常减压电脱盐优化改造技术分析

2020-07-17蔡帮伟侯利国杨威杨洪凯陈庆东中海油惠州石化有限公司公司炼油一部广东惠州516086

化工管理 2020年17期

蔡帮伟侯利国杨威杨洪凯陈庆东（中海油惠州石化有限公司公司炼油一部，广东惠州516086）

0 引言

电脱盐是原油进入蒸馏前的第一道预处理工序，是常减压装置重要的运行设备，主要承担原油脱盐、脱水的重任。电脱盐使用的电耗占比常减压装置能耗的10%左右，降低电脱盐使用电耗将有利于降低装置能耗；电脱盐的脱盐效果是常减压防腐的保障，同时脱水效果也是装置平稳操作的主要关键，因此提高电脱盐运行效果是降低装置能耗及保障装置安全、平稳运行的重要措施。

1 改造背景

中海油惠州石化有限公司常减压蒸馏（Ⅰ）设计加工100%高酸重质原油——蓬莱原油，加工能力1200万吨/年，操作弹性设计为60%～110%，装置采用三级电脱盐工艺流程，第一级采用了高速电脱盐技术，第二、三采用了交直流电脱盐技术。蓬莱油田在原油的开采、集输过程中会产生老化油。由于老化油中含有大量金属离子及强极性有机物，导致其导电性较强［2］，此外老化油中含有FeS、粘土、修井液及各种化学药剂，使其形成稳定性很高的乳化液，增加电脱盐破乳难度。受加工劣质原油影响一级电脱盐运行工况较差，出现主要异常情况如下：

（1）原油乳化严重，一级电脱盐破乳困难，排水易带油

（2）高速电脱盐电流偏高易使变压器油的老化、碳化、变压器线圈的击穿甚至冒烟着火现象

（3）电脱盐罐运行电流较高，电耗较大

2 一级电脱盐罐电场结构及配套电源构造

2.1 原电场结构特点

原第一级电脱盐罐内采用了第一代高速电脱盐电场结构，罐内设计了四层水平电极板，从上至下第1、2、4 层电极板带电，第3层电极板接地，布置如图1所示：

图1 一级电脱盐罐电极板简图

一级电脱盐罐体内部第4 层电极板采用了至下向上的支撑结构，用于固定第4层带电极板的绝缘支撑固定在靠近水层的横梁上方，距离水层较近，当水位波动时，位于水层和第四层带电极板之间的乳化液会上升，导致缘距离缩短，容易引起电流波动，进而影响电脱盐罐破乳效果。

2.2 配套电源系统

改造前电脱盐设备采用的电源多是传统的100%全阻抗电源，100%全阻抗电源在处理重质原油、易乳化原油时，会出现经常性的大电流或短路现象，设计100%全阻抗的目的是在二次电流短路时保护一次电流不超额定电流，变压器不会发生故障。但同时由于100%全阻抗导致大量无用功消耗在阻抗线圈，导致电耗大量浪费，不利于炼厂节能降耗［3］。

3 一级电脱盐罐电场结构及配套电源改造

3.1 改变一级电脱盐罐第四层电极板安装形式

将第四层极板从支撑形式改造为悬挂在第三层接地极板上，通过电极板的改造消除支撑件对电场的影响，在不影响电流情况可将界位控制提高5%，增加水停留时间，改善排水发黑情况。改造前后两种结构对图如图2：

图2 一级电脱盐电极板构造

3.2 改变一级电脱盐罐配套电源系统

将原有一级电脱盐罐的100%全阻抗电源改造成智能响应控制电源，变压器电压由6000V改为380V，增上PLC控制系统。取消了内置在变压器内的100%电抗器，降低了损耗在电抗器上的电压，减少了无用功消耗。智能响应电源通过调整可控硅的导通角来达到调压的目的。在人机界面上可以设定变压器的运行模式及运行电压，运行模式有恒压模式和调压模式，恒压模式就是变压器在某个恒定的电压下运行，调压模式就是变压器的运行电压在有规律的变化。一旦运行模式及电压设定好后，智能响应电源将按照设定好的程序运行。运行电流电压通过变送器反馈到PLC及可控硅控制器进行闭环控制，以保证智能响应电源严格按照设定的参数运行。

通过图3可以看出，全阻抗变压器随着电流的升高，变压器输出电压在降低，当电流达到额定电流时，电压已经降到接近零了；智能响应变压器，随着电流的升高电压也在降低，当降低的幅度远远小于全阻抗变压器，在电流达到额定电流时，电压仅仅降低了30%。我们需要在大电流时场强保持一定的强度，提高破乳、聚集的能力。在全阻抗电源运行电流大时，由于变压器实际输入到罐内的电压很低，其有效场强很低，如果使用智能响应电源，在达到同样有效场强时的运行电流会很低，有效的降低了电脱盐的能耗。