储运仪表课程设计

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第一章工艺过程简介
一、电脱盐的意义与作用
意义：
从地层中开采出来的原油中含有杂质、轻烃气体、水以及NaCl、MgCl2、CaCl2等无机盐类。

原油含盐含水对原油储运、加工、产品质量及设备等均造成很大危害，主要为：
（1）增加设备的负荷，增加动力、热能和冷却水等的消耗。

例如一座年处理量为250万吨的常减压蒸馏装置，如果原油含水量增加1%，热能耗将增加约7000MJ/h。

（2）影响常减压蒸馏的正常操作。

含水过多的原油，水分气化，气相体积大增，造成蒸馏塔内气速过大，易引起冲塔等操作事故。

（3）原油中的盐类，随着水分蒸发，盐分在换热器和加热炉管壁上形成盐垢，降低传热效率，增大流动阻力，严重时导至堵塞管路，烧穿管壁、造成事故。

（4）腐蚀设备，缩短开工周期。

CaCl2和MgCl2能水解生成具有强腐蚀性的HCl，特别是在低温设备部分存在水分时，形成盐酸，腐蚀更为严重。

CaCl2+2H2O →Ca(OH)2+2HCl
MgCl2+2H2O →Mg(OH)2+2HCl
加工含硫原油时，会产生H2S腐蚀设备。

（5）盐类中的金属进入重馏分油或渣油中，毒害催化剂、影响二次加工原料质量及产品质量。

因此为了保护设备和管路不被腐蚀破坏以及保证原油的质量，需要把原油中的盐除去。

作用：
原油从地层开采出来后先经过油田的脱水装置处理，要求将含水量降到<0.5%，含盐量降至<50mg/l。

但由于油田脱盐脱水设施不完善或原油输送中混入水分，进入炼油厂的原油仍含有不等量的盐和水分。

因此原油进入炼油厂后，必须先进行脱盐脱水，使含水量达到0.1%～0.2%，含盐量<5mg/l。

对于有渣油加氢或重油催化裂化过程的炼油厂，要求原油深度脱盐，即原油含盐量<3mg/l或含钠量<1mg/l。

盐分除部分呈结晶状悬浮在原油中外，大部分溶于水中，水分大都以微粒状分散在油中，形成较稳定的油包水型乳状液。

二、电脱盐的过程
向原油中注入部分含氯低的新鲜水，以溶解原油中的结晶盐类，并稀释原油中的结晶盐类，并稀释原有盐水，形成新的乳状液，然后在一定温度、压力和破乳剂及高压电场作用下，使微小水滴聚集成较大水滴，因密度差别、借助重力，水滴从油中沉降、分离，达到脱盐脱水的目的，称电化学脱盐脱水，简称电脱盐。

原油中的盐类大部分是溶于所含的水中，所以，脱盐脱水是同时进行的。

第二章电脱盐系统工艺流程
一、影响电脱盐效果的工艺参数
1、脱盐温度：
温度升高可以降低原油的粘度、密度及乳化液的稳定性，水的沉降速度增加，但不宜
过高。

若温度过高（大于140℃），油与水的密度差反而减小，同样不利于脱水。

温度过高，原油中轻组分和水会气化，脱盐罐需采用很高压力才能正常操作，会因脱盐罐电流过大而跳闸。

所以脱盐温度一般在105~140℃。

（80~120℃）
2、压力：
脱盐罐需在一定压力下进行，以免原油中的水、轻组分气化，引起油层搅动，影响水的沉降分离。

操作压力视原油中轻馏分含量和加热温度而定，一般在0.8~2MPa。

3、注水量及注水的水质：
脱盐过程中，注入一定量的水与原油混合，将使水滴更容易聚结，同时注水还可以破坏原油乳化液的稳定性，对脱盐有利。

注水量一般为5%~7%，增加注水量，脱盐效果会提高，但注水过多，会引起电极间出现短路跳闸以及水资源的浪费。

4、破乳剂：
破乳剂是一种表面活性剂，若注入量过大，会造成原油乳化加剧，进而影响原油的脱盐效果，同时还会造成含盐污水水质变差，给污水的净化带来困难。

一般水溶性破乳剂的注入量在20~40mg/L、油溶性破乳剂的注入量在3~25mg/L.
5、混合强度：
原油脱盐率，很大程度上取决于原油与水和破乳剂的混合程度，充分的混合能保证水、破乳剂与原油的含盐水良好接触，使原油的含盐水滴得到有效稀释。

混合强度小，难以保证脱盐效果；混合强度过大，乳化层会太稳定而不易被破乳。

加工低密度原油时，混合阀压差采用30~80kPa；加工高密度原油时，混合阀压差采用50~130kPa。

6、电脱盐罐的界位：
脱盐罐的油水分界面必须低于脱盐罐的下极板，界位太低容易造成切水带油，界位过高易使原油带水，引起脱盐电流波动造成脱盐变压器跳闸。

因此在实际操作中，要控制适宜的脱盐界位，保证最上部分的检查口不能见水，最下部的检查口不能见油，油水界位最好能控制在中间两个检查口之间。

7、电脱盐电场强度：
电场强度是影响电脱盐效率的一个主要的工艺参数。

每一种原油都有与其相适应的脱盐电场强度，过高或过低都会使脱盐率降低。

在原油质量稳定的情况下，19KV的电场强度是可以满足生产的需要，但是，当原油质量波动很大时，它的不足就表现的很明显。

国外文献介绍水滴的电场临界梯度为4.70 kV/cm，工业上实际采用的电场梯度远低于电场临界强度。

我国现时各炼油厂采用的实际强电场梯度为500~1000V/cm，弱电场梯度为150~300V/cm。

原油电脱盐最佳工艺条件
操作压力：0.98~1.11MPa
操作温度：120~140℃
注水量：5%~8%（占原油）
注破乳剂量：25PPm（占原油）
工作电压：19KV
输入电流：22A
油水界位控制：52~56%
混合阀压差：较低密度的原油采用30~80kPa；较高密度的原油采用50~130kPa。

排污水温度：75~80℃
二、工艺流程图的具体分析
炼油厂原油的脱盐脱水大都采用二级电化学脱盐方法，综合运用加热、注水、加破乳剂和高压电场几种措施，使原油破乳、水滴聚结而达到沉降分离的目的。

原油按比例加入淡水、破乳剂后经原油泵混合，并经换热器加热到预定温度，高压电场一级电脱盐；再次注入新鲜水，经混合阀混合后，高压电场二级二级电脱盐脱水。

一级电脱盐的脱盐率在90%~95%之间，从二级脱盐罐中脱出的水含盐较少，可作为一级脱盐前所加的水注入原油，以节约新鲜水。

原油电脱盐的主要设备包括：电脱盐罐、混合器、变压器、油水界面控制仪
1、电脱盐罐
电脱盐罐是电脱盐的主要设备之一，它有卧式、立式和球形等几种形式，国内外炼油厂一般都采用卧式罐。

2、混合器
油、水、破乳剂在进脱盐罐前需借混合设施充分混合，使水和破乳剂在原油中尽量分散。

分散得细，脱盐率高。

但有一限度，如分散过细，形成稳定乳化液，脱盐率反而下降，故混合强度要适度。

3、变压器
变压器是电脱盐设施中最关键的设备，与电脱盐的正常操作和保证脱盐效果有直接关系。

考虑到生产环境的安全生产要求，国内外多采用防爆高阻抗变压器。

4、油水界面控制仪
脱盐罐内保持油水界面的相对稳定是电脱盐操作好坏的关键因素之一。

油水界面稳定，能保持电场强度稳定。

其次是，界面稳定能保证脱盐水在罐内所需的停留时间，保证排放水含油达到规定要求。

油水界面控制仪可分为六种：电阻式界面仪、电容式界面仪、外浮筒式界面仪、内浮筒式界面仪、差压式界面仪和短波吸收法界面仪。

三、电脱盐的新技术新工艺
1、原油高速电脱盐技术
原油高速电脱盐技术是目前世界最先进的电脱盐新技术，该技术具有脱盐效率高、单位罐容处理能力大、电耗低、占地少等优点。

我国扬中三星电脱盐厂已经引进了这套技术，并在此基础上创新开发了新型脉冲式电脱盐技术。

中国石化镇海分公司、荆门分公司的应用结果表明,该技术也是一个可供选择的脱盐技术。

平均电流由原来157A降到40A,电耗由原来的0.504kW·h/t降到0.3 kW·h/t,而原油电脱盐合格率达到98﹪以上,抗冲击能力很大。

2、超声波—电脱盐组合工艺
超声波—电脱盐组合工艺是近年来出现的原油脱盐新技术，其理论基础是原油中的水滴粒子在超声波辐射下的位移效应，即通过超声波作用于不同性质的介质中所激发出的位移，破坏原油中的油水乳化相结构，使微小的水粒在电场作用下高速聚合并下沉，达到高效分离油水的工业目的。

相比破乳剂—电脱盐这类电化学脱盐技术，超声波—电脱盐组合工艺具有无污染、能耗低、投资少、效果好等技术优点，对原油性质变化也具有更强的适应能力，是一项绿色环保和经济高效的原油脱盐新技术。

超声波—电脱盐组合技术的工艺特点是：电脱盐装置现有流程保持不变，在原油出混合器之后和进脱盐罐之前的管线上增设一条同径的付线，在此付线上安装相应的超声波换能器，对注水原油发射顺-逆流超声波，并使其在电脱盐罐中继续受到超声波激发效应，通过这种不间断的物理机械波的作用，产生强化破乳的效果。

该工艺可以通过DCS系统设计出控制程序，根据原油关键性质参数的变化、原油加工方案的调整来在线调节超声波参数。

以胜利油田石油化工总厂为例，应用该技术后，原油脱后含盐从原来的平均4.6g/ml降低到1.5g/ml的水平。

近年来的工业应用结果表明，该技术不仅改善了脱盐效果，而且也节省了破乳剂消耗和电费，大大降低了成本费用。

在完全替代破乳剂的工艺条件下，该技术达到了很好的脱盐效果，完全适应原油重质化和劣质化的变化趋势，也为加工高硫高酸原油创造了良好的技术条件。

3、脉冲电脱盐新技术
脉冲电脱盐具有减少破乳剂使用量、节约运行电耗、降低排水含油、增强装置运行稳定性等特点。

4、交直流电脱盐新技术
交直流新技术具有脱盐效率高、能耗低、适应性强、操作简便等优点并且交流电脱盐对油品性质变化时有较大的适应性。