炼油厂用高效破乳剂CYZ_L_4的设计及应用

1、炼油厂用高效破乳剂 CYZ - L - 4的设计及应用冯茹森 1 薛新生 1 罗方宇 2 牛双会 3( 1. 西南石油学院化学化工学院 2. 中石油西南油气田公司天然气研究院 3. 中石化集团管道储运公司聊城输油处 )摘要根据炼油厂用破乳剂的特点和长庆油田公司第一助剂厂加工原油的性质 ,有针对性地设计了一种炼油厂电脱盐装置用破乳剂 CYZ - L - 4 ,不仅能够满足第一助剂厂电脱盐装置的各项工艺技 术指标 ,而且具有降低注入水用量 、脱出水含油量低的优点 ,成本也低于原来的破乳剂 。通过对 CYZ -L - 4使用过程中电脱盐装置负荷情况的初步比较 ,证明 CYZ - L - 4 能够有效

2、降低电脱盐装置的能耗 。 试验结果表明 :炼油厂电脱盐装置用破乳剂 CYZ - L - 4的设计和使用在实际生产中取得了很好的经济 效益和社会效益 。关键词破乳剂电脱盐装置嵌段聚醚污水含油量溶性破乳剂破乳效率高 ) ; 二是因为油溶性破乳剂在多级脱盐过程中可重复发挥作用 ,提高利用效率 2 , 3 ;( 3 ) 炼油厂电脱盐破乳应充分考虑电场的脱盐作 用 ,因此提高破乳剂的极性和复配离子型表面活性剂 ,通过合成和复配的方法 ,设计 、筛选适合炼油厂电脱盐装置使用的高效破乳剂 ,可以提高电脱盐装置的 脱盐效率 ,降低脱出水的含油量 , 降 低 电脱 盐装 置 能耗 ;并由此减少炼油厂常减压装置换

3、热器结垢和炉管结焦 ,提高传热效率 ,增加处理量 ; 又能够因为减少氯 化氢的产生量 ,使常压蒸馏塔顶冷凝系统腐蚀减轻 ,从而减少维修费用 ;还可以节约下游加工过程在操作和维修方面的费用 ,比如原油中 N a、N i、Fe、V 等金属含 量的减少 ,提高了催化剂的使用寿命 ,使催化剂消耗降低 。所以 ,根据炼油厂原油破乳脱盐的特点和技术要 求 ,开发和选择适用的高效破乳剂是炼油厂的一项基 础工作 ,不仅可降低生产成本 ,而且经济效益显著 。2002 年 5 月 ,长庆油田公司第一助剂厂 (原马岭炼油厂 )与中石化集团清江石油化工有限责任公司合 作 ,针对第一助剂厂原油的特点 ,开展了炼油厂电脱

4、盐 装置 用 破 乳 剂 的 研 制 工 作 。新 研 制 的 高 效 破 乳 剂CYZ - L - 4 在室内实验和装置试验都取得了很好的 效果 。在第一助剂厂投入实际应用以来 ,能够满足装置生产的需要 ,并且大幅度降低了生产成本 。 1 有利于提高电脱盐装置的脱水脱盐效率;( 4 ) 由于有的油溶性破乳剂和表面活性剂中含有 的 N、P、S等元素残留在原油中会对后续加工装置造 成危害 ,所以炼油厂用破乳剂应该选用不含有害元素 4 成分的主剂和复配组分;( 5 ) 在破乳剂的复配过程中 ,应该适当加入具有 净水效果的组分 ,以控制脱出水的水色和减少污水含 油量 。要求正常操作时 ,从电脱盐装置

5、排出水中含油 2 量应低于 50 m g /L;( 6 ) 电脱盐装置的能耗状况与运行参数和破乳剂 的选择有很大关系 ,因此选择炼油厂电脱盐装置用破 5 乳剂时应该把降低装置能耗作为目标之一。1. 2 炼油厂用高效破乳剂的设计方案综合考虑炼油厂电 脱 盐装 置对 破 乳剂 的设 计 要 求 , 针 对 长 庆 油 田 公 司 第 一 助 剂 厂 加 工 原 油 的 特 点(中间基原油 ,密度为 0. 858 1 g / cm3 ,原油中沥青质含量 0. 8 % ( w , 下 同 ) , 硅 胶 胶 质 6. 7 % , 蜡 含 量19. 58 % ) 6 和电脱盐装置工艺流程的特点 ,确定了

6、以 下新型破乳剂的设计思路 :( 1 ) 采用直链型起始剂合成一种高浊点 、具有合 适的嵌段顺序和链段长度多嵌段分子结构的聚醚作为破乳剂的主剂 , 充分发挥其在原 油 中易 分散 、破 乳 迅 速 、脱水率高的特点 ,提高脱水速度和降低脱出污水的含油量 7 ;( 2 ) 以降低脱除水含油量为目标 ,复配适当比例 的 SP型破乳剂 8 ;( 3 ) 添加适当的表面活性剂 、助溶剂等组份 9 , 10 ,1 炼油厂用高效破乳剂的设计思路1. 1 炼油厂电脱盐装置对破乳剂的特殊要求用于炼油厂电脱盐装置的破乳剂有以下不同于采 油厂用破乳剂的特殊要求 :( 1 ) 由于炼油厂的电脱盐装置的运行温度高 ,

7、因此要求破乳剂在高温下具有良好性能 (比如 , 要求非 离子型破乳剂的浊点高 ) , 而采油厂对破乳剂的要求则是低温破乳性能好 1 ;( 2 ) 炼油厂电脱盐装置多级注水 、破乳 、脱水脱盐 和 W /O 型乳状液的特点 , 要求尽可能 采用 以油 溶 性 为主的破乳剂复配方案 。一是可降低破乳剂用量 (油第 34卷 第 5期炼油厂用高效破乳剂 CYZ - L - 4的设计及应用385充分发挥高压电场的破乳效率 ,进一步改善破乳剂的性能 3 。1. 3 炼油厂用高效破乳剂的复配原则为了满足炼油厂电脱盐装置对破乳剂多方面的特 定要求 ,依靠单一类型的破乳剂是难以做到的 ,因此在实际生产中需要根据

8、具体情况对几种类型的破乳剂进 行复配以获得最佳使用效果 。本文采用新合成的多嵌段聚醚型破乳剂与 SP型破乳剂和阴离子型表面活性 剂进行复配 、以低分子醇作为助溶剂的方案获得炼油 厂用 CYZ - L - 4高效破乳剂 。其中 , SP型破乳剂的加入使前期脱水速度加快 ,脱出水更清 ,油水界面齐 ,而且可以使脱除水中含油量 较少 ,减少后续污水处理装置的负荷 。但是 ,若作为净 水组分 , SP型破乳剂的加量不宜过大 ,否则会降低脱水速率和最终脱水率 ; 作为助溶剂加入的醇能迅速扩散到油水界面 ,使界面膜强度降低 ,从而提高多嵌段聚 醚的破乳脱水效果 ; 复配少量具有润湿 、渗透 、分散能力的阴

9、离子型表面活性剂 ,可以与破乳剂产生协同效 应 ,同时 ,阴离子型表面活性剂吸附在油水界面膜上 ,进一步强化了各种电化学现象 ,使电场的作用得以充分发挥 ,强化了电场的脱水脱盐效果 ,增加脱水率和脱 水速度 ,同时使净化油含水量下降 。2 高效破乳剂的室内筛选和评价实验结果室内筛选采用瓶试法 ,按中华人民共和国石油天 然气行业标准 SY5281 - 91 进行 。即将一定量的破乳 剂加入原油乳状液中 ,经充分混合 、振荡 、恒温沉降脱 水 ,记录不同时间脱除的水量 ,采用分光光度计测定脱 除水中的含油量 。通过对不同配方破乳剂的破乳效果 评价 ,筛选出适合第一助剂厂原油性质的破乳剂 。破 乳剂

10、室内筛选实验情况见表 1。表 1 破乳剂脱盐 、脱水效果室内实验结果助剂厂常减压车间电脱盐装置开始用 CYZ - L - 4 破乳剂进行装置试验 ,装置试验方案主要包括三个方面 的内容 : 破乳剂用量的优化 ; 新 鲜 水注 入量 的 优化 ; 电脱盐负荷的优化 。摸索适合于长庆油田公司 第一助剂厂电脱盐装置的高效破乳剂 CYZ - L - 4 的优化使用方案 。3. 1CYZ - L - 4 投加浓度试验根据第一助剂厂电脱盐装置的实际运行情况 ,确 定 CYZ - L - 4 破乳剂投加浓度试验方案 ,使脱后原油含盐量 3 m g / l,含水为痕迹 ,以满足装置生产需要 。 试验结果见表

11、2。表 2 CYZ - L - 4破乳剂加入量及脱后盐含量 、水含量分析结果时间( d)破乳剂名称 加量含盐 含水(m g /L ) %污水含油量(m g /L )日期备 注YB - 10()2002年 5月2002年 6月2002年 6月2002年 6月2002年 6月2002年 6月302. 72痕迹痕迹 痕迹 痕迹 痕迹痕迹168. 8原使用品种10 m g /LCYZ - L - 4 ( 25 m g /L ) CYZ - L - 4 ( 15 m g /L ) CYZ - L - 4 ( 10 m g /L ) CYZ - L - 4 ( 8 m g /L ) CYZ - L - 4

12、 ( 5 m g /L )101. 4932. 651. 5034. 252. 1240. 452. 4941. 852. 5746. 4从表 2的试验结果可以看出 : 与电脱盐装置原来使用的破乳剂相比较 , 在同样 投 加浓 度的 情 况下 , CYZ - L - 4 破乳剂脱盐效果较好 , 脱盐 、脱水效果达到装 置 要 求 , 能 够 满 足 装 置 生 产 需 要 ; 逐 步 减 少CYZ - L - 4 破乳剂用量的情况下 ,原油脱后含盐量和 污水含油量都呈上升趋势 ,当 CYZ - L - 4 破乳剂用量为原来使用的破乳剂的一半时 ,仍然可以基本满足电脱盐装置的工艺要求 ; CYZ

13、 - L - 4 破乳剂最佳加入 量范围应为 8 15 m g /L。3. 2 电脱盐操作参数调整试验该阶段主要对注水量进行调整 ,配合破乳剂投加 量的调整 ,同时测量电脱盐装置用电负荷 ,探索和优化表 3 注水量减少对脱后原油含盐量的影响 3060 240 含盐时间 破乳剂加量 含盐 含水 污水含油量( d) (m g /L ) (m g /L ) ( % )(m g /L )日期备 注注 : 1#为第一助剂厂电脱盐装置原来使用的破乳剂 , 2# 、3# 、4#为现在开发的破乳剂 ,其中 3#为 CYZ - L - 4破乳剂 。从表 1破乳剂试验结果可以看出 : CYZ - L - 4 破

14、乳剂的脱盐 、脱水综合效果是最好的 ,其脱后原油含盐 量只有原来使用的破乳剂脱后原油含盐量的 1 /5。3 高效破乳剂的装置试验结果及其分析2002年 6月 13日 7月 8日 ,长庆油田公司第一2002. 6. 282002. 7. 3CYZ - L - 4 ( 5 m g /L )注水量减少 5%( 18% 13% )52. 57 痕迹48. 82002. 7. 42002. 7. 9CYZ - L - 4 ( 8 m g /L )注水量( 13% )52. 65 痕迹47. 6注 :从 2002年 7月 1日早 8: 00 开始调整电脱盐装置注水量 ,从 18 %调整为 13 % 。CY

15、Z - L - 4 破乳剂的使用方案 。使用 CYZ - L - 4 破乳剂时 ,对电脱盐装置注入水量的调整试验结果见表3。可看出 : 在注水量降低 5 %的情况下 , 原油脱盐© 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 项破 乳 剂 目破乳剂 注水量出水量 , mL 脱后 脱后(m g /L ) ( % ) (m in) (m in) (m in) (m g /L ) 污水1 #2 #3 #4 #25 22 6 10 12 210. 32 较清25 22 6

16、 10 12 200. 30 较清25 22 8 11 12 40. 06 较清25 22 3 6 12 30. 05 较清386石油与天然气化工2005高经济效益 : 1. 825 ×104 ×0. 80 + 0. 9 ×104 ×( 3. 0 +8. 0 ) = 11. 36 ×104 元 。另外 ,采用 CYZ - L - 4破乳剂 后脱盐率 、脱水率提高 ,减轻了设备腐蚀 ,节约了加热炉能耗 ,减少了馏份油二次加工中催化剂的消耗量 。后含盐量仍然基本可以满足电脱盐装置的工艺要求 ,但试验期间出现个别样品分析结果超标 ( © 3

17、 m g /L ) 情况 ;脱后污水含油量也出现较大波动 ; 在注水量降 低 5 %的情况下 ,适当增加破乳剂的投加浓度 ,原油脱 盐后含盐情况相对稳定 ,但仍有一定程度的波动 。电脱盐装置用电负荷的对比测量试验结果见表 4。表 4 电脱盐用电负荷测量表 ( 1)4 结论( 1 ) CYZ - L - 4 破乳剂是一种专门针对炼油厂电脱盐装置进行优化设计的高效原油破乳剂 ,从室内 筛选实验和装置试验来看 ,具有用量少 ,脱盐 、脱水效果好 ,脱除污水水质较清 、含油量较低的优点 ;( 2 ) 从 CYZ - L - 4 破乳剂的装置投加浓度试验 结果来看 ,对于第一助剂厂所加工的原油而言 ,

18、CYZ - L - 4 破乳剂的最佳投加浓度范围为 8 15 m g /L;( 3 ) 从 CYZ - L - 4 破乳剂的装置注水量试验结果来看 ,使用 CYZ - L - 4破乳剂可以较大幅度降低电 脱盐工艺的注入水量 ,在注水量降低 5 %的情况下 ,原 油脱盐后含盐量仍然基本可以满足工艺要求 ,最佳注 水量为 15 %左右 ;( 4 ) 从 CYZ - L - 4 破乳剂的装置用电负荷试验结果来看 , CYZ - L - 4 破乳剂比原使用的破乳剂更能 充分发挥高压电场的脱盐效果 ,可以有效降低电脱盐装置的用电负荷 10 %以上 ;( 5 ) 与原来使用的破乳剂相比较 , CYZ -

19、L - 4 破 乳剂生产成本降低了 30 %以上 ,而且减少了电脱盐装置注入水用量 ,降低了电脱盐装置用电负荷以及污水处理成本 ,每年可以为第一助剂厂创造经济效益 10 万 元以上 。参 考 文 献一级二级三级功率日期时间备 注电流 (A ) 电流 (A ) 电流 (A ) ( kW h / d)原来用破乳 剂 10 ppm CYZ - L - 4 破 乳剂 10 ppm2002. 6. 19 10: 00 12. 912. 08. 5304. 62002. 6. 27 10: 009. 79. 48. 6252. 6从表 4试验结果可以看出 : 在其它各项操作参数不变 、破乳剂投加浓度相同的

20、情况下 , CYZ - L - 4 破 乳剂能够在一定程度上降低电脱盐装置的电负荷 ,尤其表现在一 、二级脱盐用电负荷 下 降很 明显 , 这 说 明CYZ - L - 4 破乳剂能够在原油中含盐量较高的情况 下 (一 、二级脱盐 ) ,较大幅度降低装置电负荷 ,当达到装置脱盐的极限时 ,这种作用变得不明显 。使用 CYZ - L - 4破乳剂时 ,对电脱盐装置注入水 量调整时装置用电负荷的测量结果见表 5。表 5 电脱盐用电负荷测量表 ( 2)时间 一级电流 二级电流 三级电流功率( kW h / d)日期备 注(A )(A )(A )2002. 6. 27 10: 009. 715. 91

21、6. 917. 318. 69. 414. 915. 515. 016. 88. 67. 97. 37. 88. 1252. 6 注水量 18%352. 9 注水量 13%362. 1 注水量 13%365. 7 注水量 13%396. 7 原油改罐2002. 7. 12002. 7. 12002. 7. 12002. 7. 108: 0011: 0014: 0017: 30 2002. 7. 2 10: 00 19. 4 16. 2 8. 0 397. 6 注水量 13 %1郑晓宇 ,吴肇亮. 油田化学品. 北京 : 化学工业出版社精细化工出版中心 , 2001李志国 ,侯凯锋 ,严 錞.

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