对热化学脱水器改造的几点认识

朱占臣（大庆油田第八采油厂第三油矿，黑龙江大庆163514）

1 概况

原油脱水最早采用油罐沉降和加热沉降工艺，随着科技的不断发展，出现了电脱水工艺，油田进入高含水后期后，部分设备利用率低的脱水站应用了热化学脱水工艺。热化学脱水器是把油气分离、高含水原油沉降脱水和热化学脱水集中到了一起，相当于在原四合一加热、缓冲、沉降、分离基础上，加入了热化学脱水处理过程，也就是将脱除了游离水的原油加热到一定温度,并在原油乳状液中加入破乳剂破坏其乳化状态、脱除乳化水，以进一步实现油水高效分离目的的一套脱水工艺系统。

2003 年站1 建成投产了2 台热化学脱水器，投产初期运行状况良好。但设备经长期运行后，由于来液量逐年加大，来油区块增加、油品成分也比较复杂，经常容易在加热段底部出现大量硫化物，还时而携带泥沙和杂质，而加热段去往水室的集水管较细，且罐底部温度偏低，硫化物、泥沙和杂质的流动性差，造成了集水或油分布器淤积堵塞，影响了加热段、水室正常进液，集水系统不能形成正常的“倒虹吸”；同时分离沉降段和加热段无界面仪，无法监测容器内油水分离状况，致使堰管出水高度的调节比较盲目，不能根据来液含水率的高低调整出水量和油层厚度，从而减少了原油的沉降时间，降低了分离效果，最终导致净化油含水率超标。热脱经常出现不稳，严重影响油系统生产运行以及污水站水质处理，同时增加现场操作人员的劳动强度。为满足脱水站的生产需求，于2015年开始陆续对站1 的2 台热化学脱水器进行了工艺改造，于2017 年6 月改造完成，目前运行正常。

2 工艺改造

（1）增加了分离沉降段波纹板填料，以提高一次分离效果，更新加热段波纹板填料，使罐内液体流动采用单向水平流和垂直向上流两种形式，提高二次油水分离、脱水效果。

（2）对分离沉降段调节阀进行改造，将阀门丝杠长度由原来20 cm 延长至30cm，加大了分离沉降段油水界面的可控范围，便于生产调控。

（3）将DN100 的加热段集水管改为DN250，扩大导流罩面积，同时将集水管水平段从4米缩减到1.5米。在导流罩端部增加电加热棒，当油水界面不清、热脱有不稳迹像时打开电加热棒，以增加罐底部液体流动性，避免集水管淤积堵塞。

（4）将原有孔眼式油分布器上部孔眼改成折流板，并将周围孔眼直径由25mm扩大为50mm，避免因孔眼的堵塞造成来液无法进入加热段而引起的整个热化学脱水器内系统压力的失衡。

（5）在分离沉降段和加热段增设油水界面仪，监测油水界面高度以及分层情况，根据实际运行情况及时调整调节堰管的高度，便于第一时间掌握热脱运行情况，平稳控制生产。

3 运行控制

从2014年接触热化学脱水器以来，个人经历了从对热脱外观认识、到了解每个阀门作用，再到内部结构的浅显分析；从面对运行不稳时的束手无策、到根据现场情况进行适当调节，再到生产参数提前调控的过程，特别是2017年、通过配合厂规划技术人员现场实验，进一步了解了热化学脱水器的生产控制原理和运行参数合理范围：

（1）热化学脱水器应用的是两段“倒虹吸法”控制技术，调节前、后堰管的高度控制着分离沉降段和加热段的油水界面高度，决定了沉降分离后的油层厚度，对分离效果有明显的影响。通过现场实验总结出：调节堰管高度每调整10cm，油水界面高度相应同向变化70cm 左右；调解堰板上提越高，水室不易进水、油水界面越高、油层越薄、脱后原油含水会升高；调解堰板上提越低，水室易进水、油水界面越低、油层越厚，脱后污水含油会升高。运行中需要根据实际情况调解堰板高度。

（2）在日处理量4200m3/d、脱后油量950m3/d、来液含水率在75%～80%之间，来液温度45℃左右的情况下，游离水沉降时间约30 min、乳化水沉降时间100 min左右，为使到热化学脱水器稳定运行，综合脱水温度、破乳剂加药量以及天然气耗气量等因素，通过试验确定热化学脱水器最佳的运行参数：加热段温度65℃；破乳剂用量175kg/d（40mg/L）。热化学脱水器脱后污水含油量随脱水温度的上升和破乳剂加药量的增大而降低，当脱水温度达到65℃时，趋于平缓。热化学脱水器脱后原油含水随脱水温度的上升和破乳剂加药量的增大而降低，当脱水温度达到65℃时，加药量为175kg时与脱水温度70℃，加药量200kg时含水率仅相差0.1%。

（3）实际生产控制中，运行压力在0.20Mpa 左右、来液温度在42～45℃之间会相对平稳。此外，还应时刻关注来液量变化、在来液量大和来液含水高时及时合理调整调节阀高度；确保来液有足够的处理时间，同时注意运行压力和液位变化，防止天然气管线出口进液或发生冻堵，发生生产、安全事故。

实验中，分离沉降段调节阀开启高度220mm，油水界面高度2680mm左右运行，加热段调节阀开启100mm，油水界面高度1380mm 左右运行，脱后含水率在0.6%～0.8%之间，经净化油罐缓冲沉降后，外输含水0.1%～0.3%，污水含油80mg/L 左右，来液波动不大情况下，能够实现平稳运行。

4 问题及建议

（1）热脱不稳、加热段有硫化物和污泥杂质时，目前是通过打开加热段集水管放空小阀门接液处理，操作不方便，且劳动强度大。建议下步改造在放空阀上部加三通，通过阀门控制接入出水管线排入污水沉降罐，以便再次处理、减小劳动强度。

（2）热脱排污管线目前外接到站外排污池，环保问题致使利用率不高、工作强度大，建议下步改造时排污管线接入污水岗排污或事故池。

（3）来液温度、加热段温度的大幅度降低控制对热脱运行影响较大，从前段时间开始，生产运行要求各间回油温度低于40℃，加热段温度也控制在了60℃左右，运行中经常有含水超标，硫化物析出现象，通过及时处理基本也能保证运行，进入冬季，希望能放宽来液和热脱温度控制，确保冬季平稳运行。

5 结语

（1）经过改造后，我站2台热化学脱水器在上游来液正常情况下，运行平稳，说明本次工艺改造着手点很准、很有成效。

（2）改造增加更换波纹板、增强了油水分离效果；改进原有集水管、油分布器和加设电热棒，避免了硫化物等杂质的淤积堵塞；加长调解堰板，新建界面仪，为生产调控和实验确定参数提供了保障和依据。

（3）热化学脱水器平稳控制的核心是保证两段“倒虹吸”对整个热脱内部压力和液面高度的调节。实验证明调解堰板上提越高，水室不易进水、油水界面越高、油层越薄、脱后原油含水会升高；调解堰板上提越低，水室易进水、油水界面越低、油层越厚，脱后污水含油会升高。运行中需要根据实际情况调解堰板高度。

（4）通过实验确定了调节堰管高度每调整10cm，油水界面高度同向相应变化70cm；在来液平稳情况下，加热段最佳的运行温度65℃，破乳剂最优加药量为175kg（40mg/L）。

（5）热脱运行温度会受到外界温度影响，正常情况下来液温度控制在42～45℃（夏、冬）、加热段温度控制在60～65℃（夏、冬），压力控制在0.20MPa左右，热脱能多够正常运行，此为调查结果、有待下步考证。