天津炼厂原油电脱盐破乳脱水工艺技术研究

于晓爱，王洪国，许维丽，马梦瑶，高 婧，廖克俭

（辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺113001）

天津炼厂原油电脱盐破乳脱水工艺技术研究

于晓爱，王洪国*，许维丽，马梦瑶，高 婧，廖克俭

（辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺113001）

根据天津炼厂原油的性质及其乳状液稳定性特点，实验室模拟炼油厂进行了天津原油静态电脱盐脱水研究。通过单一变量法对破乳剂量、注水量、脱盐温度、电场强度4种因素进行考察，找出该4种因素的优化范围，通过正交试验确定最佳工艺条件为：破乳剂用量70μg·g-1，破乳温度85℃，注水量7%，电场强度1.0kv，且脱后含盐量≤2.9mg·L-1，含水量≤0.28%，满足该炼厂加工原油的要求。

天津原油；破乳剂；正交试验；含盐量；含水量

在油田的开采中，一次开采是以天然能量为动力；二次开采是以人工注水的方法来维持地表的压力；三次开采是依靠改变注入水的特性来提高开采率[1]。经过多次开采处理后，原油形成的乳状液在不同程度上会含有大量的水和其他金属杂质，如果不去除的话，不仅会对以后原油的运输和贮存造成困难，而且还会腐蚀设备造成事故。由于国内的脱盐脱水率相对国外普遍较低，所以，深度脱盐脱水是天津炼油厂不可缺少的重要工艺[2]。为了解决上述情况，本文探讨了几种破乳剂对天津原油电脱盐效果的影响，通过正交试验获得最佳操作工艺条件。

1 实验部分

1.1 主要原料及仪器

天津原油；甲苯（国药集团化学试剂）；去离子水（辽宁石油化工大学）；水溶性破乳剂D4、D201、D205、D203A、多胺、聚醚169；油溶性破乳剂D202、D203、D202A、酚醛、聚醚179：由辽宁石油化工大学合作单位（抚顺亿龙化工有限公司）提供。

DPY-2B型破乳剂评选及电脱水性能试验仪（姜堰市奥普特分析仪器有限公司）；BS-2100型电子分析天平（d=0.1mg）（上海友声衡器有限公司）；HG202-1型电热恒温干燥箱（南京电器三厂）；DHT型恒温电热套（上海石油仪器厂）；JJ-01增力电动搅拌仪器（江苏城西小阳电子仪器厂）。

1.2 原油乳状液及破乳剂的配制

将原油恒温预热1h，并将其搅匀，量取一定量原油用乳化机剪切，加热到60℃左右后，将蒸馏水分几次逐步加入原油中，在1500r·min-1下搅拌30min，静止待用。水溶性的破乳剂用去离子水配制成1%溶液；油溶性的破乳剂用甲苯配制成1%溶液[3，4]。

1.3 评选方法

用试瓶法[5]对破乳剂进行评价筛选实验，参考石油天然气行业标准SY5821-1991。

2 结果与讨论

2.1 破乳剂的筛选

进行破乳剂的筛选实验，评价结果见表1。

表1 不同破乳剂对天津炼厂原油破乳脱水效果对比（65℃，加剂量120×10-6）Tab.1 Dehydration performance of emulsion breakers on the oil refinery of Tianjin

由表1可以看出，不同系列的破乳剂脱水效果不一样，即便是同一系列的破乳剂随着其分子链上环氧乙烷、环氧丙烷加成数不同或是交联程度不一样,其脱水效果也有显著的差异[6]。在众多破乳剂中，加有破乳剂179的原油乳状液脱水效果较好，初步选择179作为天津原油电脱盐脱水破乳剂。

2.2 破乳剂用量对天津原油电脱盐效果的影响

取原油乳状液90mL，在注水量8%，电场强度700kV，温度80℃，停留时间90min的条件下，分别考察破乳剂用量为30、40、50、60、70、80、90、100、110、120μg·g-1时原油脱后含油含水量，结果见图1。

分析图1可知，随着179加入量的增加，在90μg·g-1之前，原有的含盐含水量随着破乳剂用量的增加而减少，当破乳剂用量在70至100μg·g-1时，含盐量不大于3mg·L-1，含水量不大于0.3mg· L-1，这是因为在较低浓度时，破乳剂以单分子形式分散在油水界面[7，8]，它可将乳化剂排挤掉，自己构成新的易破裂的界面膜，达到油水分离的状态；当破乳剂用量大于90μg·g-1时，脱后原油含盐量含水量随着破乳剂用量的增加反而增加，这是由于随着破乳剂用量的增多，破乳剂分子开始聚集成团簇或胶束，反而使界面张力上升，脱水率便会下降[9，10]。综上所述，可确定破乳剂179的用量范围为70～100 μg·g-1。

图1 破乳剂用量对天津原油电脱盐脱水效果影响Fig.1 Influence of emulsifier dosage on the desalting and dehydration results

2.3 温度对天津原油电脱盐效果的影响

取原油乳状液90mL，在破乳剂用量80μg·g-1，注水量8%，电场强度700kV，停留时间90min的条件下，分别考察温度为55、60、65、70、75、80、85、90、95、100℃时，原油脱后含盐量含水量，结果见图2。

图2 温度对天津原油电脱盐脱水效果影响Fig.2 Influence of desalting temperatures on the desalting results

分析图2可知，温度在55到85℃之间，随着温度的升高，原油脱后含盐量含水量急剧下降，在85℃之后，含盐量含水量下降趋势趋于平稳，下降幅度很小。这是因为随着温度升高，原油粘度逐渐降低，增强石油与水的流动性，导致油水界面张力减少，水滴的热运动活跃，这些变化都有利于油水界面分离[11]。综上所述，温度越高，油水分离效果越好，但考虑到经济成本问题，最终将温度范围确定在80～90℃。

2.4 注水量对天津原油电脱盐效果的影响

取原油乳状液90mL，在破乳剂用量80μg·g-1、电场强度700kV、温度80℃、停留时间90min的条件下，分别考察注水量为4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%时，原油脱后含盐含水量，结果见图3。

图3 注水量对天津原油电脱盐脱水效果影响Fig.3 Influence of water injection rate on the desalting results

分析图3可知，随着注水量的增加，原油脱后含水量也在随着增加，增加注水量，原油中残余的水就会增多。当注水量在4%至9%之间，原油脱后盐含量在降低，这是由于注入的新鲜水溶解了原油中的无机盐，从而使原油中的无机盐随着水的脱出而去除[12]。但是当注水量大于10%时，原油中由于水太多，又形成了新的乳状液，因而含盐量不减反增。综上所述，适宜注水量的范围在7%至9%之间。

2.5 电场强度对天津原油电脱盐效果的影响

取原油乳状液90mL，在破乳剂用量80μg·g-1、温度80℃、注水量8%、停留时间90min的条件下，分别考察电场强度为0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3kV时，原油脱后含盐含水量，结果见图4。

分析图4可知：原油脱后含盐量含水量均随着电场强度的增加而减少，当电场强度达到1.0kV时，变化趋于平稳，盐和水的含量变化不大，甚至已经上升。这是因为当电场强度增大，水滴之间的聚结力也相应增大，乳状液中的小水滴逐渐被拉伸变细变长直至最后破裂成2个更小的水滴。但电场强度太大，又会使液滴产生电分散现象[13]。相反不利于原油电脱盐脱水。因为要考虑到实际操作以及耗电量问题，根据试验数据及有关因素，适宜的电场强度范围应在0.8～1.0kV之间。

综上，影响天津原油电脱盐脱水因素的适宜范围见表2。

表2 影响因素适宜范围Tab.2 Appropriate range of factors influencing

3 正交试验

3.1 正交试验方案设定

影响原油电脱盐效果的最主要因素有破乳剂用量、温度、注水量、电场强度4种，利用正交试验对这四种因素进行工艺参数优化，找到他们的主次关系，并得到最优值。

由图1～4可知，脱后原油含盐量满足要求的同时含水率均达到标准，所以正交实验以脱盐率为参考。设破乳剂用量（μg·g-）1、温度（℃）、注水量%（W）、电场强度（kV）依次为ABCD因素，采用=9的正交试验见表3。

表3 脱盐脱水因素及水平Tab.3 Factors and levels of desalting

因为表4中的极值是反映同一个因素在不同水平下的波动情况，R'如果值越大，说明该因素对处理效果的影响越大，反之，则说明该因素对处理效果的影响越小。从表4可知，R（D）＞R（B）＞R（A）＞R（C），说明电场强度是影响天津原油电脱盐效果最大的因素。影响因素的大小依次为电场强度＞脱水温度＞破乳剂用量＞注水量。最佳工艺条件为A1B2C1D3，即：破乳剂用量70μg·g-1，破乳温度85℃，注水量7%，电场强度1.0kV。

表4 正交试验情况对比与分析Tab.4 Comparison and analysis of orthogonal experiments

3.2 最佳工艺条件下的电脱盐脱水实验

在最佳工艺条件下，即：破乳剂用量70μg·g-1，破乳温度85℃，注水量7%，电场强度1.0kV，进行3次重复实验，以检验实验结果的准确性，实验结果见表5。

表5 优化工艺条件下的电脱盐实验结果Tab.5 Result of electric desalting unit in optimal process conditions

从表5可以看出3次实验的结果均比正交试验里最好的结果好，且含盐量≤3.0mL·L-1、含水量≤0.3（w）%，均达到了行业标准的技术要求。

4 结论

（1）破乳剂179对天津原油破乳脱水有较好的效果，在加剂量120×10-6，温度为65℃的恒温水浴中停留90min，脱水率达到93.7%。

（2）通过正交试验可得天津原油电脱盐脱水最适宜工艺条件为破乳剂用量70μg·g-1，破乳温度85℃，注水量7%，电场强度1.0kV，且原油脱后含盐量含水量均符合行业标准，为天津原油的脱盐脱水问题提供了依据。

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Research on crude oil electric desalting and dewatering in Tianjin Refinery

YU Xiao-ai，WANG Hong-guo，XU Wei-li，MA Meng-yao，GAO Jing，LIAO Ke-jian
（School of Petrochemical Engineering,Liaoning Shihua University，Fushun 113001，China）

According to the nature of the crude oil of Tianjin Refinery,the study of static dewatering and desalting was simulated in laboratory.Four factors of de-emulsifier volume,water volume,temperature and electric field intensity were investigated by simple variable method.The best conditions were obtained by orthogonal test, which were de-emulsifier volume 70μg·g-1,temperature 85℃,water injection 7%,electric field intensity 1.0kV. After dehydration,the salinity was≤2.9mg·L-1,moisture was≤0.28%,which meets the requirements of the crude oil refinery.

Tianjin crude oil；demulsifier；orthogonal test；salinity；moisture

TE624.1

A

1002-1124（2014）10-0039-04

2014-09-09

于晓爱（1989-），女，辽宁石油化工大学分析化学专业硕士研究生（2012-），从事石油化学品的研制与开发。

王洪国（1971-），男，博士，副教授，从事清洁燃料和石油化学品的研制。