第二節(jié)　原油預(yù)處理

現(xiàn)代大型煉油廠常減壓裝置一般由原油預(yù)處理（電脫鹽脫水部分）、換熱網(wǎng)絡(luò)部分、常壓部分、減壓部分、瓦斯脫硫部分、加熱爐及其煙氣余熱回收部分等組成。原油經(jīng)脫鹽脫水、常壓蒸餾、減壓蒸餾和瓦斯脫硫后被分為自產(chǎn)瓦斯、重整料、噴氣燃料、柴油餾分、蠟油餾分和減壓渣油等，為后續(xù)加工裝置提供合格原料。

一、原油預(yù)處理的目的

從地層中開采出來的原油中均含有數(shù)量不等的機(jī)械雜質(zhì)，C₁～C₂輕烴氣體，水，以及NaCl、MgCl₂、CaCl₂等無機(jī)鹽類。原油先經(jīng)過油田的脫水裝置處理，要求將含水量降到<0.5%，含鹽量降至<50mg/L。但由于油田脫鹽脫水設(shè)施不完善或原油輸送中混入水分，進(jìn)入煉油廠的原油仍含有不等量的鹽和水分，鹽類除小部分呈結(jié)晶狀懸浮在原油中外，大部分溶于水中。水分大都以微粒狀分散在油中，形成較穩(wěn)定的油包水型乳狀液。

含鹽、含水對(duì)石油加工的危害：

①增加儲(chǔ)運(yùn)、加工設(shè)備（如油罐、油罐車或輸油管線、機(jī) 泵、蒸餾塔、加熱爐、冷換設(shè)備等）的負(fù)荷，增加動(dòng)力、熱能和冷卻水等的消耗。例如一座年處理量為250萬噸的常減壓蒸餾裝置，如果原油含水量增加1%，熱能耗將增加約7000MJ/h。

②影響常減壓蒸餾的正常操作。含水過多的原油，水分汽化，氣相體積大增，造成蒸餾塔內(nèi)壓降增大，氣速過大，易引發(fā)沖塔等操作事故。

③原油中的鹽類隨著水分蒸發(fā)，鹽分在換熱器和加熱爐管壁上形成鹽垢，減小傳熱效率，增大流動(dòng)阻力，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致堵塞管路，燒穿管壁，造成事故。

④腐蝕設(shè)備，縮短開工周期。CaCl₂和MgCl₂能水解生成具有強(qiáng)腐蝕性的HCl，特別是在低溫設(shè)備部分存在水分時(shí)，形成鹽酸，腐蝕更為嚴(yán)重。其反應(yīng)為：

CaCl₂+2H₂OCa（OH）₂+2HCl

MgCl₂+2H₂OMg（OH）₂+2HCl

加工含硫原油時(shí)，會(huì)產(chǎn)生H₂S腐蝕設(shè)備，其生成的FeS附于金屬表面，形成一層保護(hù)膜，保護(hù)下部金屬不再被腐蝕。但如同時(shí)存在HCl時(shí)，HCl能與FeS反應(yīng)，破壞保護(hù)膜，反應(yīng)生成物為H₂S，會(huì)進(jìn)一步腐蝕金屬，從而極大地加劇了設(shè)備腐蝕。其反應(yīng)為：

Fe+ H₂SFeS+H₂

FeS+2HClFeCl₂+H₂S

⑤鹽類中的金屬進(jìn)入重餾分油或渣油中，會(huì)毒害催化劑，影響二次加工原料質(zhì)量及產(chǎn)品質(zhì)量。

因此原油進(jìn)入煉油廠后，必須先進(jìn)行脫鹽脫水，控制原油脫后含鹽量 ≤3mgNaCl/L，脫后含水量 ≤0.2%。

二、電脫鹽脫水原理及工藝

原油中的鹽大部分溶于水中，所以脫水的同時(shí)鹽也被脫除。電脫鹽是通過在原油中注水，使原油中的鹽分溶于水中，再通過注破乳劑，破壞油水界面和油中固體鹽顆粒表面的吸附膜，然后借助高壓電場的作用，使水滴感應(yīng)極化而帶電，通過高變電場的作用，帶不同電荷的水滴互相吸引，融合成較大的水滴，借助油水密度差而使油水分層，油中的鹽隨水一起脫去。

現(xiàn)代化大型煉油廠一般設(shè)置三級(jí)電脫鹽，流程如圖2-7所示，一級(jí)電脫鹽采用高速電脫鹽技術(shù)，二、三級(jí)電脫鹽采用低速電脫鹽技術(shù)（交直流電脫鹽技術(shù)）。在一、二級(jí)脫鹽效果達(dá)到工藝要求的情況下，可以不運(yùn)行第三級(jí)脫鹽罐。

高速電脫鹽具有脫鹽技術(shù)先進(jìn)、脫鹽效率高（單級(jí)脫鹽率可達(dá)95%）、處理能力是低速電脫鹽的1.75～2.0倍、單罐處理能力大、電耗低等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)的主要特點(diǎn)是：

①通過專門設(shè)計(jì)的進(jìn)油分配器，原油由噴嘴直接進(jìn)入電脫鹽罐電場內(nèi)，進(jìn)油方式為油相進(jìn)油。

②在高速電脫鹽罐內(nèi)脫除的水向下沉降，油流向上運(yùn)動(dòng)，油流與水滴反向運(yùn)動(dòng)形成的“返混”大大削弱，原油在電場及罐體內(nèi)停留時(shí)間大大縮短。

③高速電脫鹽罐體內(nèi)布置三層電極板，形成兩個(gè)強(qiáng)電場。采用不同電場強(qiáng)度的梯度電場，在高速電脫鹽罐內(nèi)自下而上設(shè)計(jì)成電場強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)的梯度電場。使用弱電場可以減少電能消耗和因較大水滴排列造成的電場短路現(xiàn)象的發(fā)生。罐內(nèi)上部強(qiáng)電場和高強(qiáng)電場的設(shè)置促進(jìn)了微小水滴的聚集與沉降，進(jìn)一步降低罐頂出口原油內(nèi)水及鹽的含量。

④供電電源采用交直流電源設(shè)備。交直流電脫鹽設(shè)備具有脫鹽脫水率高、電耗低的特點(diǎn)。

⑤改進(jìn)混合系統(tǒng)，采用靜態(tài)混合器與混合閥串聯(lián)的方式，能夠達(dá)到理想的混合效果。

高效電脫鹽罐電場布置與進(jìn)油分配如圖2-8所示。

隨著我國很多油田進(jìn)入二、三次采油，提供給煉廠的原油品質(zhì)逐漸變差，化學(xué)成分和油水乳狀結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，采用加熱、高電壓場和破乳劑的常規(guī)脫鹽脫水方法將愈來愈難以達(dá)到煉油廠的脫鹽脫水要求。電脫鹽設(shè)備經(jīng)常因電流負(fù)荷大而跳閘，使未達(dá)質(zhì)量要求的原油流入后續(xù)生產(chǎn)工序。近年來，超聲波破乳脫鹽脫水技術(shù)得到了推廣應(yīng)用，雖然超聲波的脫鹽脫水效果不如電脫好，但由于原油性質(zhì)影響不了超聲波破乳的過程，所以如果在電脫前先經(jīng)過超聲波的預(yù)處理，這樣電脫的效率也可以大幅提高，電脫的負(fù)荷亦可以減輕，對(duì)裝置的長期運(yùn)行是有利的。

三、脫鹽脫水的影響因素

1.原油性質(zhì)

重質(zhì)原油，黏度高、密度大的原油脫水比較困難。

2.溫度

原油加熱升溫后油的黏度減小，水和油的密度差增大，乳化液的穩(wěn)定性降低，水的沉降速度增大。但溫度過高（>150℃），水和油的密度差反而減小，油的電導(dǎo)率隨溫度升高而增大，不但不會(huì)提高脫鹽脫水效果，還會(huì)因電流過大而跳閘。所以，原油脫鹽脫水的適宜溫度為115～150℃。

3.壓力

電脫鹽罐要在一定的壓力下操作，以免原油中的輕組分汽化引起油層攪動(dòng)而影響沉降效果。一般的操作壓力不大于2.0MPa。

4.注水量及注水的水質(zhì)

原油在脫鹽脫水過程中，還需加入一定量的軟化水，因?yàn)樵椭谐Ｓ幸恍┕腆w鹽類分散在油中，需要注水將其溶解，同時(shí)適當(dāng)增加原油中的含水量，可以增大水滴聚集能力，促進(jìn)破乳，提高脫鹽效果。注水太多時(shí)，會(huì)在電極間出現(xiàn)短路，破壞電場平穩(wěn)操作。一、二級(jí)注水量為3%～6%。

5.破乳劑品種及用量

破乳劑是影響脫鹽率的最關(guān)鍵的因素之一。破乳劑是一種水包油型表面活性劑，其性質(zhì)與原油中存在的乳化劑（如環(huán)烷酸等）性能相反，加入原油中，能很快聚集在油水界面上，減弱、破壞原來穩(wěn)定的油包水型保護(hù)膜，便于小水滴聚集，進(jìn)行沉降分離。常用的破乳劑有離子型和非離子型兩種，用量一般為10～30μg/g。

6.電場強(qiáng)度

由于乳化原油在交流或直流電場中，都能由于感應(yīng)使水的微滴兩端帶上不同極性的電荷，使微滴兩端受到方向相反、大小相等的兩個(gè)吸引力作用，微滴被拉長成橢圓形，但并不發(fā)生位移，而是按電場方向排列整齊。每行相鄰微滴由于相鄰端的電荷相反而具有相互吸引力，這種引力使外層乳化膜受到削弱而破壞，使水的微滴聚集成大水滴而沉降，從而提高脫水效率。一般電場強(qiáng)度，弱電場區(qū)的強(qiáng)度為300～400V/cm，強(qiáng)電場區(qū)的強(qiáng)度為700～1000V/cm。

7.停留時(shí)間

原油在電場中停留時(shí)間為2min比較適宜。