加工海洋原油的常減壓裝置之電脫鹽系統

惠瑞定期減壓裝置是世界上第一個大型處理高酸原油的處理廠。高劑量原油的加工原油比例高、高酸值高、高含鹽量高、脫鹽困難、腐蝕性強等特點。設備腐敗問題很多，可以借鑒的相關經驗也很少。在生產過程中，必須采用可靠的工藝、干燥的防腐手段和高質量材料，以確保設備安全運行，并實現四年一遇的長期運營目標。本裝置所采用的電脫鹽設施和工藝具有規模大、技術水平先進、工藝操作靈活等特點,是國內電脫鹽設施大型化以來的典型代表。經過7個多月的實際應用,系統運行基本穩定,脫鹽、脫水效果比較理想,配合“一脫四注”的工藝防腐手段及防腐在線監測設施的應用,很好的控制了裝置內低溫位的腐蝕情況。但是,在實際應用中我們也發現了一些制約脫鹽效果的潛在不利因素。希望本套電脫鹽系統的成功應用,能為我國加工高酸、重質原油保證脫鹽效果方面提供基礎性數據,對未來高、低速電脫鹽工藝的組合應用、電脫鹽設備的大型化開發提供可以借鑒的應用實例。1電離鹽系統的組成1.1電鹽分離系統的流程1.1.1高效脫鹽+高速交直流電脫鹽法本裝置采用三級電脫鹽串聯操作,高、低速電脫鹽設施組合式應用。其中A罐為高速電脫鹽,B/C罐為低速交直流電脫鹽,三個罐均設有副線可以切除。出于安全生產的考慮,三個罐的罐頂壓力采用高選的方式,并設有超壓時原油跳入閃蒸塔的流程。1.1.2a罐和b罐注水回注b罐本裝置電脫鹽切、注水流程比較靈活。設計推薦注水流程為C罐切水回注B罐,B罐切水回注A罐。同時A罐注水也可在脫前原油換熱器前,3個罐可分別單獨注水,或C罐切水回注A罐。根據原油性質和脫鹽、脫水效果,靈活調節注水位置。工藝流程如圖1。1.1.3含油量超標的污水處理廠的污水處理廠考慮到所加工的原油很容易造成電脫鹽排出的污水含油量超標,為防止含油量過高的污水排放到污水處理廠,對污水處理設備和生物細菌的存活造成威脅。電脫鹽系統還設有外排含鹽污水換熱、除油系統。1.1.4電脫鹽系統反沖洗工藝流程原油中不可避免的帶有大量雜質,如固體顆粒、油泥等,這些物質會隨著脫鹽、脫水過程沉降、堆積在脫鹽罐底,因此本裝置電脫鹽系統還設有反沖洗流程。1.2電離鹽設備的技術設備1.3原油項目的主要類型1.4主要工藝操作條件2電鹽分離系統的操作和優化過程中存在的問題2.1電離鹽系統的應用效果經過開工初期的操作優化及設備性能的考察,脫鹽合格率可以穩定到90%以上,脫水合格率80%以上,排水大部分時間合格。3塔架腐蝕3.1減頂切水時間可以看出良好的脫鹽效果保證了常頂腐蝕速率及切水pH一直在可控范圍內。開工初期受脫鹽效果不佳、注氨量靠經驗值調節、注水量不足等因素影響,減頂切水pH和Fe離子部分時間超標;后期主要受原油酸值大小、減壓爐出口溫度控制高低的影響,分解產生的小分子有機酸會明顯引起減頂切水pH和Fe離子濃度的變化。4破乳劑、水系統影響原油脫后含鹽的因素很多,歸結起來主要有原油處理量、原油品種、脫鹽溫度、罐內壓力、混合壓降、注水量、油水的界位、破乳劑注入量、乳化層厚度、電場強度、罐底沉積物等。由于本裝置的助劑外包給納爾科公司,實行脫鹽、脫水、防腐效果的考核,在藥劑使用效果良好、生產平穩的情況下,僅對原油進罐溫度、注水量、注水流程等進行了調整與優化。4.1脫鹽效果情況本套電脫鹽設施廠家推薦的操作溫度為135℃～140℃,實際生產過程中我們在130℃～150℃范圍內考察了其脫鹽效果情況。見圖4的趨勢情況,可以看出對于本裝置所加工的重質海洋性原油比較適宜的操作溫度應在136℃～146℃之間。4.2注水量的影響從圖5的趨勢可以看出,繼續增加注水量對脫鹽效果雖會有進一步的提升,但是注水量的增加會增加含鹽污水的產生,增大能耗,污染環境。因此,本裝置的注水量應維持在原油加工量的8%左右比較適宜。5.3可以提高脫前換熱器的鹽垢效果經實際應用效果檢驗,采用一級注水在脫前換熱器前,二級注水為三級切水的注水流程優于切水逐級回注的設計流程,脫鹽效果提升明顯。原因可能是:(1)洗滌水與原油的混合更為充分,有利于鹽份與水的接觸;(2)注水經過進一步換熱溫度升高,溶解度增大,同等水量下能洗滌出更多的鹽份;(3)新鮮的凈化水相比切水所含雜質、鹽份更少。因此考慮到混合及溫度的影響,注水點前移后除了脫鹽效果得到提升外,還可以對脫前換熱器起到沖刷鹽垢的作用。針對本裝置的注水點選擇應選擇前移,保證混合的充分。5電鹽開采系統的運營問題和建議5.1穩定原料性質開工至今本裝置已經煉制的原油品種高達13種之多,由于設計用蓬萊原油的產量不足,進料將會一直處于幾種原油混合的狀態。受所進原油種類、數量限制,原油配比經常需要調整。由于沒有原油在線調合系統,原油混合也不夠均勻。原料性質的不穩定,對于平穩操作、摸索規律,優化生產等帶了極大的不便,電脫鹽系統的應用效果也大打折扣。因此應考慮從以下方面入手以穩定原料性質:(1)充分了解裝置對原油的適應性,嚴格遵守設計對原油的設防指標,從源頭抓起,盡最大可能調配適合裝置加工的原油進廠;(2)規范原油評價,加強對生產的指導和調整,同時加強技術數據的收集、分析和總結,積累加工不同品種原油的經驗;(3)增設原油在線調合系統,精確控制混合原油比例,保證原油混合均勻。5.2外排帶油發垢電脫鹽注水采用焦化裝置污水汽提后的凈化水。但此凈化水中含有焦粉,一方面容易引起含鹽污水外排帶油發黑,另一方面也容易造成換熱器結垢,降低注水換后溫度(從85℃左右降至55℃左右),增加設備拆卸、清理的工作量。目前,雖然已加裝了一組過濾器,但從實際應用效果來看并不理想。因此未來應考慮增設水質凈化設施或沉降、過濾池,用以改善電脫鹽注水水質。5.3a罐和高速電脫鹽沖擊下的罐容環境高速電脫鹽罐的脫鹽效果較差,部分時間甚至處于零脫除狀態,造成此種情況的原因可能是:(1)進料性質與設計油種相差較大,高速電脫鹽高效噴頭的分配效果與原油的API度有直接關系,一般來說,一種噴頭只能針對一定范圍API度的原油發揮最佳效能;(2)原油在電場中的停留時間不夠,罐容可能設計不足;(3)A罐泥沙等罐底沉積雜質多。在切換不同原油時,高速電脫鹽往往出現操作上的波動,切水短時間發黑,這也說明高速電脫鹽設備對油品的適應性不如低速電脫鹽對油品的適應性強。針對上述問題,建議采取以下措施:(1)聯合電脫鹽生產廠家根據混煉油性質,在A罐停工檢修期間,對高速電脫鹽高效噴頭進行改造;(2)將A罐切除后對罐底沉積物進行徹底清理;(3)日常操作中加強反沖洗的頻次和沖洗效果;(4)在原油進裝置前考慮增設一套易于罐底清淤的原油低溫預處理設施,將固體雜質、金屬離子的脫出負荷前移,降低泥沙堵塞換熱器管束和結垢的風險,減少對裝置內脫鹽系統的沖擊,保證脫后含鹽及排水的達標,避免頻繁維修、組織清垢等大量工作。5.4破乳劑的篩選(1)定期開展系統標定,考察各影響因素對電脫鹽系統脫鹽效果的貢獻,為繼續深入優化操作、應對復雜情況積累經驗;(2)堅持新型、高效、廣譜性破乳劑的篩選工作,以適應原油性質的頻繁變化,特別應將加工高硫原油的破乳劑篩選工作提上日程;(3)通過設立考察課題,指定人員跟蹤、收集,根據完成情況獎勵的模式,提高裝置管理水平,挖掘裝置節能降耗潛能,提高人員參與熱情與技能水平。6社區可實現高注水量、下注水電管、反滲透;(1)基于原油混煉的普遍狀況,設置原油調和系統,充分做好原油的評價、篩選工作;(2)針對高酸、重質、高含鹽的海洋性原油,電脫鹽系統的操作應采取高入罐溫度(140℃左右);高注水量(加工量的8%左右);注水位置前移(移到換熱器前);充分利用含鹽污水除油設施;注重脫金屬劑、阻垢劑、反向破乳劑等輔助藥劑的使用;(3)使用焦