加工劣质燃料油电脱盐工艺研究

杨国涛，杭广成，王 兵，孙志强，孙 凯

(宁波中金石化有限公司 原料部，浙江 宁波 315200)

宁波中金石化有限公司燃料油分离装置采用的是低速交直流电脱盐技术。该技术采用的电极是垂直悬挂式电极，其特点是极板间形成直流电场，极板底部与油水界面形成交流电场[1]。为了降低原料成本，提高公司经济效益，加工劣质燃料油。劣质燃料油存在密度大、粘度大、盐含量高、酸值高等特点。加工劣质燃料油时经常造成电脱盐电流升高，脱后原料油含盐量含水量不合格，脱盐排水油含量增加等问题[2-3]。为了解决这些问题，进行了一系列的研究分析，寻找到了经济有效的电脱盐工艺条件。

1 工艺流程优化

图1 三级电脱盐工艺原则流程示意图

燃料油分离装置设计采用典型三级交直流电脱盐工艺流程，工艺原则流程示意图如图1所示。一级注水采用三级排水，二、三级注水采用汽提后的脱硫净化水；一二三级均加注破乳剂。加工劣质燃料油时脱后燃料油含盐量、含水量超指标。三级排水含油量多数为300～800 mg/L，有时甚至明显带黑油，无法分析。针对这种情况优化工艺流程如图2所示。停三级注水和注破乳剂，一二级注水采用汽提后脱硫净化水。同时一级注水量调整至8%，二级注水量调整至5%。电脱盐排水含油量明显好转，3个月平均值小于50 mg/L。

图2 优化后三级电脱盐工艺原则流程示意图

2 工艺参数

2.1 电场强度

电脱盐罐变压器的电压档位分为5级，分别为13，16，19，22和25 kV。文献[4]介绍电场强度存在一个临界值，当场强小于临界电场强度时，水滴受电凝聚作用，凝聚力随着场强的增大而增大，有利于脱盐脱水。当场强大于临界电场强度时，水滴受电分散作用而破碎，发生乳化现象，不利于脱盐脱水。因此，确定合适的电场强度对脱水脱盐过程十分重要。需要根据原料油性质和电脱盐运行工况综合考虑确定适宜的电场强度。优化后加工劣质燃料油时一二三级电脱盐罐的电压档位分别为22，22和19 kV。

2.2 破乳剂选型和注入量

加工劣质燃料油时一旦形成顽固的乳化层，将增加电场中介质的导电性能，严重时会造成高压电场短路或击穿。破乳效果好的破乳剂，能使油水界面膜减薄，降低界面膜的稳定性，减少水中带油和油水乳化层的形成，消除罐内乳化现象，达到最佳脱盐、脱水效果。由于原料油中胶质、沥青质的含量不同，分子结构及粘度不同，没有广谱性的破乳剂。因此对劣质燃料油经过破乳剂的评选，使用YS-RS1100型破乳剂。

在较低浓度时，破乳剂以单分子的形式分散在油水界面。它可以将乳化剂排挤掉，构建成新的界面张力较低易破裂的界面膜，达到油水分离的状态[5-7]。随着破乳剂使用量的增多，破乳剂分子开始聚集成团簇，界面张力不再下降，脱盐脱水率也达到最大。因此，破乳剂注入量有最佳值。加工劣质燃料油时一级电脱盐破乳剂的最佳注入量10 mg/kg，二级电脱盐破乳剂的最佳注入量5 mg/kg，三级电脱盐破乳剂可以停注以节约生产成本。

2.3 混合强度

混合强度是指油、水、破乳剂在混合阀和静态混合器内的混合程度，是通过混合阀和静态混合器的压力降形成的。混合强度不足，即压力降小，造成混合程度不充分，从而不利于电脱盐罐脱盐。混合压力降过大会产生难以破乳的顽固乳化液，一旦形成顽固乳化液，部分没有脱出的水会造成脱后含水量超标。在不改变其他操作参数的情况下根据不同的压差分析脱后燃料油含盐量、含水量的变化。加工劣质燃料油时，一二三级电脱盐罐的混合强度分别为60，30和1 kPa。

2.4 沉渣冲洗频次

通过沉渣冲洗及时将电脱盐罐体内沉积的固体颗粒等杂质冲洗出罐体是非常重要的。如果不及时将这些杂质冲洗出罐体，油水界位将受到限制，影响电场的稳定和脱盐排水含油量指标。冲洗时，目测排出电脱盐罐的污水，如果电脱盐罐内正在冲洗沉积物，则污水看起来是脏的或浑浊的。沉积物冲洗应操作到离开电脱盐罐的水不再浑浊为止。根据此原则进行沉渣冲洗次数和间隔时间的确定。加工劣质燃料油时每周二冲洗一次，可以根据工况适当增减沉渣冲洗频次。

2.5 电脱盐罐油水界位

电脱盐罐内油水界位必须保持与电极板有合适的距离。水位升高到电极区，电极就会发生短路。水位太低，可能造成脱盐排水含油量超指标。另外，水位可以与罐内极板的最下端形成弱电场，用来脱除原料油中较大的水滴。一旦油水界面出现较大的波动便会影响弱电场的稳定，不利于脱水脱盐。因此，电脱盐油水界位的控制非常重要，射频导纳界位控制在50%～55%为宜。电脱盐罐有5个观察口，从下至上依次编号为①、②、③、④、⑤，理想的油水位界位控制在第③至④个观察口位置之间。

3 结论

通过优化三级交直流电脱盐工艺流程，研究分析影响电脱盐效果的主要因素，寻找到合适的加工劣质燃料油工艺条件。一级注水由三级排水改为脱硫净化水，停三级注水。一级电压档位22 kV，破乳剂注入量10 mg/kg，注水量8%，混合阀压差60 kPa；二级电压档位22 kV，破乳剂注入量5 mg/kg，注水量5%，混合阀压差30 kPa；三级电压档位19 kV，停注破乳剂和注水，混合阀全开。优化后脱后原料油含盐量小于3 mg/L，含水量小于0.5%，电脱盐排水含油量小于50 mg/L。解决了加工劣质燃料油的难题，为后续装置安稳长运行提供保障。