【正文】 成垂直逆流，油上升速度慢，才能排出下降的水。在低體積流率下操作，尤其適合油田預(yù)脫水。它的分配器是倒槽式或管式分配頭。 PETROLITE 公司的電脫鹽技術(shù) [12] Petrolite 公司電脫鹽的設(shè)計(jì)大致有以下三種形式： 圖 1 兩層電極板安裝示意圖極板安裝示意圖 圖 2 兩層極板安裝示意圖 圖 3 三層極板安裝 示意圖 (1)Low Velocity 低速電脫船設(shè)置兩層電極板 (見圖 1)，上面極板接地，兩層極板相距 10 英寸 (254mm)。原油脫鹽的操作參數(shù)隨加工狀況而大有不同，一般情況下脫鹽溫度 104～ 149℃，每罐注水量 3%～ 6% ，單罐耗電量 ～ ，脫后原油水含量不大于 %。若出于防腐目的，要求原油脫后含鹽不大于 5mg/L；而了對(duì)于催化劑經(jīng)濟(jì)壽命的總體要求，歐美各國(guó)及俄羅斯的煉油廠脫鹽后原油鹽含量要求不大于 3mg/L。美國(guó)、歐洲各國(guó)規(guī)定原油進(jìn)廠鹽含量不大于 50mg/L。因產(chǎn)品設(shè)計(jì)較周密地考慮了每臺(tái)設(shè)備的使用條件和故障狀態(tài)時(shí)的應(yīng)急措施，所以整套設(shè)施能長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。 按保守?cái)?shù)據(jù)推算，相同規(guī)模的電脫鹽成套進(jìn)口價(jià)為 800萬元，是國(guó)產(chǎn)設(shè)備的 ，故國(guó)產(chǎn)大型交直流電脫鹽成套在價(jià)格上是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的。 經(jīng)濟(jì)效益高 與茂名石化煉廠的其它交流電脫鹽相比，不計(jì)間接經(jīng)濟(jì)效益， 500 萬噸 /年交直流電脫鹽設(shè)施為常減壓蒸餾裝置帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益為 萬元，而 500萬噸 /年交直流電脫鹽成套設(shè)備（兩級(jí)脫鹽）單價(jià)約為 190 萬元， 年即可回收投資。幾年來，茂名 500萬噸 /年交直流電脫鹽設(shè)施先后加工過沙輕、沙中、伊拉克、伊朗、阿曼和馬西拉等 12種原油和 26種混合原油，均能取得脫后含鹽小于 3mg/L的良好效果?；蛘哒f，這 套電脫鹽設(shè)施加工沙輕原油有望超過500萬噸 /年。標(biāo)定和生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，該電脫鹽設(shè)施已完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，且相應(yīng)的減壓渣油中的鈉離子含量穩(wěn)定在 3ppm以下，大部分?jǐn)?shù)據(jù)在 2ppm以下，為渣油加氫脫硫裝置提供了優(yōu)質(zhì)原料。根據(jù)兩年的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)和連續(xù) 72 小時(shí)的標(biāo)定數(shù)據(jù)表明，大型交直流電脫鹽成套設(shè)備具有對(duì)原油變化的適應(yīng)性強(qiáng)，加工多種原油均保 持良好的脫鹽脫水效果，能耗低，經(jīng)濟(jì)效益高，運(yùn)行穩(wěn)定和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，成套設(shè)備大型化是相當(dāng)成功的。 500萬噸國(guó)產(chǎn)交直流電脫直設(shè)備在茂名公司的應(yīng)用 [12] 該項(xiàng)目由北京設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)，長(zhǎng)江電脫鹽設(shè)備公司和茂名石化公司參與聯(lián)合開發(fā)的。這可能是因?yàn)樗嵝赃^氧化氫氧化破壞了瀝青質(zhì)中的芳香羰基和芳 香碳碳雙鍵 , 使瀝青質(zhì)失去表面活性 , W/O微乳液受到破壞 , 從而使增溶到微乳液中的鈣被分離出來。因此 , 用氧化劑將含有芳香羰基、芳香碳碳雙鍵的化合物破壞 ,減小膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的界面活性 , 從而破壞或減弱了原油微乳體系的穩(wěn)定性， 便可以使增溶的鈣隨水相分離出來。 由瀝青質(zhì)形成的界面膜性質(zhì)對(duì)原油乳狀液穩(wěn)定性起重要作用。 按照Ｒ比理論 , 它們會(huì)形成熱力學(xué)穩(wěn)定的膠團(tuán)或微乳溶液 , 對(duì)鈣離子有很強(qiáng)的增溶作用。 氧化劑脫鈣 [15] 原油中瀝青質(zhì)是天然乳化劑的主要成分。與原油中鈣形成極 12 易溶于水的絡(luò)合物 , 具有脫鈣、阻垢和緩蝕多重功效。 有效成分含量在 80% 以上 , 凝點(diǎn)為 10℃ , 20℃密度為～ /ｃｍ 3。通過實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)試驗(yàn)研究了 RPDⅡ脫鈣劑的脫鈣效果。 原油中的鈣主要以石油環(huán)烷酸鹽形式存在 , 基于這一認(rèn)識(shí) , 結(jié)合原油電脫鹽過程中油水破乳分離的特點(diǎn) , 開發(fā)出新型、高效、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的 RPDⅡ脫鈣劑。 (2) 無機(jī)絡(luò)合劑 ,主要是與鈣生成水溶性螯合物的多聚磷酸或其鹽類 , 對(duì)低含鈣原油具有一定效果 ,但由于容易水解生成正磷酸或其鹽 ,與鈣離子結(jié)合后形成磷酸鈣沉淀夾帶在油中不能脫除 ,對(duì)高含鈣原油脫鈣效果較差 ,且用量較大 ,排放后易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化 。 國(guó)內(nèi)外自 20世紀(jì) 80年代以來相繼開展了原油脫鈣技術(shù)的研究工作 , 在原油電脫鹽預(yù)處理過程中 , 通過添加化學(xué)劑使原油中油溶性鈣轉(zhuǎn)化成 水溶性的鈣 , 使脫水、脫鹽和脫鈣同時(shí)進(jìn)行。 原油脫鈣問題成為制約有效加工利用含鈣原油的瓶頸之一。 當(dāng)減壓渣油作為延遲焦化和氧化瀝青的原料時(shí)將導(dǎo)致石油焦灰分增加 , 石油瀝青的延度降低 。這是因?yàn)樵谠驼麴s過程中 ,鈣鹽因沸點(diǎn)高而幾乎全部留在渣油中 ,因而對(duì)重油催化裂化造成如下威脅 :鈣與再生器中的 SOx或與催化劑上的 SO24 生成 CaSO4, 粘附在催化劑外表面 , 限制了烴分子與催化劑的接觸 。 從表 1 中可以看出 ,WL4 原油脫金屬劑的加入 ,大大降低了原油中鈉、鈣、鎂、鐵金屬離子的含量 ,說明 WL4原油脫金屬劑在脫鹽系統(tǒng)中的應(yīng)用取得了較好的脫金屬效果 [12]。 WL4原油脫金屬劑在某廠應(yīng)用期間 ,金屬 Na,Ca,Mg,Fe 平均脫除率分別是 90%,60%,53%和 35%。 ④ 占位作用。 ③ 協(xié)同破乳效應(yīng)和分散作用。與金屬離子不按化學(xué)當(dāng)量絡(luò)合 ,這與一般的絡(luò)合劑有很大區(qū)別。與鈣、鎂、鐵等離子的螯合值高。隨著原油深度加工工藝的發(fā)展，高性能、廣譜型的原油脫金屬劑的研究成為必然。 脫金屬劑 概括而言，脫金屬劑有以下幾類：絡(luò)合劑類、聚合無機(jī)磷類和多氨基多羰基化合物類。在加氫處理過程中，油料首先通過的是 HDM催化劑，隨后是加氫脫硫（ HDS）和加氫脫氮（ HDN）催化劑。常用的一些組合工藝有：延遲焦化 催化裂化、延遲焦化 劣質(zhì)焦炭、熱轉(zhuǎn)化 溶劑脫瀝青 10 催化裂化等。 （ 2） 組合工藝法脫金屬 盡管脫金屬不是焦化或脫瀝青的主要目的，但焦化可將原料油中的金屬富集在焦炭中，而溶劑脫瀝青則是把重金屬濃縮在脫油瀝青中。目前，己發(fā)現(xiàn)一些化學(xué)試劑可以脫除原油中的金屬；另一方面，通過加氫處理、焦化以及溶劑脫瀝青、電脫鹽等手段也可將原油袖中的金屬部分脫除或轉(zhuǎn)移。認(rèn)為此類金屬難以脫除的原因有：①金屬的含量非常少，通常是 l～ 10000μ? g1；②在完全可以共溶于石油之中的向心配位體中，金屬呈螯合物或配合物存在，難以分離；③金屬通常與雜環(huán)化合物和瀝青組分伴生或締和在一起；④在脫金屬過程中，金屬可能具有催化副作用，由此可能會(huì)引起意料之外的反應(yīng)。 石油中的金屬元素對(duì)加工過程的危害很大，但是由于危害種類較多，存在形態(tài)各 種各樣，既有無機(jī)態(tài)，又有有機(jī)態(tài)。 （ 5） 高溫燃燒設(shè)備的腐蝕 現(xiàn)在渣油部分被用作燃料。但由下某些鹽酸鹽的水解會(huì)生成氯化氫，并在塔頂冷凝成鹽 9 酸，硫化亞鐵與鹽酸作用，使金屬表面失去保護(hù)層，導(dǎo)致塔頂冷凝系統(tǒng)的腐蝕。 （ 2）對(duì)重油加氫的影響 在重油加氫處理過程中，由于脫金屬反應(yīng)容易進(jìn)行，而且脫除的 金屬隨即以硫化物的形式沉積在催化劑表面上，一方面沉積物堵塞催化劑的孔道，防止原料接近其活性中心；另一方面金屬沉積將污染加氫催化劑的活性位，使加氫催化劑中毒失活，縮短使用壽命，給加氫過程帶來不利的影響。 （ 1）催化劑失活 在催化裂化過程中，催化原料中的金屬配合物在高溫條件下發(fā)生分解 ，一些金屬迅速沉積在催化劑上導(dǎo)致催化劑中毒，如：鎳會(huì)改變催化劑的選擇性，釩會(huì)降低催化劑的活性，對(duì)選擇性也有一定影響，此外， Fe、 Cu、 Na、 Ca、 As 也將使催化劑減活。分析結(jié)果表明，原油中的 Na、 Ca、 Mg、 Fe 等金屬多以無機(jī)鹽或環(huán)烷酸鹽等形式存在； Ni、 V 以有機(jī)螯合物的形式存在，其中以卟啉螯合物為主，同時(shí)又以非卟啉螯合物存在。 此外，還發(fā)現(xiàn)有 Au、 Ag等貴金屬的存在，但其含量甚微，一般只有 109。 （ 2）堿金屬和堿土金屬：如 Na、 K、 Ba、 Ca、 Sr、 Mg 等。另外 ,還有催化脫鹽 ,加氫脫鹽脫雜質(zhì) ,萃取脫金屬 ,膜分離脫金屬等。陳海燕 [10]等研究了原油的脈沖電脫水 ,將脈沖電場(chǎng)應(yīng)用于原油的脫水。該技術(shù)申請(qǐng)中國(guó)專利 5項(xiàng)，已授權(quán) 4項(xiàng)。破乳效果顯著的特點(diǎn)。在不加入化學(xué)破乳劑的情況下，通過超聲波 電場(chǎng)聯(lián)合作用，可達(dá)到原油脫后含鹽不大于 3mg/L、含水不大于 %的指標(biāo)。工業(yè)試驗(yàn)及一年的應(yīng)用結(jié)果表明；該技術(shù)能夠有效抑制原油乳化，平穩(wěn)電脫鹽操作，從而保證了電脫鹽的效果。為此，齊魯分公司研究院開展了超聲波強(qiáng)化原油破乳的實(shí)驗(yàn)室研究，提出了一 種順流和逆流超聲波聯(lián)合作用使油水乳化物破乳的方法，開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超聲波強(qiáng)化破乳技術(shù)。并且化學(xué)破乳劑對(duì)不同種類的原油有較大的局限性，生產(chǎn)操作復(fù)雜、成本高。近年來，隨著勝利油田二次、三次采油技術(shù)的實(shí)施和油田化學(xué)品用量的不斷增加，導(dǎo)致日趨重質(zhì)化的原油乳化加重，增加了電脫鹽的難度。 該技術(shù)在勝利煉油廠聯(lián)合裝置已正常應(yīng)用了 1年多，該項(xiàng)目的工業(yè)應(yīng)用成功，從本質(zhì)上解決了國(guó)內(nèi)外煉油企業(yè)普遍存在的原油乳化問題，是原油破乳史上的一場(chǎng)變革，其技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先水平。其特征在于，在原油進(jìn)入電脫鹽罐前的 7 管道上，安裝的超聲波作用區(qū)的軸 線與原油的流動(dòng)方向一致，使得在管道中流動(dòng)的原油能夠得到超聲波的長(zhǎng)時(shí)間的作用。該公司已擁有細(xì)菌酶 ,并可制取生物催化劑 ,該催化劑在原油被加工之前就使金屬分離出來 ,諸如 Ni、 V、 Ca、 Zn 和 Co等。國(guó)外有幾家研究機(jī)構(gòu)正致力于研究生物法原油脫鹽脫水。其原理是 : 某些微生物通過消耗表面活性劑得以生長(zhǎng) ,并對(duì)乳化劑起生物變構(gòu)作用致使乳狀液破壞 。我們也在進(jìn)行這方面的研究 , 對(duì)于ｗ (水 )為 30%的大慶原油和遼河原油 ,用微波分別處理 11min,再靜止 30min脫水率分別為 % ,%。劉惠玲 [9]對(duì)微波原油破乳脫水進(jìn)行了研究 ,認(rèn)為 : 微波脫水之 快、效果之好 ,是其它脫水方法所不能比擬的 。這些作用都使得油水分子能有效地碰撞聚結(jié) ,從而達(dá)到破乳脫鹽脫水的目的。另一方面 , 界面膜中的油由于受熱而溶解度增高 ,使得界面膜的機(jī)械強(qiáng)度變低而更容易破裂。 當(dāng)水 (油 )分子失去 Zeta電位的作用后 , 自由上下運(yùn)動(dòng) , 碰撞聚結(jié) , 使得油水分離。 微波輻射原油脫鹽脫水 [4] 微波輻射法原油脫鹽脫水是利用微波輻射來破乳的一種技術(shù)。降低原油脫水溫度 。趙建興等 [8]對(duì)磁處理原油的脫水技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究 ,得出 :脫水工藝應(yīng)用磁處理原油脫水技術(shù)后 ,可以大幅度提高原油的脫水效果 。磁處理原油脫鹽脫水 6 的原理還未見報(bào)道。孫寶江 [6]等對(duì)乳化原油的超聲波脫水進(jìn)行了研究 ,從理論上分析了油中的水滴粒子在超聲波輻射下的位移效應(yīng) ,給出了超聲波分離油水的理論根據(jù) ,并通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了超聲波分離乳化原油中油和水的可行性 ,得出了超聲波破乳脫水的聲學(xué)參數(shù)。聲化學(xué)法可以在室溫條件下破乳脫水 。聲化學(xué)法可以提高原油破乳脫水率 。從而達(dá)到破壞油水 (油包水或水包油 )相界面膜 ,起到破乳脫鹽脫水的作用。 g 25～ 30 15～ 20 排水帶油 /μ g 表 1 過濾法脫鹽工藝與石油電脫鹽工藝指