电脱盐技术及最新进展(陈建民)

第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
电动态脱盐技术主要包括电场控制技术、强电场混 合技术和淡化水与原油的逆向流动技术等几个方面。
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
电动态电脱盐内部结构示意图
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
5、高速电脱盐技术
与传统电脱盐的技术相比，其主要技术特征为：
油流在罐体内的上升速度快，远远大于传统油流在罐体内的上升速度； 原油在电场中和罐体内的停留时间短，特别是电场停留时间比传统的电脱 盐技术少得多；
原油中的水、无机盐以及机械杂质可能加速设备腐蚀， 导致催化剂失活，堵塞管道，影响后续加工的稳定性，从 而影响油品性质及收率，最终导致原油加工费和石油产品 成本的提高。
第Ⅰ部分：原油含盐ห้องสมุดไป่ตู้含水的危害
增加石油运输、贮存的负荷（水）
水的存在，加大了原油的重量和体积，管线输运增加动能 消耗，油轮、罐车输运增加运输成本。
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
3、交直流电脱盐技术
容器轴线方向依次排列正负相间的垂挂式变极距电极板； 利用了交流电和直流电对水滴的脱除作用； 电场布局合理，脱水率高； 对油品的适应性强；
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
交直流电脱盐示意图 直流强电场
直流中电场
交流弱电场
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
国内炼油厂交直流电脱盐技术应用状况
中，重要的问题是促进水滴的聚结，使水 滴直径增大。
第Ⅱ部分：原油脱盐、脱水的原理
3、化学破乳分离
原油一般都是油包水型的乳状液，即水相以微滴形式
分散于连续的油相中并为原油中所含的天然乳化剂（如
环烷酸、胶质、沥青质等）所稳定。因此，破乳的重要
破乳剂 手段就是加入适当的
。
第Ⅱ部分：原油脱盐、脱水的原理
中石化洛阳石化分公司
500
Φ4200×26000
中石化福建炼油化工有限公司
400
Φ4000×26000
中石化齐鲁石化分公司
500
Φ3200×21756
中石油兰州石化分公司
500
Φ3200×21756
中石化湛江石化工程公司
500
Φ4200×28000
海南实华炼油化工有限公司
500
Φ3200×23000
用户名 称
设计处理量 万吨/年
罐体大小
中石化高桥石化分公司
800
Φ4400×26000
中石化上海石化股份有限公司
400 800
Φ3800×22000 Φ5000×30000
中石化茂名石化分公司
500
Φ4000×26000
中石化金陵石化分公司
500
Φ4000×26000
中石化金陵石化分公司
800
Φ4000×26000
通过特殊设计的进油分配器，原油由喷嘴直接进入电脱盐罐电场内，进 油方式为油相进油，喷嘴设计在电场的中央； 电场设计为水平电极板，组成强电场。带电方式有两种形式：一种为 中间 极板带电，上层和下层极板接地；另一种为三层极板都带电；
由于高速电脱盐脱后水在罐内的停留时间长，排水含油指标明显低于低 速电脱盐，减轻了污水处理的压力。
FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S Fe + H2S → FeS + H2
第Ⅰ部分：原油含盐、含水的危害
影响原油的深度加工（盐）
深度加工中大多是在催化剂存在下的化学变化，例如催化 裂化技术、加氢裂化等。在这些过程中，为防止催化剂中毒， 必须对原料油中的盐份给予限制，例如：减压渣油作为重油催 化裂化原料时要求Na+小于1ppm；作为加氢脱硫原料时要求Na+ 小于3ppm。作延迟焦化原料时，如果含盐太高，特别上是含钙 太高时常因灰含量高使产品质量达不到理想的技术指标。
影响加工过程中的平稳操作（水）
如果原油中含水为1%，汽化后水的体积占总体积的11%。在 加工过程中，加大了管线、设备内的空间。影响设备的加工能 力：
①系统压力增加，泵出口压力升高； ②塔内气体上升速度增加，阻止液体正常沉降，出现冲塔 事故（液泛）。
第Ⅰ部分：原油含盐、含水的危害
增加过程中的能量消耗（水）
只有当Wc＞ Ws时，水滴才
能沉降到罐下部来。
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
1、典型二级电脱盐流程 2、交流电脱盐技术 3、交直流电脱盐技术 4、电动态电脱盐技术 5、高速电脱盐技术 6、平流卧式电脱盐技术 7、其它技术
第Ⅲ部分：电脱盐技术的应用
1、典型二级电脱盐流程
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
2、交流电脱盐技术
2005年10月
SINOPEC/LPEC chenjm
目录
Ⅰ 原油含盐、含水的危害 Ⅱ 原油脱盐、脱水的原理 Ⅲ 电脱盐技术及应用 Ⅳ 影响电脱盐运行效果的操作参数 Ⅴ 国内外电脱盐技术现状 Ⅵ 国内电脱盐技术发展趋势
第Ⅰ部分：原油含盐、含水的危害
从油层中开采出来的石油都伴有水，这些水中都溶解有 NaCl、CaCl2、MgCl2等盐类。欧美各国规定，经油田处理后 进炼厂的原油含盐量≯50mg/L，含水量＜0.5％。我国输送 到炼厂的原油含水量常常波动很大，有时甚至远远超过上 述规定的指标。其原因主要使油田的脱盐、脱水设施不够 完善，或是在输送过程中混入水分。
6KE2r2
F=
L4
第Ⅱ部分：原油脱盐、脱水的原理
水滴受聚结力的作用运动 速度增大，动能增加，因而当 水滴互相碰撞时，便能克服乳 化膜的障碍而彼此聚结起来。 水滴迅速聚结直径变大后，籍 重力的作用，按斯托克斯定律 以Wc（在静止油层中水滴沉 降速度）的速度沉降。由于原 油以一定的上升速度Ws从电 脱盐罐底部向上流动，因此，
Φ3200×14000 利旧 1999
大连西太平洋 1000 万吨/年
高速 Petreco 公司 Φ4300×29500
利旧 2003
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
国内自主开发高速电脱盐技术
罐体内布置四层电极板，形成一个弱电场、两个强电场、 一个高强电场 油相进油 罐体小处理量大 脱盐脱水率高 对油品的适应性强
国内炼油厂引进高速电脱盐技术状况
项目 镇海炼化Ⅲ常减压 上海石化二蒸馏
规模
800 万吨/年
350 万吨/年
采用技术
高速
高速
技术来源 Petreco 公司 Petreco 公司
罐体尺寸 Φ3600×17700 Φ3600×6000
罐体
新上
新上
项目时间
1998
1999
齐鲁石化三蒸馏 400 万吨/年 高速 Petreco 公司
中石油锦西石化分公司
800
Φ4800×30000
中石化广州石化分公司
800
Φ5600×25000
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
4、电动态电脱盐技术
原油入罐后首先进入下部低电压电场（低导电率区）， 在不会产生电弧的情况下使大水珠凝聚与沉降。部分脱去 水的乳化液后再进入电压逐渐增大的电场（高导电率区）。 在载荷响应控制器提供高电压时使新鲜水与油充分混合； 在低电压时使水珠凝聚而下落。这种交替变化的电压不断 出现，使油水多次混合与分离。之后，油进入电极板上部 电压逐渐降低的电场（低导电率区），把从高导电率区带 的水进一步凝聚和沉降，使水不致随油带出。
电脱盐设备脱除的是能够溶于水的可溶性盐，首先使原 油中的可溶性盐溶解到水中，然后将水脱除从而将盐份除去。
第Ⅱ部分：原油脱盐、脱水的原理
2、自由沉降分离
原油和水两相的密度差是沉降分离的推动力，分散介 质的粘度是阻力。油水两相沉降分离基本符合静止流体的 斯托克斯定律。
斯托克斯（Stocks）沉降公式:
第Ⅱ部分：原油脱盐、脱水的原理
1、原油的基本性质
大部分原油属于稳定的油包水型乳化液，是以水为分散 相，油为连续相的油包水型乳化液。这种体系是不稳定的。 但原油中的环烷酸，沥青质，胶质等是天然的乳化剂向油水 界面移动使该体系稳定，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，这种乳化液变成难 以破坏相对稳定的乳化液，加大了原油脱水，脱盐的难度。
第Ⅰ部分：原油含盐、含水的危害
腐蚀管线和设备（盐）
氯化物，特别是氯化钙、氯化镁，在加热和有水存在时发 生水解，放出氯化氢，遇水形成盐酸，造成原油蒸馏塔顶低温 部位的腐蚀。
MgCl 2 + 2H2O → Mg(OH) 2 + 2HCl Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
当加工含硫原油时，腐蚀将更加严重：
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
美国petrolite高速电脱盐技术
电脱盐罐内置三层极板，形成两个强电场。 油水混合物进料通过特殊的分配器分成两股分别直接 导入两个强电场之间，为非传统的水相进油。 脱盐排水含油少。 适于处理较重较粘原油。
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
Petrolite高速电脱盐示意图
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
国内高速电脱盐示意图
高强电场 强电场 弱电场
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
国内高速电脱盐技术应用状况
用户名 称
中石化扬子石化股份有限公司 中石化济南分公司
中石油兰州石化分公司 中石化湛江石化工程公司 中石油大港石化分公司 中石油锦西石化分公司 中石化广州石化分公司 中石油大连石化分公司 中石化镇海炼化股份公司 中石化燕山石化分公司 中石油大连石化分公司
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
高速电脱盐比传统电脱盐处理量大，设备占地空间小，可以实现 小罐体大处理量的目的。高速电脱盐之所以能够提高处理量，关 键在于改变了传统的进油方式，油相进油对罐底水层不会产生搅 动，不会影响油水界位的稳定，为进油速度提高提供了平稳运行 的保证；油相进油方式的采用大大缩短了油流路径，原油不再是 从水相中慢慢上浮，而是直接进入罐体中上部电场，油流路径的 缩短大大减小了油流在罐体内的停留时间，提高了进油速度；而 双层喷嘴的设计保证了有足够量的原油平稳地喷入电场中，并在 电场中合理分布。这些使高速电脱盐在较小的罐体内实现大的处 理量成为可能。由于采用了油相进油，原油不再从水相中进入罐 体，减少了进油对罐体内水层高度的限制，油水界位可以设计在 一个较高的位置，能使排水含油技术指标达到一个更加理想的技 术水平。
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
6、平流卧式电脱盐技术
技术特点
油水混合物从罐的一端水平流向另一端，期间经过垂 直电极板。 油的流动对水及杂质的垂直沉积影响小。 垂直极板避免了新鲜油品与油水界面的接触。
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
设计处理量 万吨/年 600/450 500/350 500 500 500 500 800 500 600 800 1000
罐体大小
Φ3800×21000 Φ3600×16000 Φ3800×18000 Φ3600×21756 Φ3800×14000 Φ3600×21756 Φ4200×25000 Φ3200×17000 Φ3600×20000 Φ4000×25000 Φ4300×27000
原油的汽化热350KJ/kg；水的汽化热2600KJ/kg。 原油在加工过程中将经历多次热交换、汽化、冷凝等过程，如 果含有水，汽化热较大的水与原油一起将消耗大量的燃料和冷 却水。
造成设备和管道的结垢和堵塞（盐）
在炉管、换热器内，温度升高使原油的粘度降低，无机盐、 固体颗粒很容易附着在不光滑的管线内表面上，形成垢。降低 传热效率，锈蚀管壁，严重时堵塞炉管或换热器，造成非计划 停工。
破乳剂有下列几种作用： 对油水界面具有强烈的趋向性； 促使水滴絮凝； 促使水滴聚积； 润湿固体。
破乳剂分子
油和乳化层稳定分子 在水滴上的分布
第Ⅱ部分：原油脱盐、脱水的原理
4、电场沉降分离
乳状液中的微小水滴无论在交流或直流电场中，都能 由于感应使微滴的两端带上不同极性的电荷，产生诱导偶 极，接触电极的还会带上静电荷，从而在水滴与水滴之间， 水滴与电极间产生静电力，也称聚结力。
D2△ρg
Wc = 18μ
第Ⅱ部分：原油脱盐、脱水的原理
由上式可以看出水滴直径增大，油水间密度差增 大，原油粘度降低都能提高水滴的沉降速度。 温度升 高使原油粘度减小，一般情况下也加大了油水间的密 度差，加热温度视不同原油而异，通常为80-135℃。 对于重质原油，必须进行脱水脱盐温度的选择实验， 而且温度过高后，原油乳化液的电导率随温度增高而 增大，电耗也随之加大。因此，在原油脱盐脱水过程
容器内设计两层或三层电 极形成两个或三个电场。
结构简单，稳定性、可靠 性好。
脱盐脱水率仅能满足当时 要求不高的工艺要求。
电耗较高。
交流电脱盐设备示意图
第Ⅲ部分：电脱盐技术及应用
水平极板电脱盐示意图
7
6
7
5
强场区 弱场区
8
1. 原油分配器 5. 原油集合器
1
2. 原油入口 6. 原油出口
2
3
4
3. 排水口 4. 三层电极板 7. 变压器引线 8. 罐体