浅谈脱盐及电脱盐技术的应用

张佳民

摘 要：随着石油资源的不断开发，目前原油不但组分复杂，原油中各种有害于加工过程的杂质也十分复杂。原油电脱盐脱水是炼油厂重要的原油预处理措施。减低原油脱后含盐已成为减缓后续设备腐蚀、为催化裂化装置提供优质原料的重要手段之一。通过电脱盐技术，实现深度脱盐，保证了常压蒸馏装置和催化裂化装置的高效、平稳、长周期运行。

关键词：原油含盐;设备腐蚀;常压装置;电脱盐

金属在原油中的存在形态主要有两类：一是油溶性的金属化合物或有机盐类;二是水溶性的碱金属或碱土金属盐类。他们除少数以悬浮物结晶状态存在于原油中外，主要溶解在水中并以乳化液的形态存在于原油中，原油中大约有90%的钠盐、10%的钙盐和镁盐是水溶性的。这些盐和水的存在，不仅影響装置的平稳运行和能耗，而且还会给设备的腐蚀、产品质量以及下游装置的生产优化带来严重的危害。

一、金属盐类在原油一次深加工过程影响

1、设备腐蚀

原油中的盐水混合物是电解质，在运输、加工中形成电化学腐蚀，同时在加热到100℃以上后，水中的部分盐会水解成HCL，HCL在有水存在的条件下生成盐酸，造成塔顶部分管线的低温腐蚀。当塔顶油气中硫含量较高时，腐蚀会加剧。原油中的氯离子主要以MgCl₂、CaCl₂、NaCl等盐类存在，MgCl₂、CaCl₂一般在200℃开始水解生成HCL;温度在300℃时，NaCl也开始水解反应生成HCL。HCL溶于水中形成盐酸，具有很强的腐蚀作用，造成常减压装置的初馏塔、常压塔、减压塔顶部系统的腐蚀。加工含硫原油时，含硫化合物分解会产生H₂S，与金属发生反应生成FeS，FeS附于金属表面形成一种保护膜。当同时存在于HCL时，HCL与FeS反应破坏保护膜，反应生成的H₂S会进一步腐蚀金属，从而极大的加剧了设备的腐蚀。

2、造成下游装置催化剂中毒

原油中的钠、镍、铁等金属杂质经过常减压蒸馏后主要集中在渣油中，这些金属杂质随着渣油进入下游加工装置，会对下游装置催化剂性能产生影响，如金属钠对催化裂化分子筛催化剂的晶格有破坏作用，镍沉积在催化剂的载体上，促进非选择性裂化反应，生成较多的氢和炭，铁离子的盐类会造成加氢催化剂床层压降的升高。

3、增加能耗

原油中的水蒸发要消耗能量，以5.0Mt/a常压蒸馏装置为例，含水1%蒸发后带至闪蒸塔顶所消耗的能量约为14000MJ/h，同时还要多耗循环水将蒸汽冷凝。

4、影响常压系统的平稳操作

原油中的水在换热过程中，随着温度的升高会逐渐汽化，体积急剧增加，造成管路压降增大，泵出口压力升高，增加动力消耗，容易造成管路、换热设备静密封泄露，影响设备的长周期运行，同时大量的水被汽化后增加了塔的气相负荷，造成塔顶压力升高，严重时会造成冲塔事故。

5、结垢和堵塞

原油经过换热器、管式加热炉等设备，温度升高水分蒸发，盐类形成盐垢沉积在管壁上和塔盘上，影响传热传质效果，严重时堵塞管道，增加管路压降，降低塔板的分离效果，造成侧线产品分离不佳，而在高温部位会造成管路的结焦。

6、影响产品质量

原油中的盐类经常减压蒸馏后主要集中在重油馏分和渣油中，会降低沥青的延度，增加焦炭的灰分。

二、电脱盐在原油一次加工过程的应用

1、电脱盐原理：

原油电脱盐是在原油中注入一定量的洗涤水，经充分混合，溶解残留在原有中的盐类同时稀释原有盐水，形成新的乳化液。然后在破乳剂、高压电场的作用下，破坏原油乳化状态、使微小水滴逐步聚集成较大水滴，借重力从油中沉降分离，达到脱盐脱水的目的。由于原油中的大多数盐溶于水，这样盐类就会随水一起脱掉，脱水的过程也就是脱盐的过程。

2、电脱盐系统设备

原油电脱盐的主要设备是电脱盐罐。电脱盐的形式有卧式、立式和球形等。国内外炼油厂一般都采用卧式。卧式电脱盐主要由外壳、电极板及原油分配器等组成。实践证明：电极板层数过多和间距过小，不仅脱盐效果不好，而且容易短路跳闸，电耗率也高。在使用交流电或直流电的时候，应将电压加在下层电极板上。这样不仅在两块电极板之间形成一个强电场，而且在下层电极板与水面之间又可形成一个弱电场，这个弱电场能促进已在强电场中初聚结的水滴在向下沉降的过程中进一步聚结为更大的水滴，这对提高脱盐效果是有重要作用的。

3、电脱盐的正常操作

（1）电脱盐日常操作维护与检查：

①检查脱盐罐的界位、脱盐罐的压力、脱盐温度、混合压差是否在工艺指标内，油水乳化情况以及设备、管线是否有泄露

②检查电脱盐送电情况，分析送电是否正常

③检查注水情况是否正常，检查脱盐界位情况，仪表指示与现场是否一致

④检查破乳剂的注入情况，检查电脱盐罐油水是否严重乳化

⑤检查脱盐各助剂容器的液位情况，以及各机泵的运行情况，出口压力是否正常等

（2）原油电脱盐温度的调整

电脱盐温度时电脱盐操作的重要控制参数，他严重影响着电脱盐的平稳及原油的脱盐效果，因此在日常操作中要加强控制。对电脱盐温度的调整应当缓慢进行，如进料温度上升较快形成“突升”，那么电脱盐罐下部的热油密度变小，容易造成热油置换电脱盐罐上部重的冷油，形成“热搅动”，因此对电脱盐的温度调整应慢调、稳调，以利于脱盐的平稳生产。

（3）脱盐罐三相电流出现较大差异的原因

①变压器的本相输出不正常②极板金属丝断头，被油冲浮在电场区③极板吊挂绝缘变差④脱盐罐内三相中某相导线、电器或电极上挂有杂物⑤加工重质原油，且原油入口分配不均

（4）电流升高的原因

电流升高高时操作中常遇到的问题，归纳其原因有两种，一种是加工原油性质变化所致，另一种是电器问题造成的。在操作中要结合生产实际，进行周密的分析，找出问题的关键所在，进而采取相应措施进行解决。

三、结束语

由于我国很多炼化设备当时不是按照目前原油的性质设计的，这样就使得我国石油炼化设备的腐蚀问题日趋严重，采取经济而有效的防腐措施已迫在眉睫。由于工艺管线设备所处的腐蚀环境可能相差较大，所以任何一种防腐措施都不能称为解决腐蚀的万能对策。只有将专业防腐蚀与防腐蚀综合管理紧密结合形成一个完整的体系，并采取电脱盐等优化操作和综合治理的防护技术，才可能实现炼油设备的长周期运行。

参考文献

1、张凤华，张永生，娄世松，李飞。原油电脱盐技术研究进展。精细石油化工进展，2011，12（9）：51-54

2、沈伟。电脱盐装置应对高含水原油加工的措施及建议。石油炼制与化工，2013，44（11）：75-80

中国石油呼和浩特石化公司（内蒙古呼和浩特市）