电脱盐装置污水含油量超标原因分析及解决措施

美袍大人 发表于 2020-03-16 07:02:07 | 只看该作者
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洛阳石化分公司原油电脱盐装置设计为23级交流电脱盐,每台罐上装有3台全阻抗变压器,罐内设3层水平极板,中间极板接电,上下层极板接地。电脱盐罐污水汇总后经过换热器换热,进入下游装置。

1 装置加工原油的性质

洛阳石化分公司加工的原油由多种组分混合而成,对工艺生产造成一定的难度。201612月,原油种类变化较大,见表1


由表1可见,随着原油种类的变化,加工量的波动较大,对炼油加工造成困难,致使电脱盐污水含油量超标,201629日达到357 mg/L(指标要求含油量应不大于100 mg/L)。为此进行工艺调整,最终电脱盐污水含油量达到合格要求。由于在2月份闪蒸系统加工塔河原油,种类及加工量没有变化,其性质稳定,因此该月主要针对主流程系统进行优化。在12月份加工原油种类变化最大的为长庆原油、阿布扎库穆原油及罕戈原油。这3种原油的主要性质见表2


由表2可知,长庆原油的特点是密度低、粘度小、重金属含量低,属轻质低硫石蜡基原油;罕戈原油归属含硫中间基原油;阿布扎库穆原油的密度较小,镍、钒含量较高,属于中间基原油。

2 电脱盐机理

95%原油属于稳定的油包水型乳化液,原油中的环烷酸、沥青质、胶质等天然的乳化剂向油水界面移动并引起油相表面张力降低,从而使该体系稳定,随着时间的延长及输送过程中条件的影响,促使油水界面处的乳化膜变厚,增加了乳化液的稳定性,这就加大了电脱盐的难度。为了破坏这种稳定的乳化液通常需要依靠化学物质、电场以及重力多种因素的作用,最终使水滴聚结、沉降,达到油水分离的目的。

原油和水的密度差是沉降分离的推动力,而分散介质的粘度则是阻力。油和水互不相溶的液体的沉降分离,符合球形粒子在静止流体中自由沉降的斯托克斯定律。重力沉降是分离油水的基本方法,原油中的含盐水滴与油的密度不同,可以通过加热、静置使之沉降分离。

3 电脱盐超标原因分析

3.1 密度的影响:罕戈原油密度较大,长庆原油与阿布扎库穆原油密度相当。水在20 ℃时密度为998.2 kg·m-3,由该3种原油比较可知,油水密度差在20162月份变小。长庆原油与罕戈原油粘度都比阿布扎库穆原油高。原油和水两相的密度差是沉降分离的推动力,而分散介质的粘度则是阻力。水滴在油中的沉降速度遵循Stokes 定律,见(1)式:u=d2×△r×g)(/ 18×r×ρ 油) (1)式中u—沉降速度,m/sd—水滴直径,m;△r—油水比重差;r—原油粘度,m2/sg—当地的重力加速度,m/s2,ρ 油—原油密度,kg·m-3

从(1)式可知,油水密度差变小,原油粘度变大,降低了水滴在原油中的沉降速度,对电脱盐操作不利,影响了脱盐效果。

3.2 原油盐分组成的影响:由表2中原油氯盐及金属含量可知,罕戈原油中镍含量及钒含量相对较高。金属含量变大,很容易破坏催化剂及破乳剂的性能,增加电脱盐乳化程度,易导致电脱盐变压器运行情况变差,降低电脱盐效果。并且乳化程度增加,需降低油水界位操作,增加了电脱盐污水含油量。

3.3 电脱盐操作工艺参数的影响

3.3.1 破乳剂与助剂的选择:破乳剂的作用是破坏油水界面乳化膜,减小水滴聚结阻力,加快油水分离速度。为了适应不同性状的原油,洛阳石化分公司在原油性状发生较大变化时,提前筛选破乳剂。20162月主流程用破乳剂为洛阳市华工实业公司制造的FC9300破乳剂。而当前电脱盐污水含油量超标说明目前使用的破乳剂的破乳性能可能较差,考虑筛选更为高效的新型油溶性破乳剂。针对原油金属含量高的特点,可以辅助添加脱金属助剂,提高电脱盐效果。

3.3.2 电脱盐温度:温度是影响原油电脱盐的重要因素,温度升高,原油粘度降低,油水密度差增加,油水界面张力减弱,热运动加快,乳化水滴碰撞机会增加,促进了水滴聚结沉降。但是脱盐温度升高,也会带来负面效应,由于油水界面减小,导致电分散加剧,电耗增加。对于水溶性破乳剂,在达到浊点温度时,破乳作用急剧下降。

为解决电脱盐污水含油量超标问题,适当的提高电压,令罐内温度提高5 ℃左右;在污水含油量合格后,为了保证装置平稳运行,又下调温度,在调整过程中,主流程电脱盐罐平均温度为133 ℃。

3.3.3 注水量及油水界面:注水的目的是为了洗涤和稀释原油中的含盐水滴,并在脱盐罐中将含盐水分离出去。油水界面控制平稳,可以保证脱盐操作稳定。提高油水界面,可以延长含盐水在罐中的停留时间,降低污水带油量。但同时也降低了原油的停留时间。注水量不能过大,否则造成脱盐罐内水停留时间过短,影响油水分离。过高界位会导致电脱盐电极棒短路,造成电脱盐罐内温度升高,过低的界位会影响脱盐脱油效率。(1)注水量。201626日电脱盐污水含油过多后,注水量逐渐提高,见表3

为了保证污水合格,着重提高第三级电脱盐罐注水量。3月份后原油性质平稳,电脱盐污水含油合格,为了保证经济效益,在电脱盐操作平稳后又略微降低注水量。(2)油水界面。为降低电脱盐乳化程度,保证电脱盐变压器运行正常,在污水含油量超标后,适当降低电脱盐油水界面,见表4


3.3.4 混合强度:混合强度反映了油水的混合程度,总体而言,混合强度越高,混合效果越好。但当混合强度过高时,会使分散在油中水滴直径变小,产生乳化现象,影响油水分离效果。目前常减压蒸馏装置电脱盐混合强度控制指标值应为20~150 kPa,经验表明,压差控制在80~100 kPa时电脱盐效果最好。在电脱盐污水不合格时,均降低了三级电脱盐罐混合压差。考虑一级电脱盐罐原油性质比二级、三级电脱盐罐复杂,二级混合强度要比第一级略高控制,见表5


4 实施效果

通过采取系列调整措施,收到了良好的效果,污水含油量变化见图1


从图1可以看出,201626日电脱盐污水含油开始超标。29日达到最高峰,之后开始下降,说明调整得到了较好的效果。在2月下旬污水含油量有所波动,进入3月后,其含量已达到合格标准,并且在较低含量下波动。

5 结束语

降低电脱盐装置的污水含油量,需要从多方面综合调整。在20162月份电脱盐污水含油量超标的情况下,主要对注水量、油水界面和混合强度进行调整。经半个月的调整,电脱盐装置污水含油量达到合格指标。减小了对环境的污染,同时也减小了对下游装置的负荷,降低了下游装置生产成本。


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