CN100545241C

CN100545241C - 一种原油脉冲电脱盐工艺

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Publication number: CN100545241C
Application number: CNB2007100543313A
Authority: CN
Inventors: 任满年; 李彬; 刘可非; 董力军; 李中新; 叶久良; 梁晓斌; 齐文瑞; 杨萍; 陈灵文; 田英爱; 徐娟; 杜瑞华; 陈卫平; 王正; 李丛梅
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2007-04-29
Filing date: 2007-04-29
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2027-04-29
Also published as: CN101037612A

Abstract

本发明公开的脉冲电脱盐脱水工艺是将原油加热后，与破乳剂和洗涤水混合进入两级脱盐罐，其一级电脱盐罐的工艺条件为：洗涤水用量3%～15%，强场区脉冲电场强为800V/cm～5000V/cm，脉冲频率为50Hz～2000Hz，占空比为6%～50%；二级电脱盐罐的工艺条件为：洗涤水用量3%～12%，强场区脉冲电场强为1500V/cm～5000V/cm，脉冲频率为50Hz～2000Hz，占空比为0～50%。在此工艺条件的作用下进行脱盐、脱水，脱后原油的含盐量≯3.0mgNaCl/L，含水量≯0.3%，切水含油≯100mg/L，达到了深度脱盐的目的。该技术可适应于轻质、中质和重质原油的电脱盐，具有高效、低耗和环保的优点，其总脱盐率可达95%以上，与普通交流电脱盐技术相比，可节电60%左右。

Description

一种原油脉冲电脱盐工艺

技术领域

本发明属于石油化工电脱盐工艺技术领域，主要涉及的是一种原油脉冲电脱盐工艺。适应于从轻质到重质原油的电脱盐过程。

背景技术

在石油加工过程中，原油中所含的盐类是造成装置腐蚀和结垢的主要原因。随着原油的重质化和劣质化以及原油加工深度的不断提高，下游装置对原油电脱盐提出了更高的要求，如何通过高效低耗的手段实现原油深度脱盐，是原油电脱盐技术的发展方向。

原油中的盐类主要以碱金属和碱土金属盐的形式存在，这些盐类大部分以无机盐的形式富集在原油所含的水中，一小部分以颗粒形态悬浮于油相中。在原油所含的水中，直径较大的悬浮水较容易的通过静态沉降分离；而以乳状液形式存在的乳化水，尤其是微米级的乳化水，即使在电场中也难易脱除。一般来说，商品原油经过了物理沉降、化学破乳和电场破乳等脱水工艺后，水含量小于0.5％，此时，原油中的无机盐主要溶解在乳化水中，因此，通过筛选合适的破乳剂、改变电场形式和强度等工艺手段脱除油相中的微米水滴，是实现原油的深度脱盐的主要途径。国内外现役的原油电脱盐设备多为第二代电脱盐技术，即交直流联合电脱盐技术。该技术存在的突出问题是：对重质原油的脱盐效果较差；污水含油高；电耗高，易短路造成电脱盐装置跳闸现象。90年代后半叶，随着集成电路技术的发展，大功率、高压脉冲电源成本大大降低，以高压脉冲供电方式为特征的第三代电脱盐脱水技术开发得到了重视。从理论上讲，脉冲电脱盐脱水技术的破乳时间短，电耗低，能提高了脱盐脱水的效率。但是，原油电脱盐和脱水有着很大的区别；原油电脱水工艺只要能将油中水含量降止0.5％以下即可，对原油中含盐无要求；而原油电脱盐工艺则要求脱后原油含盐不大于3.0mgNaCl/l，水含量不大于0.3％，脱后污水含油不大于500mg/l；因此，原油电脱盐技术是比电脱水技术要求更高，更难实现的工艺过程。对于第三代的脉冲电脱盐脱水技术而言，其脱盐率和脱后污水含油受到电场强度、脉冲频率、占空比、破乳剂型号及用量、洗涤水用量等多种因素的影响，且这些因素彼此间不是孤立的，有些因素之间还存在着协同作用。如果工艺条件选择不当，不但会影响脱盐效率，而且会因过度乳化而造成短路跳闸现象，使电脱盐装置无法正常操作。因此，工艺条件的选择和优化对脉冲电脱盐装置的平稳运行、脱盐效率和脱后污水含油量有着很大的影响。现有的脉冲电脱盐脱水技术多为静态的技术，主要针对的是原油脱水过程，没有专门针对不同原油的连续式脉冲电脱盐工艺及与之配套的工艺条件，制约了脉冲电脱盐中水技术在石油炼制行业的应用。

在现有的第三代脉冲电脱盐脱水技术中，专利UA72285和RU2174857均为电脱水技术，电场强度分别为不小于5KV/cm和40～80KV/cm；实验发现，当电场强度大于5KV/cm时，易造成原油二次乳化，使脱盐率明显降低，并使电脱盐装置的污水含油量大幅度上升，增加了污水处理的难度。RU2167692采用一种交替的脉冲电场，脉冲强度为0.5～1KV/cm，适用于

油水乳状液的脱水，由于脉冲场强较低，脱盐效果不理想。中国专利CN1358824、CN96202788和CN95219078均为高频脉冲电脱水装置，适应于油田原油的电脱水过程，未涉及原油电脱盐的工艺过程和工艺条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原油脉冲电脱盐工艺。以适应从轻质到重质原油的电脱盐过程，达到降低电脱盐电耗和脱后污水含油量，提高脱盐率和设备运行平稳率。

本发明实现上述目的采取的技术方案是：经加热原油与二级电脱盐切水和破乳剂混合后，进入一级脱盐罐，在脱盐温度为110℃～145℃，洗涤水用量为3％～15％，强场区脉冲电场强为800V/cm～5000V/cm，脉冲频率为50Hz～2000Hz，占空比为6％～50％的工艺条件下进行一级脱盐脱水，分离的含盐含油污水从罐底送出进行污水处理；从罐顶流出的一脱原油与洗涤水(二级注水)和破乳剂再次混合，进入二级电脱盐罐，在脱盐温度为110℃～145℃，洗涤水用量3％～12％，强场区脉冲电场强为1500V/cm～5000V/cm，脉冲频率为50Hz～2000Hz，占空比为0～50％的工艺条件下进行进行二级脱盐，二级切水作为一级电脱盐的注水。

本发明以脉冲供电方式替代连续的交流或直流供电方式，对原油进行深度脱盐和脱水。所采用的电脱盐罐及其辅助设施可以完全利用现有的常规电脱盐装置，仅对其供电部分进行改造，将常规电脱盐的全阻抗变压器及其控制系统改为脉冲变压器及其控制系统。脉冲电源由脉冲发生控制器和全阻抗高频防爆变压器组成(已另案申请专利)，其安装于操作室内，高频防爆变压器安装在电脱盐罐上。输入380V的工频信号经脉冲发生控制器整流逆变为要求的脉冲信号，后经电缆输送至置于电脱盐罐上的高频防爆变压器，升压到电脱盐工艺所需要的电压后，由高压电缆连接到电脱盐罐内极板上。

众所周知，原油电脱盐是依靠乳化颗粒受到电场聚结力、击穿力和破乳剂的共同作用而达到脱盐目的。由于脉冲电源所形成的矩形脉冲频率可调，根据工艺要求可产生间隔极窄的矩形电脉冲，在油水乳化液上施加一个电场。这种电场作用的时间极短，在电场尚未来得及击穿时，脉冲就已消失，因而可以使脉冲电场强度大大高于普通电脱盐，明显缩短了水滴的聚结和沉降时间，避免了常规电脱盐工艺因产生“水链现象”而造成的电源跳闸问题，提高了对重质原油的适应性，达到了提高脱盐效率、改善设备运行稳定性、降低电耗和破乳剂消耗的目的。

本发明所采用的洗涤水可以为新鲜水或工业净化水。为了节约用水，最好采用工业净化水，其PH＝6～10；二级电脱盐的含盐污水可作为一级脱盐的洗涤水。脉冲电脱盐过程中注入洗涤水的目的是为了溶解原油中所携带的无机盐，达到更好的脱盐效果。洗涤水过少，不利于无机盐溶解；洗涤水过多，则增加了能耗。本发明的洗涤水用量为原油量的3％～15％。

原油破乳剂分为油溶性和水溶性两种形式，均可在原油脉冲电脱盐工艺中使用。本发明选用的破乳剂是一种市售的油溶性破乳剂，型号为EC2425A。由于该技术可以明显地减少破乳剂用量，甚至完全不用破乳剂，因此，对破乳剂的型号和用量并无特殊要求，可根据原油的性质进行筛选的型号和用量。

电脱盐的温度对脱盐效率有较大的影响。脱盐温度太低，原油的粘度大，不利于油水分离，脱盐效率下降；脱盐温度过高，电脱盐罐的运行压力高，增加了能耗和设备运行的风险性。本发明所采用的电脱盐温度为110℃～145℃。对于密度为0.8g/cm³～0.9g/cm³的原油，脱盐温度选择110℃～135℃；对于密度大于0.9g/cm³的重质原油，脱盐温度选择135℃～145℃。

强场区的脉冲电场强度是决定脱盐率的关键因素之一，本发明所选用的强场区脉冲电场强为800V/cm～5000V/cm。低于800V/cm脱盐效果不理想；高于5000V/cm会造成原油和水二次乳化，使脱盐率降低，污水含油量明显增加。

脉冲频率对脱盐率有一定的影响。脉冲频率低，不利于油水乳化液破乳，降低脱盐率；脉冲频率太高，会产生二次乳化。本发明所选用的脉冲频率为50Hz～2000Hz。

占空比是指一个周期内脉冲所占的时间与本周期总时间之比。占空比低，脱盐效果差；占空比过高，易产生“水链现象”，造成供电系统跳闸，并使脉冲电脱盐工艺的电耗增加。本发明所选用的占空比为6％～50％。

强场区的停留时间对脱盐效果有较大的影响。强场区的停留时间太短，油水混合物分离效果差，脱盐率低；停留时间太长又会影响装置的处理量。现用的第二代原油电脱盐工艺的强场区停留时间一般为10min～20min。本发明所述的原油脉冲电脱盐工艺，由于破乳速度快，强场区的停留时间选用1min～5min即可。

本发明所述的一级电脱盐的主要工艺条件为：破乳剂用量0～15μg/g，优选5μg/g～10μg/g；一级洗涤水用量3％～15％，优选5％～10％；强场区脉冲电场强为800V/cm～5000V/cm，优选1500V/cm～4000V/cm；脉冲频率为50Hz～2000Hz，优选500Hz～1500Hz；占空比为6％～50％，优选20％～50％；强场区停留时间1min～5min。

本发明所述的二级电脱盐的其它主要工艺条件为：洗涤水用量3％～12％，优选5％～9％；强场区脉冲电场强为1500V/cm～5000V/cm，优选2000V/cm～4500V/cm；脉冲频率为50Hz～2000Hz，优选300Hz～1400Hz；占空比为0～50％，优选20％～40％；强场区停留时间1min～5min。由于采用的是油溶性破乳剂，二级电脱盐不必再加入破乳剂；如果采用水溶性破乳剂，二级电脱盐仍可按一级电脱盐的比例加入。

本发明所提出的原油脉冲电脱盐工艺，在优化的工艺条件下，其总脱盐率可达95％以上，脱后原油的含盐量≯3.0mgNaCl/1，含水量≯0.3％，污水含油≯100mg/L，达到了深度脱盐的要求。与普通交流电脱盐技术相比，可节约60％左右的电能。

附图说明

图1为本发明专用脉冲电源及其控制系统的原理示意图。

图2为本发明脉冲电脱盐装置原理示意图。

图中：1、三相工频电源，2、脉冲发生控制器，3、电缆，4、电脱盐罐，5、高频防爆变压器，6、高压电缆，7、接地线，8、原油罐，9、加热罐，10、一级脱盐罐，11、二级脱盐罐，12、原油泵，13、一级注水泵，14、破乳剂泵，15、二级注水泵，16、补排水口；A、原油，B、二级切水，C、破乳剂溶液，D、二级注水，E、一级破乳剂，F、二级破乳剂，G、一级脱盐油水混合液，H、一脱原油，I、二脱原油，J、一级含油含盐污水。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例是在现有电脱盐罐及其辅助设施基础上，将常规电脱盐的全阻抗变压器及其控制系统改为脉冲变压器及其控制系统。脉冲电源由脉冲发生控制器2和全阻抗高频防爆变压器5组成，脉冲发生控制器2安装于操作室内，高频防爆变压器5安装在电脱盐罐4上。输入380V的工频电源1经脉冲发生控制器整流逆变为要求的脉冲信号，经电缆3输送至置于电脱盐罐上的高频防爆变压器，升压到电脱盐工艺所需要的电压后，由高压电缆6连接到电脱盐罐内极板上(如附图1所示)，为了防止系统意外漏电，将电脱罐4接地。所采用的专用脉冲电源可以形成单向、高压、高频、窄脉冲，大空度比电场。其主要参数应符合下列条件：输入电压为三相四线380V，50Hz；额定输出脉冲电压为15-100KV，连续可调；脉冲频率：50～2000HZ，连续可调；占空比：6-50％，连续可调；防爆等级：增安型e II级。

如附图2所示，本实施例的工艺流程为：从原油罐8来的原油A经过滤后进入原油泵12，原油密度为878.2Kg/m³，盐含量为98.5mgNaCl/l；由原油泵输出的原油与来自破乳剂泵14的破乳剂溶液E和来自一级注水泵13二级切水B进行充分混合。破乳剂为油溶性，型号为EC2425A，加入量为0μg/g；洗涤水用量为3％。一级脱盐油水混合液G在加热罐9中加热到110℃后，进入一级脱盐罐10，在强场区脉冲电场强为1500V/cm，脉冲频率为50Hz，占空比为6％的工艺条件下进行脱盐脱水，分离出的一级含油含盐污水J从脱盐罐底部排出。一级脱盐后的原油H从一级脱盐罐上部引出，与来自破乳剂泵14的破乳剂F和来自二级注水泵15的工业净化水进行二次混合，注水为工业净化水，PH＝9.0，二级脱盐洗涤水用量为3％；破乳剂加入量为7.5μg/g，进入二级脱盐罐11，在强场区脉冲电场强为1500V/cm，脉冲频率为50Hz，占空比为6％的工艺条件下进行二级脱盐脱水，含油含盐污水B(二级切水)从脱盐罐底部排出，二脱原油I从二级脱盐罐上部引出后送往常减压装置。如果一级脱盐的洗涤水用量大于或小于二级脱盐的洗涤水用量，可由补排水口16进行外排或补充。

本实施例脱盐脱水效果见下表：

实施例2

本实施例采用的生产设备及工艺流程同实施例1。

其原油密度为878.2Kg/m³，盐含量为98.5mgNaCl/l；脱盐温度为120℃；破乳剂为油溶性，型号为EC2425A；注水为工业净化水，PH＝6.0。

一级脱盐破乳剂加入量为5μg/g，洗涤水用量为5％，强场区脉冲电场强为2000V/cm，脉冲频率为1000Hz，占空比为30％；二级脱盐洗涤水用量为5％，强场区脉冲电场强为2000V/cm，脉冲频率为1000Hz，占空比为30％。

该条件下的脱盐脱水效果见下表。

实施例3

本实施例采用的生产设备及工艺流程同实施例1。

其原油密度为878.2Kg/m³，盐含量为98.5mgNaCl/l；脱盐温度为135℃；破乳剂为油溶性，型号为EC2425A；注水为工业净化水，PH＝8.0。

一级脱盐破乳剂加入量为10μg/g，洗涤水用量为7％，强场区脉冲电场强为3000V/cm，脉冲频率为2000Hz，占空比为50％；二级脱盐洗涤水用量为7％，强场区脉冲电场强为3000V/cm，脉冲频率为2000Hz，占空比为50％。该条件下的脱盐脱水效果见下表。

实施例4

本实施例采用的生产设备及工艺流程同实施例1。

其原油密度为878.2Kg/m³，盐含量为98.5mgNaCl/l；脱盐温度为130℃；破乳剂为油溶性，型号为EC2425A；注水为工业净化水，PH＝10.0。

一级脱盐破乳剂加入量为0μg/g，洗涤水用量为7％，强场区脉冲电场强为2000V/cm，脉冲频率为1000Hz，占空比为50％；二级脱盐洗涤水用量为7％，强场区脉冲电场强为2000V/cm，脉冲频率为1000Hz，占空比为50％。该条件下的脱盐脱水效果见下表。

实施例5

本实施例采用的生产设备及工艺流程同实施例1。

其原油密度为878.2Kg/m³，盐含量为98.5mgNaCl/l；脱盐温度为120℃；破乳剂为油溶性，型号为EC2425A；注水为工业净化水，PH＝8.0。

一级脱盐破乳剂加入量为2.5μg/g，洗涤水用量为7％，强场区脉冲电场强为3000V/cm，脉冲频率为500Hz，占空比为50％；二级脱盐洗涤水用量为5％，强场区脉冲电场强为3000V/cm，脉冲频率为700Hz，占空比为30％。该条件下的脱盐脱水效果见下表。

实施例6

本实施例采用的生产设备及工艺流程同实施例1。

其原油密度为878.2Kg/m³，盐含量为98.5mgNaCl/l；脱盐温度为130℃；破乳剂为油溶性，型号为EC2425A；注水为工业净化水，PH＝6.0。

一级脱盐破乳剂加入量为5.0μg/g，洗涤水用量为7％，强场区脉冲电场强为3500V/cm，脉冲频率为500Hz，占空比为50％；二级脱盐洗涤水用量为5％，强场区脉冲电场强为4500V/cm，脉冲频率为700Hz，占空比为50％。该条件下的脱盐脱水效果见下表。

实施例7

本实施例采用的生产设备及工艺流程同实施例1。

其原油密度为878.2Kg/m³，盐含量为98.5mgNaCl/l；脱盐温度为115℃；破乳剂为油溶性，型号为EC2425A；注水为工业净化水，PH＝6.0。

一级脱盐破乳剂加入量为7.5μg/g，洗涤水用量为7％，强场区脉冲电场强为5000V/cm，脉冲频率为1000Hz，占空比为50％；二级脱盐洗涤水用量为5％，强场区脉冲电场强为5000V/cm，脉冲频率为1000Hz，占空比为30％。该条件下的脱盐脱水效果见下表。

实施例8

本实施例采用的生产设备及工艺流程同实施例1。本实施例是与普通的全感抗交流电源的对比试验，主要对比对象为脱盐率和电耗。

一级脱盐破乳剂加入量为5.0μg/g，洗涤水用量为7％，强场区脉冲电场强为3400V/cm，脉冲频率为1000Hz，占空比为50％；二级脱盐洗涤水用量为5％，强场区脉冲电场强为3400V/cm，脉冲频率为1000Hz，占空比为30％。该条件下的脱盐脱水效果见下表。

所采用的普通全感抗交流供电模式的条件为：一级脱盐破乳剂加入量为5.0μg/g，洗涤水用量为7％，强场区电场强为1500V/cm；二级脱盐洗涤水用量为5％，强场区电场强为1500V/cm。该条件下的脱盐脱水效果见下表。

从上述两个表的对比可以看出，在主要条件相同的情况下，采用脉冲电源可比普通交流电源脱盐率提高12.5个百分点，并可节电66.7％。

实施例9

本实施例采用的生产设备及工艺流程同实施例1。本实施例是与普通的全感抗交流电源的对比试验，主要对比对象为处理量，脱盐率和电耗。

其原油密度为878.2Kg/m³，盐含量为98.5mgNaCl/l；脱盐温度为130℃；破乳剂为油溶性，型号为EC2425A；注水为工业净化水，PH＝7.0。

一级脱盐破乳剂加入量为5.0μg/g，洗涤水用量为7％，强场区脉冲电场强为4200V/cm，脉冲频率为1000Hz，占空比为50％；二级脱盐洗涤水用量为5％，强场区脉冲电场强为4500V/cm，脉冲频率为1000Hz，占空比为30％。原油处理量为16l/h，该条件下的脱盐脱水效果见下表。

所采用的普通全感抗交流供电模式的条件为：一级脱盐破乳剂加入量为5.0μg/g，洗涤水用量为7％，强场区电场强为1500V/cm；二级脱盐洗涤水用量为5％，强场区电场强为1500V/cm。原油处理量为10l/h，该条件下的脱盐脱水效果见下表。

从以上两表对比可以看出，在原油处理量增加60％情况下，采用脉冲电源可比普通交流电源脱盐率提高13.4个百分点，并可节电58.9％。

实施例10

本实施例采用的生产设备及工艺流程同实施例1。

其原油密度为936.2Kg/m³，盐含量为168.0mgNaCl/l；脱盐温度为145℃；破乳剂为油溶性，型号为EC2425A；注水为工业净化水，PH＝6.0。

一级脱盐破乳剂加入量为15μg/g，洗涤水用量为10％，强场区脉冲电场强为4500V/cm，脉冲频率为1000Hz，占空比为50％；二级脱盐洗涤水用量为8％，强场区脉冲电场强为4500V/cm，脉冲频率为1000Hz，占空比为30％。该条件下的脱盐脱水效果见下表。

Claims

1、一种原油脉冲电脱盐工艺，经加热的原油与二级电脱盐切水和破乳剂混合后，进入一级脱盐罐进行一级脱盐脱水处理，分离出的含盐含油污水从罐底送出进行污水处理；从罐顶流出的一脱原油与洗涤水和破乳剂再次混合后，进入二级电脱盐罐进行二级脱盐脱水处理，从罐顶流出的二脱原油送入后序工艺加工，罐底部的二级切水作为一级电脱盐的注水，其特征在于：一级电脱盐罐的工艺条件为：洗涤水用量3％～15％，强场区脉冲电场强为800V/cm～5000V/cm，脉冲频率为50Hz～2000Hz，占空比为6％～50％，温度为110℃～145℃，停留时间为1min～5min；二级电脱盐罐的工艺条件为：洗涤水用量3％～12％，强场区脉冲电场强为1500V/cm～5000V/cm，脉冲频率为50Hz～2000Hz，占空比为0～50％，温度为110℃～145℃，停留时间为1min～5min。

2、根据权利要求1所述的原油脉冲电脱盐工艺，其特征在于：所述的一级电脱罐的洗涤水为5％～10％，强场区脉冲电场强为1500V/cm～4000V/cm，脉冲频率为500Hz～1500Hz，占空比为20％～50％。

3、根据权利要求1所述的原油脉冲电脱盐工艺，其特征在于：所述的二级电脱罐的洗涤水用量为5％～9％，强场区脉冲电场强为2000V/cm～4500V/cm，脉冲频率为300Hz～1400Hz，占空比为20％～40％。

4、根据权利要求1或2或3所述的原油脉冲电脱盐工艺，其特征在于：所述的洗涤水可以为新鲜水或工业净化水，其PH＝6～10；用量为原油量的3％～15％；二级电脱盐的含盐污水可作为一级脱盐的洗涤水。

5、根据权利要求1或2或3所述的原油脉冲电脱盐工艺，其特征在于：所述的破乳剂为油溶性破乳剂。