CN103289729B

CN103289729B - 电场-旋流组合的原油脱盐方法及装置

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Publication number: CN103289729B
Application number: CN201310267731.8A
Authority: CN
Inventors: 黄聪; 汪华林; 马良; 范轶; 沈玲; 邱阳
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: CN103289729A

Abstract

本发明涉及电场-旋流组合的原油脱盐方法及装置，提供了一种电场-旋流组合的原油脱盐方法，该方法包括：（a）对经一级电脱盐后的原油进行旋流脱盐，以将电脱盐后的原油中的含盐水分离出来，降低电脱盐后的原油中的含盐量；以及任选地，（b）对经旋流脱盐后的原油进行二级电脱盐，以进一步降低原油中的含盐量。还提供了一种电场-旋流组合的原油脱盐装置。

Description

电场-旋流组合的原油脱盐方法及装置

技术领域

本发明属于石油化工与环保领域，涉及电场-旋流组合的原油脱盐方法，具体地说，本发明涉及在原油两级电脱盐罐之间增设旋流脱盐器，或在电脱盐罐的下游串联旋流脱盐器，以提高原油脱盐效率，适用于常减压蒸馏工艺中原油的脱盐脱水处理单元。本发明还涉及电场-旋流组合的原油脱盐装置。

背景技术

原油脱盐是常减压蒸馏的第一道工序，该工序的目的是从原油中除去盐、水和其它杂质。原油中所含的无机盐是溶于水的，这些盐的存在会造成炼油装置设备的管线腐蚀、管线结垢、能耗增加，严重威胁后续加工装置的长周期安全运行。因此要进行脱盐脱水处理。中石化公司要求有二次加工装置的炼油厂进行深度脱盐，具体指标为：脱后原油含盐≤3mg/L，脱后含水≤0.30%，电脱盐排污水含油＜200ppm。

电脱盐技术是目前广泛使用的原油脱盐技术，即在破乳剂作用下借助高压电场进行破乳，使小水滴聚结成大水滴，然后靠油水的密度差将水分出。它能有效地减少NaCl、CaCl₂、MgCl₂等盐类、腐蚀性物质（石油酸、有机硫等）及水的含量，是解决设备腐蚀最积极的工业技术途径。电脱盐技术使用比较成熟，但是随着原油开采时间的深入和原油加工量的增大、原油质量劣质化程度增强、重质油产量激增，现用电脱盐技术脱后原油含盐总量仍偏高且不稳定，平均值高于5mg/L，有时高达10mg/L以上，高于中石化提出的指标要求。此外，电脱盐脱后油中含水约为0.47%，这部分水中含盐量高达0.4ppt，将严重影响后续加工装置的生产。

CN1570033A公开了一种利用旋流分离技术进行原油脱盐的方法及装置，在100-300℃操作温度下利用旋流分离技术将注过水和破乳剂后的原油分离为油相和含油污水。该申请据称可以将原油含盐量降低到3mg/L以下，脱后含水量可降至0.1％(体积比)。但是，该装置整体改造成本过高同时受油质劣化现象的限制。

因此，针对现有技术的不足，本领域迫切需要开发出适合在石油化工行业推广使用的原油脱盐新工艺，以满足大幅降低原油中的含盐含水率，提高常减压蒸馏工艺的原油质量的需求，同时成本经济，不受油质劣化现象的限制。

发明内容

本发明提供了一种新颖的电场-旋流组合的原油脱盐方法及装置，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种电场-旋流组合的原油脱盐方法，该方法包括：

（a）对经一级电脱盐后的原油进行旋流脱盐，以将电脱盐后的原油中的含盐水分离出来，降低电脱盐后的原油中的含盐量；以及

任选地，（b）对经旋流脱盐后的原油进行二级电脱盐，以进一步降低原油中的含盐量。

在一个优选的实施方式中，该方法还包括，在原油一级电脱盐后、旋流脱盐前，对经一级电脱盐后的原油进行注水操作，其中，所述注水来自二级电脱盐切水，注水后原油的含水量为0.5-3体积%，以原油的体积计。

在另一个优选的实施方式中，经旋流脱盐后，原油中的含盐量降低0.5-2.8mg/L。

在另一个优选的实施方式中，经旋流脱盐后，原油中的含盐量降低1.2-3.9mg/L。

在另一个优选的实施方式中，所述旋流脱盐使得一级脱盐率提高8-15%，并保证二级电脱盐脱后原油中的含盐量不大于3.0mg/L，总脱盐合格率达到92%或更高。

另一方面，本发明提供了一种电场-旋流组合的原油脱盐装置，该装置包括：

与一级电脱盐罐连接的旋流脱盐器，用于对经一级电脱盐后的原油进行旋流脱盐，以将电脱盐后的原油中的含盐水分离出来，降低电脱盐后的原油中的含盐量；以及

任选地，与旋流脱盐器连接的二级电脱盐罐，用于对经旋流脱盐后的原油进行二级电脱盐，以进一步降低原油中的含盐量。

在一个优选的实施方式中，该装置还包括，置于一级电脱盐罐与旋流脱盐器之间的注水混合器，用于在原油一级电脱盐后、旋流脱盐前，对经一级电脱盐后的原油进行注水操作，其中，所述注水来自二级电脱盐切水，注水后原油的含水量为0.5-3体积%，以原油的体积计。

在另一个优选的实施方式中，所述旋流脱盐器的操作温度为80-200℃，进出口的压力降不大于0.15MPa。

在另一个优选的实施方式中，所述旋流脱盐器的底流腔增开油相辅助线，以提高原油的回收利用率。

在另一个优选的实施方式中，所述旋流脱盐器是由多个微旋流分离管并联组成的；可通过外设压力容器组装成一个整体，共用进出口；材质均采用耐碱腐蚀材料。

附图说明

根据结合附图进行的如下详细说明，本发明的目的和特征将变得更加明显，附图中：

图1是根据本发明的一个实施方式的电场-旋流组合原油脱盐的工艺流程。

图2是根据本发明的另一个实施方式的电场-旋流组合原油脱盐的工艺流程。

图3是根据本发明的再一个实施方式的电场-旋流组合原油脱盐的工艺流程。

图4是根据本发明的实施例的7t/h规模的侧线旋流脱盐工业实验工艺流程图。

具体实施方式

本发明的发明人在经过了广泛而深入的研究之后发现，在原油两级电脱盐罐之间增设旋流脱盐器，或在电脱盐罐的下游串联旋流脱盐器，与电脱盐设备组合进行原油脱盐，能够有效地使原油脱盐效率得到提高；结合成熟的电脱盐技术与高效的旋流脱盐技术，大大地降低了原油中的含盐含水率，提高了常减压蒸馏工艺的原油质量，后续工艺得以能够更好的保障，同时成本经济，不受油质劣化现象的限制。基于此，本发明得以完成。

本发明的技术构思如下：

旋流分离技术的原理是依靠两相的密度差，利用流体在旋流管内高速旋转产生的离心力将重相从轻相中分离出来，从而达到分离或流体净化的目的。旋流分离器分离效果好、处理速度快、生产成本低，是一种新型高效节能的分离设备，将其用来脱除原油中的盐类和杂质，形成以旋流分离为核心的原油脱盐新工艺，适合在石油化工行业上推广使用。因此，在原油两级电脱盐罐之间增设旋流脱盐器，或在电脱盐罐的下游串联旋流脱盐器，与电脱盐设备组合进行原油脱盐，能够有效地使原油脱盐效率得到提高。本发明结合成熟的电脱盐技术与高效的旋流脱盐技术，开发了电场-旋流组合的原油脱盐装置，优势十分明显。

在本发明的第一方面，提供了一种电场-旋流组合的原油脱盐方法，该方法包括：

在原油两级电脱盐罐之间增设旋流脱盐器，或在电脱盐罐的下游串联旋流脱盐器；

利用油脱水型旋流分离技术将电脱盐后原油中的含盐水精密分离出来，降低电脱盐后原油夹带的盐的含量。

在本发明中，对电脱盐后的原油在进入旋流脱盐器前进行注水单元操作，其中，所述注水来自二级电脱盐切水，注水后原油的含水量体积分数为0.5-3%。旋流脱盐器使脱盐后原油的含盐量降低0.5-2.8mg/L。

在本发明中，电脱盐后的原油在进入旋流脱盐器前不注盐水、破乳剂等脱盐辅助介质。旋流脱盐器使脱盐后原油的含盐量降低1.2-3.9mg/L。

在本发明中，旋流脱盐器将脱盐后的原油分离成油相和含油污水，其操作温度为80-200℃，进出口的压力降不大于0.15MPa。

在本发明的第二方面，提供了一种电场-旋流组合的原油脱盐装置，该装置包括：

与一级电脱盐罐连接的旋流脱盐器；以及

任选地，与旋流脱盐器连接的二级电脱盐罐。

在本发明中，该装置还包括，置于一级电脱盐罐与旋流脱盐器之间的注水混合器。

在本发明中，所述旋流脱盐器的底流腔增开了油相辅助线，以提高原油的回收利用率。

在本发明中，所述旋流脱盐器使一级脱盐率提高了8-15%，并保证二级电脱盐后的含盐量不大于3.0mg/L，总脱盐合格率能达到92%以上，满足了后续二次加工装置的连续运转要求。

在本发明中，所述旋流脱盐器是由多个微旋流分离管并联组成的，可通过外设压力容器组装成一个整体，共用进出口，材质均采用耐碱腐蚀材料。

以下根据附图详细说明本发明的装置结构及方法。

图1是根据本发明的一个实施方式的电场-旋流组合原油脱盐的工艺流程。如图1所示，原油注水并加破乳剂后经换热器1换热后送入一级电脱盐罐2-1中进行一级电脱盐，一级脱盐切水由一级电脱盐罐2-1底部排出；经一级电脱盐后的原油经来自二级电脱盐切水的注水后送入注水混合器3混合，混合后的原油送入旋流脱盐器4进行旋流脱盐，脱盐后的旋流脱盐污水由旋流脱盐器4底部排出，经旋流脱盐后的原油注水并加破乳剂后送入二级电脱盐罐2-2进行二级电脱盐，二级脱盐切水由二级电脱盐罐2-2底部排出，脱油原油由二级电脱盐罐2-2顶部排出。

图2是根据本发明的另一个实施方式的电场-旋流组合原油脱盐的工艺流程。如图2所示，原油注水并加破乳剂后经换热器1换热后送入一级电脱盐罐2-1中进行一级电脱盐，一级脱盐切水由一级电脱盐罐2-1底部排出；经一级电脱盐后的原油送入旋流脱盐器4进行旋流脱盐，脱盐后的旋流脱盐污水由旋流脱盐器4底部排出，经旋流脱盐后的原油注水并加破乳剂后送入二级电脱盐罐2-2进行二级电脱盐，二级脱盐切水由二级电脱盐罐2-2底部排出，脱油原油由二级电脱盐罐2-2顶部排出。

图3是根据本发明的再一个实施方式的电场-旋流组合原油脱盐的工艺流程。如图3所示，原油注水并加破乳剂后经换热器1换热后送入一级电脱盐罐2-1中进行一级电脱盐，一级脱盐切水由一级电脱盐罐2-1底部排出；经一级电脱盐后的原油经来自二级电脱盐切水的注水后送入注水混合器3混合，混合后的原油送入旋流脱盐器4进行旋流脱盐，脱盐后的旋流脱盐污水由旋流脱盐器4底部排出，经旋流脱盐后的脱油原油由旋流脱盐器4顶部排出。

图4是根据本发明的实施例的7t/h规模的侧线旋流脱盐工业实验工艺流程图。如图4所示，原油送入一级电脱盐罐（V101A）2-1中进行一级电脱盐，一级脱盐切水由一级电脱盐罐2-1底部排出；经一级电脱盐后的原油经换热器2换热后，经来自二级电脱盐切水的注水后送入注水混合器3混合，混合后的原油送入旋流脱盐器4进行旋流脱盐，脱盐后的旋流脱盐污水由旋流脱盐器4底部排出，经旋流脱盐后的原油送入二级电脱盐罐（V102A）2-2进行二级电脱盐，二级脱盐切水由二级电脱盐罐2-2底部排出，脱油原油由二级电脱盐罐2-2顶部排出。

本发明的主要优点在于：

本发明结合了成熟的电脱盐技术与高效的旋流脱盐技术，提出了电场-旋流组合的原油脱盐方法，大大降低了原油中的含盐含水率，提高了常减压蒸馏工艺的原油质量，保证了脱盐后原油的含盐总量不大于3.0mg/L，总脱盐合格率达到92%，满足了后续二次加工装置的连续运转要求，延长了装置的运转周期，同时成本经济，不受油质劣化现象的限制。

实施例

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

实施例1：镇海炼化Ⅲ常装置上处理量为7t/h规模的侧线旋流脱盐工业实验装置

按照本发明的方法，采用华东理工大学独立自主研制的HL/L28-10型旋流脱盐器与原有的电脱盐装置组合进行原油脱盐操作单元。其具体运作过程及效果描述如下：

1.背景

镇海炼化Ⅲ常电脱盐部分引进Baker-Petrolite公司先进脱盐技术和关键设备，使用两台Φ3600×19560两级电脱盐罐进行脱盐，设计加工油种为伊朗轻油，建成投产至2006年3月装置运行工况一直较好。2007年装置开始加工达混、索鲁士、荣卡多等重质油，在掺炼重质油约20%的情况下，脱后含盐合格率能达到90%以上，期间也有短期内出现脱后含盐连续不合格的情况，但经优化操作后，运行工况恢复正常。2009年检修后继续投入运行，加工伊朗重油、掺25%的重质油，油性与检修前相似，一级、二级原油含盐均小于0.5%，但脱后含盐合格率下降明显，严重时只有30-50%。2011年的部分脱盐数据如下表1所示：

表1：2011年电脱盐运行工况部分数据统计

项目	一级脱后平均含盐	一级脱盐率	二级脱后平均含盐	二级脱盐率
						mg/L	%	mg/L	%
2011.01	6.2	73.88	2.7	52.45
					2011.02	8.8	73.92	4.3	49.83
2011.03	7.9	70.14	4.2	44.34
					2011.04	6.6	67.82	4.0	35.42
2011.05	5.8	58.08	3.8	33.25

2.原油性质

旋流脱盐器的进口原料为一级电脱盐罐处理后的脱后原油，下表2为旋流脱盐器进口原料的物性参数。

表2：一级电脱盐脱后原油性质

项目	脱后原油
		流量(kg/h)	7000
压力(MPa)	1.54
		温度(℃)	130
密度(kg/m³)	765
		粘度(mm²/s)	2
含水(w%)	0.5
		含盐(mg/L)	6-12

3.工艺流程

如图4所示。

4.实施过程

如图4所示，自一级电脱盐罐（V101A）顶部放空口处引一根的脱后原油管线，向其注入来自二级脱盐注水泵（P123A/B）的二级电脱盐切水，经注水混合器混合均匀后进入旋流脱盐器进行脱盐处理；脱盐器顶部的旋流脱后原油与辅助出油口的原油合并后进入二级电脱盐罐（V102A）进口原油管线，脱盐器底部的含盐污水排至水桶中。

5.实验结果与分析

实验结果如下表3所示。使用本发明的方法及装置后，旋流脱盐器的进口与油相出口的压力降不大于0.15MPa；一级脱后原油在经过旋流脱盐器旋流脱盐后，其含盐量降低0.5-2.8mg/L，作为后处理过程使一级脱盐率提高了8-15%；同时，作为二级电脱盐的预处理过程，减轻了二级电脱盐的负担，其脱后含盐量不大于3.0mg/L，总脱盐合格率能达到92%以上，满足后续二次加工装置的连续运转的要求。

表3：工业试验结果

项目	一级电脱盐脱后	旋流脱盐器出口	二级电脱盐脱后
					含盐(mgNaCl/L)	含盐(mgNaCl/L)	含盐(mgNaCl/L)
1	5.2	4.2	2.6
				2	8.6	5.8	2.9
3	3.5	2.9	2.3
				4	3.5	3.0	2.2
5	3.5	3.0	2.8
				6	4.2	3.6	2.7
7	3.6	3.0	2.5
				8	2.8	2.2	2.2
9	2.9	2.3	2.0
				10	4.5	3.8	2.4
11	3.1	2.6	2.1
				12	3.7	2.9	2.5
13	5.5	4.2	2.6
				14	7.0	5.6	3.0

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种电场-旋流组合的原油脱盐方法，该方法包括：

(a)对经一级电脱盐后的原油进行旋流脱盐，以将电脱盐后的原油中的含盐水分离出来，降低电脱盐后的原油中的含盐量；以及

(b)对经旋流脱盐后的原油进行二级电脱盐，以进一步降低原油中的含盐量，

其中，在原油一级电脱盐后、旋流脱盐前，对经一级电脱盐后的原油进行注水操作，其中，所述注水来自二级电脱盐切水，注水后原油的含水量为0.5-3体积％，以原油的体积计；

经旋流脱盐后，原油中的含盐量降低0.5-2.8mg/L。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，经旋流脱盐后，原油中的含盐量降低1.2-3.9mg/L。

3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述旋流脱盐使得一级脱盐率提高8-15％，并保证二级电脱盐脱后原油中的含盐量不大于3.0mg/L，总脱盐合格率达到92％或更高。

4.一种电场-旋流组合的原油脱盐装置，该装置包括：

与一级电脱盐罐(2-1)连接的旋流脱盐器(4)，用于对经一级电脱盐后的原油进行旋流脱盐，以将电脱盐后的原油中的含盐水分离出来，降低电脱盐后的原油中的含盐量；以及

与旋流脱盐器(4)连接的二级电脱盐罐(2-2)，用于对经旋流脱盐后的原油进行二级电脱盐，以进一步降低原油中的含盐量，

以及置于一级电脱盐罐(2-1)与旋流脱盐器(4)之间的注水混合器(3)，用于在原油一级电脱盐后、旋流脱盐前，对经一级电脱盐后的原油进行注水操作，其中，所述注水来自二级电脱盐切水，注水后原油的含水量为0.5-3体积％，以原油的体积计，并且经旋流脱盐后，原油中的含盐量降低1.2-3.9mg/L。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述旋流脱盐器(4)的操作温度为80-200℃，进出口的压力降不大于0.15MPa。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述旋流脱盐器(4)的底流腔增开油相辅助线，以提高原油的回收利用率。

7.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述旋流脱盐器(4)是由多个微旋流分离管并联组成的；可通过外设压力容器组装成一个整体，共用进出口；材质均采用耐碱腐蚀材料。