炼厂电脱盐破乳剂的研究

2014-05-10丁秋炜李庚王松黄占凯

天津化工 2014年3期

丁秋炜，李庚，王松，黄占凯

（中海油天津化工研究设计院，天津 300131）

电脱盐是原油加工的第一道工序，也称原油预处理，它不仅能将原油中所含的水分、机械杂质脱除，还能将钠、钙、镁、铁、镍、钒等有害金属元素脱除，为常减压蒸馏装置提供符合要求的净化原油。为提高电脱盐效率，需要在电脱盐时加入破乳剂，有些原油还需加入脱钙剂[1]。使用不同的破乳剂对原油脱金属效果有很大的影响，为了提高破乳剂的应用性能以及破乳剂与脱钙剂的配伍性，即开展了炼厂电脱盐破乳剂的研究工作。

1 实验部分

1.1 主要试剂

系列原油破乳剂，化学纯，西安万德能源化学股份有限公司；原油脱钙剂，化学纯，自制；无水乙醇，分析纯，天津市化学试剂三厂；甲醇、石油醚、异丙醇、二甲苯，分析纯，天津风船化学试剂科技有限公司；去离子水，自制。

1.2 主要仪器

OCA视频接触角测量仪；电热恒温水浴锅；DPY-2B破乳剂及电脱水性能测试仪；PRODIGY动感耦合等离子体发射光谱仪；磁力搅拌机；马弗炉；比色管；分析天平。

1.3 实验方法

先应用界面张力法考察了多种原油破乳剂的性能，在此基础之上分别通过瓶试法及模拟电脱盐实验，考察了几种性能较好的破乳剂与脱钙剂配套使用的效果。

1.3.1 界面张力法

由于原油中胶质沥青质、石蜡等天然乳化剂和驱油表面活性剂的存在，降低了油水的界面张力，使形成的原油乳状液更加稳定。脱水脱盐效果好的破乳剂加入原油乳状液后其相应的油水界面张力比不加破乳剂的原油乳状液油水界面张力低，而脱水脱盐效果差的破乳剂加入原油乳状液后，其相应的油水界面张力高[2]。因此，本实验通过测定原油乳状液的油水界面张力与加入破乳剂后的原油乳状液的油水界面张力，来研究破乳剂与脱钙剂的配伍性。

1.3.2 瓶试法

在原油乳状液中加入一定量的原油破乳剂、脱钙剂，充分混合，恒温静置沉降出水，记录不同时间脱出水量，观察脱出的污水颜色及油水界面状况，测定净化油含水率及污水含油量（污水中油的质量浓度），以此检验原油破乳剂及脱钙剂配套使用的性能[3]。

1.3.3 模拟电脱盐实验

将原油与水在一定强度下搅拌混合，加入破乳剂、脱钙剂，在一定温度、电场条件下对原油进行破乳脱水，根据脱金属率、脱水率评价破乳剂、脱钙剂的脱水脱盐效果。

2 实验结果与讨论

2.1 通过界面张力法考察原油破乳剂的性能

本实验通过悬滴法来测定油相与水相之间的界面张力，并以此来初步判断8种原油破乳剂的性能。实验过程中，油相中的原油破乳剂加入量为2.0×10-3%，与炼厂电脱盐装置实际用量大体相同，实验仪器为OCA视频接触角测量仪，实验温度为30℃，实验时间为1h。结果及数据处理见表1及图1。

表1 加入不同破乳剂后油水相界面张力随时间的变化情况

从表1的数据可以看出，在加入破乳剂的情况下，初始油水界面张力在30mN/m左右，1h稳定后的最终界面张力值在20mN/m左右，明显低于未加破乳剂的情况。

图1 加入不同破乳剂后油水相界面张力随时间的变化情况

从图1可以看出，未加入破乳剂时的界面张力变化情况，其数值很高，而加入破乳剂后，油水界面张力值明显降低，这是因为破乳剂在油水界面发生了顶替作用，即将天然成膜物质如沥青质等顶替出来并组建新的混合界面膜，破乳剂具有比沥青质等天然乳化剂强得多的表面活性，导致油水界面张力值会下降[4]。

图1中8种破乳剂的油水界面张力曲线，数值越低的，表明该种破乳剂表面活性越强，因此选择界面张力值较低的破乳剂 A、B、D、E、F、G、H 作为优选破乳剂进行下一步实验。

2.2 通过瓶试法考察破乳剂的脱水性能

本实验按照石油天然气行业标准SY/T 5281-2000《原油破乳剂使用性能检测方法（瓶试法）》进行。分别在100mL的比色管中加入50mL原油和10mL去离子水（水样中加入0.02%脱钙剂），往水浴恒温槽中加入适量的水并通电升温，水浴温度达要求值（一般为80℃）时，把装有原油的量筒放进恒温水槽中恒温15min后取出，分别往各油样加入2.0×10-3%上述优选出来的破乳剂，用手摇匀，放进恒温水槽中，分别观察记录脱水情况。脱水实验结果见表2。

表2 破乳剂与脱钙剂复配使用后的分水效果

从表2的数据可以看出，在与脱钙剂复配使用的情况下，破乳剂D、E的最终脱水量分别为7.5mL、6.8mL，未达到 9mL，且界面状况不齐，破乳剂E水相清洁度还不透明。而破乳剂B、F、G、H的最终脱水量均能达到9mL，且界面状况、水相清洁度亦达标，可作为优选破乳剂进行下一步实验。

2.3 通过实验考察破乳剂的脱水脱盐效果

称取40g(50mL)原油预热至80℃，将脱钙剂、破乳剂（加入量为20mg/L）和水按一定的剂钙比（脱钙剂加入量为200mg/L，剂钙比大约为1：1）和注水率（注入水3mL，与原油体积比为6%）配成水溶液，然后把注水溶液与原油在磁力搅拌机上搅拌混合（转速调到最大，2500r/m），时间5min。将混合后的油水混合物倒入柱形不锈钢脱盐罐。将脱盐罐置入DPY-2B型破乳剂及电脱水性能测试仪，在温度120～125℃、电场强度200V/cm条件下进行两次静置脱水后（一脱25min，二脱15min，二脱注入水量与一脱相同，但不加药剂），分别取脱钙前后油样，分析钙含量。

原油中钙含量的分析方法参见《石油化工分析方法》中的124-90法，用干法灰化进行预处理，用电感耦合等离子体发射光谱仪测定。结果及数据处理见表3。

从表3的数据可以看出，破乳剂B、F、G、H与脱钙剂复配使用后，脱后原油金属钙含量均低于炼厂要求的100mg/L，而脱出水量在5mL左右，脱水率在80%以上。因此，破乳剂B、F、G、H可以作为自制脱钙剂的配套破乳剂产品。