十分 困難， 所以 要求不斷深入 的 研究影響 塔河 原油乳 化 液穩(wěn)定性的因素 和塔河原油 破乳的機(jī)理， 研 發(fā)效率較高 的破乳劑產(chǎn)品。通常塔河 原油中含有 水分和鹽類(lèi)，如氯化鈉 、 氯化鎂和氯化鈣 等 ，這些 物質(zhì)對(duì)塔河 原油的加工生產(chǎn)過(guò)程 影響較大 。 烏魯木齊 石化 煉油廠摻煉 塔河原油的電脫鹽裝置 ，三級(jí)電 脫 鹽 后 ，原油含 鹽 量 在10mg/L 左右 。 通過(guò)對(duì)破乳劑 種類(lèi) 的 篩選 和電脫鹽 工藝參數(shù)的 優(yōu)化 ，不 。可見(jiàn)，目前烏魯木齊 石化 煉油廠 電脫鹽效果 很 不理想， 嚴(yán)重 影響后續(xù)裝置的 高效、安全、 長(zhǎng)周期運(yùn)行。 目前， 塔河原油 進(jìn)廠量在 600000t/a 左右，除一套 400000t/a純塔河原 油加工 裝置外，烏魯木齊 石化 煉油廠其它裝置仍 要摻煉 一 部分塔河原油 。 與此 同時(shí)，塔河原油的密度大，水 與原 油 的 密度差小，水滴不能在分散 體 系中 較快 地 沉降 分離 。 一部分采油化學(xué)劑能和原油儲(chǔ)層發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)生成的物質(zhì)以 可溶性 或不溶性 物質(zhì)進(jìn)入 到原油中。但是，電場(chǎng)強(qiáng)度也 不是 越大越 好， 如果 電場(chǎng)強(qiáng)度 太高 ， 那么很容易 產(chǎn)生電分散現(xiàn)象，使一個(gè) 較 大 的 水滴分裂成 幾 個(gè) 較 小 的 水滴。 因?yàn)?水滴的沉降 分離 速度與水滴 的 直徑的 二次 方成正 相關(guān)關(guān)系， 所以增大水滴 的 直徑可以 迅速使水 滴從原油中分離出來(lái) 。 從 式 （ 11） 可 以看出 ，要 想 增大 水滴的 沉降速度， 應(yīng)采取三個(gè)方面的措 施：一是要 增大水滴 的 直徑 ，二是要 降低 原 油 的運(yùn)動(dòng)粘 度， 三是要增大 水 和原 油 的 密 度差。 原油電脫鹽的基本原理 原油 電 脫鹽 的重點(diǎn) 在于 如何 脫水，脫水的 重點(diǎn) 在于 如何 破乳。 滿(mǎn)足后續(xù)加工要求 目 前，原油 電 脫 鹽 的 主要目的 是減少原料油中金屬離子 的濃度。 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 10 穩(wěn)定操作和節(jié)能 原油含水 率 過(guò) 高 會(huì) 嚴(yán)重影響 蒸餾塔 的 操作， 這是由于 水的分子質(zhì)量比油的分子質(zhì)量小 很多 ， 因此水分 汽化后的體積就 相對(duì) 大 很 多， 從而 使系統(tǒng)壓力降 增大 ， 能 耗增 大 。如果原油中的硫含量高，可以在電脫鹽預(yù)處理過(guò)程中加入高效脫硫劑，從而進(jìn)一步減輕裝置的腐蝕。 原油電脫鹽脫水的意義 減輕裝置的腐蝕 原油里一般含有 MgCl NaCl 和 CaCl2等 氯鹽，且這些氯鹽大部分都溶解在原油里的水中。 破乳劑的發(fā)展方向 （ 1） 在現(xiàn)有破乳劑的基礎(chǔ)上，研發(fā)新型高效破乳劑，主要研發(fā)以下幾類(lèi)破乳劑：多分枝型破乳劑、 油溶性破乳劑、超高分子量破乳劑、含硅聚醚類(lèi)破乳劑和生物破乳劑。 （ 4） AR類(lèi) 型 的 破乳劑 加工塔河原油電脫鹽超標(biāo)原因分析及操作條件優(yōu)化研究 9 AR類(lèi) 型 的 破乳劑 是以樹(shù)脂為起始劑，再與環(huán)氧丙烷環(huán)氧乙烷 嵌段聚合而成的油溶性破乳劑。 AP類(lèi) 型 的 破乳劑具有 比 較高的 滲透 能 力和潤(rùn)濕能力，對(duì)原油破乳時(shí)， 破乳劑分子能快速的擴(kuò)散到表 面膜上， 占領(lǐng) 更多的 空間位置，所以其破乳效率高，加量少。 SP類(lèi) 型 的 破乳劑 的破乳效果較差 ， 這是因?yàn)槠?分子結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，既沒(méi)有支鏈也沒(méi)有芳香基 [32]。 破乳劑的分類(lèi) 破乳劑的分類(lèi)方法有多種：按分子結(jié)構(gòu)分類(lèi)，可分為陽(yáng)離子 類(lèi) 型 的 破乳劑、 陰離子 類(lèi) 型 的 破乳劑和非離子 類(lèi) 型 的 破乳劑 ； 按相對(duì)分子質(zhì)量分類(lèi)，可分為超高分子量 的 破乳劑、高分子量 的 破乳劑和低分子量 的 破乳劑；按聚合段數(shù)分類(lèi)，可分為二嵌段破乳劑和三嵌段破乳劑；按破乳劑的溶解性能分類(lèi)，可分為水溶性 的 破乳劑和油溶性 的 破乳劑[30]。 但是，國(guó)產(chǎn)破乳劑 的效果始終沒(méi)有進(jìn)口破乳劑的效果好，開(kāi)發(fā)高效的破乳劑仍是未來(lái)的研究方向。國(guó)外科研人員開(kāi)發(fā)研究了用吡咯烷酮 乙醇混合物、 一定 C/H 和合適分子量的縮合多環(huán)芳香族從油中絡(luò)合萃取金屬等，只是目前還處在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段。絡(luò)合沉淀劑主要有無(wú)機(jī)或有機(jī)含磷絡(luò)合劑，無(wú)機(jī)類(lèi)如三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等，有機(jī)類(lèi)如羥基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸等。脫 金加工塔河原油電脫鹽超標(biāo)原因分析及操作條件優(yōu)化研究 7 屬 劑除了脫除鈣、鎂、鐵離子外，對(duì)銅、鎳等離子也有一定脫除效果，由于有機(jī)鹽基本不溶于水，故在測(cè)定脫除率時(shí)分析鹽含量應(yīng)采用火焰原子吸收法。還能使原油電脫鹽工藝從原來(lái)僅部分脫除堿金屬化合物過(guò)渡到脫除堿金屬、堿土金屬 以及 部分重金屬，降低了脫鹽電耗，使原油電脫鹽操作更趨穩(wěn)定，因此，脫 金屬 劑的應(yīng)用具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 脫 除 原油中金屬雜質(zhì)是十分困難和復(fù)雜的，由于金屬結(jié)合在完全相溶于 原 油的配合基上，分離十分困難。原油中金屬雜質(zhì)主要來(lái)自成油的原始生物體材料。缺點(diǎn)是 高頻 變壓器 和高頻電源的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電耗高、 處理成本高 、推廣應(yīng)用難度大。該技術(shù)的脫鹽 機(jī)理是：電場(chǎng)高頻率 變化，促進(jìn)水滴上 下振動(dòng)，提高水滴相互 碰撞 的 幾率，從而增加脫鹽效率，最佳特征頻率一般在 7000Hz 左右 [25]；原油在高 頻率 電場(chǎng)作用 下 ，會(huì)發(fā)生 介質(zhì)損耗 ，從而 使 介質(zhì) 體系 的溫度增加，減小 原油 的粘度，增強(qiáng) 水 滴的熱運(yùn)動(dòng)，降低乳化膜的穩(wěn)定性，促進(jìn)水滴之間的凝聚 。在達(dá)到相同破乳脫鹽效果的前提下，該技術(shù)比傳統(tǒng)的電脫鹽 技術(shù)更節(jié)省 破乳劑和電能 。一方面是對(duì)超聲波破乳的機(jī)理研究不 清楚，進(jìn)一步研究 難度很大；另一方面是因?yàn)椴煌偷奈锢砘瘜W(xué)性質(zhì)不同，所 需 的 超聲波破乳工藝條件不同 ，工藝條件 不好控制。 超聲波 的 機(jī)械振動(dòng)也 可提高 原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì) 等天然乳化劑的溶解度 ， 減弱油水表面膜的穩(wěn)定性，促進(jìn)水滴的 沉降分離 [21]。但 需要注意 的是， 該 技術(shù) 對(duì) 輕質(zhì)原油 的適應(yīng)性好，對(duì) 粘加工塔河原油電脫鹽超標(biāo)原因分析及操作條件優(yōu)化研究 5 度大 、 密度高、固體雜質(zhì)含 量高的劣質(zhì)原油適用性 差。油流也不會(huì)把正在下沉的小水滴逆向攜帶到原油中，高效地提高了進(jìn)油速率，達(dá)到了 小 電脫鹽罐 大處理量的目 的 [18]。研制了新型高效破乳劑 ERI1160， 對(duì)塔河原油電脫鹽工藝，包括破乳劑、脫鹽溫度、注水量、混合強(qiáng)度等工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。 采用加稀釋劑的辦法可對(duì)密度為 ~。由于重質(zhì)原油普遍存在密度大、粘度大、鹽含量高、瀝青質(zhì)含量高、無(wú)機(jī)固體 含量高、金屬含量高等特點(diǎn)， 往往造成電脫鹽裝置操作波動(dòng)，電耗增高，脫鹽后原油鹽含量、水含量增大 ，乳化層增加以及脫鹽裝置排水含油等問(wèn)題。 何曉莉