新型油溶性原油破乳剂的应用

荆军航 韩学军

（1.中石油锦西石化分公司研究院，辽宁葫芦岛，125001；2.中石油驻锦西石化分公司军事代表室，辽宁葫芦岛，125001）

1 前言

锦西石化分公司南蒸馏电脱盐装置以加工重质辽河原油为主，并掺炼少量海输油或外油。由于辽河原油中胶质、沥青质含量较多，比重大、粘度高，含天然乳化剂成分较多，因此乳化性强。在电脱盐加工过程中原油在电脱盐罐体内容易发生乳化，生成稳定的难以破除的乳化层，造成罐内油水界面不清、运行电流升高甚至出现跳闸现象，严重影响装置的平稳运行和脱盐脱水效果，给装置安全生产、设备防腐以及下游装置的平稳生产等都带来不利影响。

分公司南蒸馏电脱盐用的破乳剂主要为洛阳产水溶性SH－9101型破乳剂和大连油溶性E－2715型破乳剂。由于水溶性破乳剂最终排入污水中，对污水处理有很大的影响，因此从对水体的污染和环保角度考虑，水溶性原油破乳剂会被逐渐淘汰。而大连油溶性E－2715型破乳剂是一种国外破乳剂，价格昂贵。因此有必要研制和复配一种适合南蒸馏原油，广谱性强的原油破乳剂。

针对这一现状，分公司研究院与华东理工大学共同开发了一种BH/P－2型油溶性破乳剂，在实验室动态电脱盐小装置上对该剂进行了综合评价，并在南蒸馏电脱盐装置上进行该原油破乳剂的工业试验。

2 破乳原理

一般认为，原油中的胶质和沥青质具有较强的极性和表面活性，同时又具有很强的协同乳化作用，吸附在油水界面形成具有一定强度的界面膜，阻止液滴聚集，使乳状液得以稳定。而原油中粘土类固体颗粒物会吸附在油水界面，可以增加胶质、沥青质降低界面张力的能力，形成强度很好的吸附层，阻止液滴的聚结，进而使原油乳状液更加稳定。

因此，原油中含有一定量的胶质、沥青质和粘土类固体颗粒时，原油注水后极易乳化，这时需要加入有针对性的高效破乳剂来解决油水乳化问题。

原油破乳剂的破乳机理是破乳剂在油水界面发生了顶替作用，破乳剂分子比乳状液成膜物质具有更高的表面活性，所以能够优先吸附到油水界面并将原有成膜物质顶替或置换出来，即将天然成膜物质如沥青质和胶质等顶替出来，形成新的具有较小稳定性的膜，使乳化液稳定性降低并最终导致乳化液的破乳。

3 新型原油破乳剂的设计原则

针对现存的问题，新型原油破乳剂的设计原则为：第一，根据 W/O型原油乳状液的特点，采用以油溶性为主的破乳剂研制方案，因为油溶性破乳剂在多级脱盐过程中可以重复发挥作用，提高利用效率，因而可以降低破乳剂用量，而水溶性破乳剂会随着脱出水的排出而带走，利用效率低于油溶性破乳剂，还会对水体产生二次污染；同时还要保证破乳剂不能向原油中引人N、P、S等对后续加工装置造成危害的元素。第二，一般来讲，采用脱水快的破乳剂，脱出的水水色比较差；而采用脱水慢的破乳剂，脱出的水水色较清。因此可以将两者复配，得到快速脱水、油净水清效果的高效破乳剂产品。第三，针对南蒸馏频繁变化的原油性质，破乳剂应具有一定的广谱适应性。第四，选用绿色环保的溶剂作为稀释剂，减少对环境和工作人员健康的危害。

4 实验室中新型破乳剂的综合评价

4.1 原料油性质

辽河油田不同区块的原油性质有很大差异，装置所加工的辽河管输油属重质原油，掺炼的海输原油品种也比较杂，但总体上属于较轻的原油。近年来较典型的原油性质见表1。可以看出与纯辽河原油相比，混合原油的密度、粘度、水份、残炭以及盐含量都有不同程度的降低。

表1 原油性质

4.2 不同破乳剂对脱盐脱水效果的对比

参照车间的工艺条件，分别以混合原油和纯辽河原油为原料油，脱盐温度选择130℃，电场强度880V/cm，注水量4%，搅拌强度为700转/分，破乳剂加入量8ppm，在实验室动态电脱盐装置上，对新型原油破乳剂进行性能考察并与分公司现用两种破乳剂进行比较，结果见表2。

从表2数据可知，对混合原油来说，与分公司现用两种破乳剂脱盐效果相当；对纯辽河原油来说，BH/P－2新型油溶性破乳剂脱盐效果优于分公司现用两种破乳剂。说明BH/P－2新型油溶性破乳剂脱盐的适应性好于分公司现用两种破乳剂。

表2 动态电脱盐装置破乳剂评选

4.3 破乳剂用量对不同原油脱盐脱水效果的考察

破乳剂用量取决于原油中乳化膜的多少，这个量必须通过试验才能确定。分别以南蒸馏混炼原油和纯辽河原油为原料油，脱盐温度选择130℃，电场强度880V/cm，注水量4%，搅拌强度为700转/分，对新型原油破乳剂加剂量进行考察。结果见表3。

表3 破乳剂加入量的筛选

从表3可以看出，对混合原油和纯辽河原油来说，新型原油破乳剂加入6－8ppm的脱盐效果最佳。

可以看出原油脱盐率不与破乳剂的用量成正比。当破乳剂的用量达到一定数值后，脱水率不再提高。相关研究表明：破乳剂用量在CMC浓度（临界胶束浓度）左右，破乳剂效果最佳。这是因为，在较低浓度时（小于CMC浓度），破乳剂分子是以单体形式吸附在油水界面，吸附量与浓度成正比，此时油水界面张力随破乳剂浓度的增加而迅速下降，脱盐率也逐渐增大，当破乳剂浓度接近CMC浓度时，界面吸附也趋于平衡，此时界面张力不再下降，脱盐率也达到最大，若再增加破乳剂浓度，破乳剂分子开始聚集成团形成胶束，反而使界面张力有所上升，脱盐率下降。因此对每种特定原油而言，破乳剂用量均有最佳值，即接近或等于CMC浓度。

5 工业试验

采用新型原油破乳剂，在南蒸馏电脱盐装置上进行了工业化应用，期间电脱盐温度140℃，4%左右的注水量。破乳剂加入量为8－10ppm，部分数据和分析结果见表4。

表4 南蒸馏电脱盐工业试验数据

从表4数据可以看出：140℃脱盐温度，4%左右的注水量，脱后含盐含水都合格。

说明在油水分离过程中，油水密度差越大越有利于分离，也就是说脱盐温度越高，油水密度差越大，油的粘度越小，越有利于水滴沉降。脱盐温度、电场和破乳剂三种强化油水分离的手段中，脱盐温度的作用最大。

6 结论

BH/P－2型原油破乳剂在合适的操作条件下，能够满足南蒸馏所加工原油的破乳要求，达到原油脱后含盐量小于3mg/L和水含量小于0.3%的控制指标。

实验室试验时破乳剂注入量6－8ppm即可满足要求，实际工业试用表明适宜注入量8－10ppm。

［1］张其耀.原油脱盐与蒸馏防腐蚀.中国石化出版社，1992.

［2］唐孟海.原油蒸馏.中国石化出版社，2007.