二十四、一脱三注的技术分析及工艺操作指标的优化6

一脱三注的技术分析及工艺操作指标的优化摘要：此文分析了常减压装置一脱三注的机理和影响因素，工艺参数的优化选择，以确定合理的操作条件，达到良好的脱盐和防腐效果。主题词：常减压电脱盐三注1前言我厂电脱盐装置自97年常压改造以后，运行比较平稳。但自98年4月份改炼胜利油以后，原油性质发生了变化，致使脱后含盐居高不下，统计数据见表1・1。表98年1〜8月脱盐统计表月份12345678脱后含量(mg/1)3.964.213.535.811.459.848.54.025nig/1以下8180.279.849.27.51114833mg/1以下43.24039.82100046由表中可以看出，自5月份以后，脱后含盐很高，脱盐效率很低，给设备防腐和二次加工带来了诸多问题。因此针对这种情况，对其进行分析并采取措施，来满足生产的需要已显得十分必要。2、电脱盐的技术分析及优化操作电脱盐的作用是脱除原油中的氯化物，以减少氯化氢的含量，减轻常减压塔塔顶系统的腐蚀；脱除原油中的固体杂质，减轻常压炉炉管和换热器的结垢，提高了传热效率,减少管内物料在气液流动中的磨损和腐；除去币巾、線、钠等金属杂质，延长催化裂化或钳重整等装置中催化剂的寿命，降低催化剂的消耗；减少重油中的灰分等杂质，提高产品的质量；减轻蒸懈装置中常压炉的热负荷和能耗，防止水带入塔内造成冲塔事故。2.1原油电脱盐的影响因素分析所谓原油脱水，实际上就是把稳定的原油乳化液体系统破坏掉，使水积聚排走。2.1.1原油的破乳原理原油中存在着天然乳化剂，主要是粘土、岩石粉、机械杂质等被吸附在油水界面上与胶质、沥青质等形成表面膜，使乳化液稳定；融解在水中的物质，如环烷酸，盐类和某些高级性的表面活性物质，形成多为油包水型(W/0)的乳化液。对不同性质的原油,其乳化膜的牢固程度有所差异，在原油中加入适当类型的破乳剂吸附在油…水界面上,降低了乳化膜的表面张力和表面膜的强度，置换原来在油水界面上已吸附的原油中的成膜物质，从而破坏了保护层上各粒子之间的接触，破乳剂对这些物质具有足够的湿润性能，并有足够的絮凝能力，以保证乳化液滴尽可能的相互接近，增加碰撞和聚结机会,乳化液滴的大小变化范围很大，其直径从儿微米到儿十微米不等，破乳剂具有的很高的聚结能力，乳化膜破坏后，小水滴立即聚结成大水滴，在重力场的作用下，达到沉降脱水的目的。2.1.2破乳剂对脱盐的影响破乳剂必须具备的条件：有较强的表面活性。破乳剂的表面活性强，就可能保证它可被优先吸附在油一水界面上，降低乳化液滴的表面张力和表面膜的强度，但不同的乳化剂对同一乳化液所表现的表面活性不相同。具有良好的湿润性能，破乳剂从原油向乳化水滴扩散移动，渗透在粒子之间的中间保护层，吸附在粒子表面和水滴表面、沥青一胶质粒子表面上，以降低粒子之间的内聚力，改变他们的湿润性能，从而破坏保护层上各粒子之间的接触，其结果是保护膜的强度剧烈降低有足够的絮凝能力和很高的聚结能力，絮凝能力是保证乳化液滴尽可能的互相接近,以增加碰撞机会，乳化液表面膜被破坏后，破乳剂具有足够的聚结能力，小水滴变成大水滴达到降沉脱水的目的。表2-1不同类型破乳剂对脱后含盐的影响注入显PPm破乳剂类型原油种类脱前含盐mg/L一级脱后含盐mg/L二级脱后含盐mg/L时间25改性2070中原油76.87.973.961999.125改性2070中原油67.6&24.211999.225改性2070中原油6&37.933.531999.325改性2070中原油40.68.615.81999.425改性2070胜利中原油87.7616.111.451999.525改性2070胜利中原油99.3816.29.841999.625HG-922胜利中原油6&06148.51999.725HG-922胜利油23.74&84.021999.825HG-922胜利油24.68.13.81999.925HG-922胜利油25.78.13.171999.1025HG-922胜利油24.8&63.121999.1125HG-922胜利油39.2&74.131999.1225HG-922胜利油25.89.25.042000.125HG-922进口胜利混炼2&87&24.672000.225HG-922进口胜利混炼29.678.13.512000.325HG-922进口胜利混炼30.117.924.392000.425JK-1进口胜利混炼&04.122000.5注：表中数据取口化验分析报告，其值为月平均值。从上表可以看出，同一种破乳剂对不同原油的破乳效果有所不同，对中原油改性2070效果较好，而对胜利油,HG-922效果最好，对进口、胜利混炼油,JK・1型破乳剂效果较好。由此可见，筛选合适的破乳剂可以有效地降低脱后含盐。2.1.3电场中的水滴聚结沉降机理当使用高压交流电时，电极上的电荷每秒中变化若干次，这就会使水滴的形状和电荷极性的相应变化。这种振荡使包围水滴的乳化膜破裂，从而使水滴能够互相结合成为较大水滴，即偶极聚结。它是在电场作用下使微小水滴极化，水滴产生感应电荷，带感应电荷的这些偶极子之间形成不同强渡的偶极电场，在外加电场及偶极电场的作用下,

这些水滴趋向于按电力线方向定向排列，由于电场的不断变化，电的吸引力不断变化,液滴位置的不断变化，促使不同微粒的正负偶极，互相吸引、接近，使微粒被拉为旋转的椭圆体，并以任一方向在周围急速运动，大大地增加了微滴之间的碰撞机会，就会发生微粒合并，引起微滴聚结，当水滴增大到一定数值时，由于油、水比重的差别，水滴和溶解在水滴中的盐类、金属化合物、以及吸附在水滴表面上的其它杂质一同在原油中沉降下来，最后进入水层而被排出。原油中水滴的沉降速度符合斯托克斯定律，即沉降速度：丸式中「内相（水滴）半径mg重力加速度常数H1/S2ai-a2…油、水密度差值Kg/m3r]油的动力粘度N.S/ni2在电场中两极微粒的聚结力为:F二為也沽CF二為也沽C如HP+n^23KTn-1式2式中：巧一极性水滴径向半径;9—水滴轴向与电力线的夹角;Ni—极性分子总量;N2—离子总量；T—原油温度;K—波尔兹量常数;P—极性分子间的固有电矩；d—正负离子中心距离；I】一与离子间复杂作用有关的常数；D-两极性水滴之间的净距离。由式1可以看出，原油和水的密度增大和原油的粘度减小，都有利于加速水滴的沉降速度，而这两个因素主要于原油的特性和脱盐温度有关温度升高，原油粘度减小，而且水的密度随温度升高而减少的幅度不如原油大；由公式可以看出，聚结力F与水滴的半径的四次方成正比，而与水滴之间的净距平方成反比，由此可见，在原油中加入适当的水以缩小水滴之间的距离和减小水中的盐的浓度（即加大正负离子之间中心葩离,可以有利于水的沉降分离。不利于脱盐水的另一面是，温度升高，不利于偶极分子的定向排列，使水微滴的电极化强度下降，还会增加原油的导电率，增加了电耗。因此，温度过高过低都不利于水滴的聚结，应控制适宜温度，需在实际操作中摸索。2.1.4最佳电场强度的选择由公式可以看出，F与E?成正比，在一定范围内随着电场强度E的增强，能加速原油中水滴的聚结。当E小于某一临界值时，小微滴偶极分子排列方向与电力线方向成e角，当Cose〈1时，聚结力就要下降，不利于水滴的聚结，会降低脱盐效率。然而，这绝不意味着为了加强水滴的聚结，就可以无限增大电场强度。超过临界电场强度后，水滴变形为旋转体椭圆，两端变尖，并射出一连串较原来液滴小的微滴。因此临界电场强度相应地限制了水滴的极限尺寸。超过了这一尺寸，水滴便会分散为更小的微滴,即发生电分散。临界电场强度的大小不仅取决于相同的表面张力，也取决于电场中水滴的大小。显然，水滴直径和外加电场都存在着一个极大值。E訣K右•…式中K—常数d—表面张力;Y一微滴半径；为了避免电分散，当聚结水滴增大时，要降低电场强度和水力剪切的作用；选择适当的脱盐温度，破乳剂用量和水滴在电场中的停留时间。常减压装置设计的变压器输出电压有四个档位，13KV、15KV、18KV、21KV。强电场强度范围为：650〜1050KV/cm,改炼胜利油以前，使用的是18KV,脱盐效果较好，在改炼胜利油以后，由于原油性质，破乳剂型号、脱盐温度等都有所变化，出现电分散现象，所以将电压档位调至15KVO既避免了电分散现象，提高了脱盐脱水效率，又降低了能耗。2.1.5强度对电脱盐的影响及最佳温度的选择强度对电脱盐操作的影响因素前已述及，太低和太高对电脱盐都不利。因此在生产实际中摸索最佳操作温度十分必要。我车间在99年曾对电脱盐装置的温度影响进行试验，数据见下表：表2-1不同温度对电脱盐的影响因素100105110115120130135140脱后含盐mg/L4.684.514.023.813.723.453.583.86电压KV15.9815.7215.6415.5215.2715.1115.0314.93电流A119124145169183215230249脱后含水%<0.1<0.1<0.1<0.1<0.1<0.1<0.1<0.1注：上表中的数据为化验分析报告中操作记录中的50个数据的平均值，其它操作条件不变，原油为胜利中原混炼油。由试验数据可以看出，炼胜利油的最佳操作温度是130°C.2.1.6洗涤水的影响和最佳注入量保持油水乳化液适当的含水量是水微滴聚结、电脱盐脱水的必要条件，同时增加脱水前注入洗水量还可以稀释原油中含水的盐浓度，提高水微滴之间的聚结力，提高脱盐——#-IODSO602001002003004005DO田4一2澤油含盐鱼与H"释族趁的羌務可用下列公式表示氯化物放出量与原油含盐量的关系。Kw…水的离子积；由以上可以看出，含盐量越低，盐的水解率越大，HC1生成的比例就越高。HC1的生成量还与原油的酸值和含油的杂质有关，原油中的酸性物质（环烷酸）和某些重金属化合物，对氯化物的水解有促进作用。4.2.2塔顶系统的防腐措施为了减少HC1的腐蚀，可采取下列措施：⑴认真做好脱盐工作，有效减少HC1生成量。蒸饰塔顶系统的腐蚀速度随冷凝水中离子浓度的生高而加速，当C厂浓度小于lOOppm时，塔顶系统有轻微腐蚀；当C厂浓度达到150ppm时，塔顶系统严重腐蚀；因此一般情况下要求C厂浓度最好控制在5Oppin左右。⑵在塔顶懈出线某一部位注氨，中和初凝水中富集的HC1和H2S,调整塔顶饰出系统的PH值，以减缓腐蚀。同时注氨还可以充分发挥缓蚀剂的缓蚀作用，其反应式如下：NH3+HCITH4CINH3+H2S-NH4HS或（NH4）2S注氨中和HC1时，也有20〜30%的H?S被中和，生成的硫化氨没有腐蚀作用。生成的氯化钱在浓度低时可被带出系统，但在高浓度时会形成沉淀，影响传热效率和引起堵塞，而且还会造成严重的垢下腐蚀。当有H?S存在时，HN4C1又产生如下反应：

nh4ci+h2o-*nh4oh+hci二次放出HC1,造成HC1连续腐蚀。因氨比水易挥发，注入塔顶的NH3,基本上时气相。因此注氨对水汽和凝区中HC1的中和作用效率很低。氨在水相中的浓度比有机氨在水中的浓度低5〜10倍。所以塔顶注氨和有机氨混合使用，收到的效果更好，且PH值容易控制。⑶控制好塔顶的PH值下图是关于HC1和H2S的PH值对腐蚀率的影响关系图4一3PH值对HC1和H2S腐蚀的影响。劲迪連度11眾PK伯劲迪連度11眾PK伯因卜3PI｛備对KC1和K爲践仗的專“由上图可以看出，就HC1来说是PH值越低腐蚀愈高，当PH大于5时，腐蚀作用即趋于平缓。但就H?S来说则不然，当PH在8左右时腐蚀作用最强，应尽力躲开该处，故考虑两者的相互影响，根据Fe*测试情况，PH值控制在6〜7.5时为最好。⑷塔顶系统注水塔顶系统注水，可有下列儿种作用控制和调整塔顶饰出线上的要点部位，使腐蚀部位发生在预定的部位上；稀释初凝水中HC1浓度，减缓HC1的腐蚀作用；加强冷凝冷却器中的物流速度，冲洗掉注氨后生成的钱盐一NH4C1,避免避免管线和设备的堵蚀。常减顶注水是采用塔顶冷凝水回注饰出量管线注水量为塔顶馆出量的10%左右，注水量过少造成冲洗效果不好，形成局部结垢现象。注水量过大，会使油水分离罐中停留时间少，影响分离效果，并造成界面波动。⑸塔顶系统注中和缓蚀剂塔顶系统单独注氨已不能满足要求，且存在以上弊端，99年6月份开始塔顶系统加注中和缓蚀剂HG-9302,它不但具有缓蚀作用，而且具有较强的中和作用，使用使不注氨或少注氨，其效果显著。HG-9302缓蚀剂是低碱值胺类复合物，与水互溶，不含重金属及其它对催化剂有毒物质，其分子内带有极性基团，它能吸附在设备金属表面上,形成一层单分子抗水性保护膜。这层保护膜和氢离子作用，形成带正电的离子。其反应式为：rnh2+h+-*rh3+由于这种离子对溶液中的氢离子有强烈的排斥作用，阻止氢离子向金属设备靠近,从而减缓了HC1和H2S的作用，这种胺类缓蚀剂H2S-HC1-H2O型腐蚀作用中起到了缓蚀的效果，可以通过测铁离子浓度判断和检验其作用效果，下表是常减顶系统的铁离子浓度化验报告数据统计，缓蚀剂浓度1%,注入量为塔顶饰出量的20ppmo表4—1塔顶铁离子含量统计数据日期常顶减顶Fe*crPHFecrPH2000.1.7.3.4430.57.53.414.02&02000.1.173.2976.88.03.2624.5&02000.3.271.214.28.02.170&02000.3.310.5156.67.03.7949.77.52000.4.31.363.98