超声波-电脱盐组合工艺在大型原油生产中的应用

超声波-电脱盐组合工艺在大型原油生产中的应用

定期减压装置是油压机的主要部件，电压机的装置是定期减压装置的第一个加工过程。电压盐的优缺点直接关系到后续加工过程中的催化剂消耗、装置的开始周期和环境耗竭等指标。炼油企业普遍采用的破乳方法是添加破乳剂。如今破乳剂破乳的局限性越来越明显了。首先它适应性差,原油性质改变,破乳剂就得调整;费用高,影响生产成本。其次,破乳剂有污染,与当前的环保要求不相符。目前电脱盐工序较先进的有原油高速电脱盐技术、新型脉冲式电脱盐技术、超声波—电脱盐组合工艺技术。我公司经充分调研后决定采用超声波—电脱盐组合工艺技术,2010年停工检修对电脱盐单元进行了改造。本工作主要集中在超声波-电脱盐技术DCS的组态上,由于其操作要求较灵活多变,在DCS实现上具有一定难度。如何利用现有技术、简单直观的实现工艺要求是本文讨论的重点。1常减量装置改造呼和浩特石化公司常减压装置是由洛阳设计院设计,1992年9月投产。生产运行过程中,为适应全厂生产发展需要常减压装置历经几次重大改造,到目前为止,装置处理能力达到150万t/年。其中在1995年8月,仪表自控部分改造为HONEYWELL的TDC-3000DCS集散控制系统。系统内有两对冗余的APMM控制器,共46块IOP卡件。2超声波-电离盐集成技术和sd的实施2.1超声换能器利用超声波的物理作用方式,由振荡器产生频率可调的(18K-22KHz)电子震荡,经前置放大功率放大后通过输出变压器,施加于位于水套内的超声换能器,产生波动-位移效应,并由机械震荡产生超声波,直接作用于管道内流过的原油,破坏油水乳化结构,增强油水在电场与重力的作用下的分离能力。利用这项技术可以在保持电脱盐装置原流程基本不变的情况下,通过在原油出混合器之后进脱盐罐之前增设一条同径副线,并在此副线两头安装超声波发生器就可实现对注水原油发射出顺逆流超声波,使乳化液受到超声波的物理激发效应而强化了破乳效果。2.2测试结果和讨论①本次改造在每级电脱盐罐前的副线上设置1个换能器即投用1个作用区,每1个作用区由2个超声波发生器,两级电脱盐共有4个超声波发生器,由每级电脱盐罐的2路变压器初级电流平均值控制超声波功率输出。②每个发生器均设置手动和自动程序控制,手自动可切换操作,自动显示控制输出、功率指示,手动显示设定输出、功率指示。自动程序控制由计算机控制;手动控制由操作人员根据原油的导电性质,即电流的大小,根据经验,设定超声波功率。4路指示回路提供4～20mA的有源信号,分别显示相应的超声波实际输出功率,对应超声波的功率量程为0～1500W,显示在操作界面上,供操作人员观察。在超声波功率的自动程序控制中,设计采用每级电脱盐罐的2个电流的算术平均值,分别控制每一级2路超声波发生器输出功率。4路超声波功率的计算值公式:P=C-F×I式中:P-超声波输出功率,点名POWER。C-可变常数值,点名为CONST。F-可变系数值,点名为FACTOR。I-为电脱盐变压器平均电流,本次改造前已有此测点。以下是每个作用区新做的点组态:编程人员需将超声波功率POWER换算为相应的4～20mA的控制信号及DCS百分数。当一段时间原油性质发生较大变化时,可变常数值与可变系数值由操作人员根据经验修正,用以调节输出功率大小。设计分别将CONST、FACTOR的设定-调节框设置在屏幕上。③此次开发组态的难点在于功率控制的手动自动切换上,当手动控制时可做一手操器,直接输入0～100%的输出值;但当自动控制时,它要求是一个开环控制,直接将当时由电流计算出的功率值赋给输出值。而对于DCS,只要是组成一个回路,它总是闭环的,要求有测量值、设定值和输出值,以至于没有适合厂家要求的回路方式。经过研究,决定组一个普通的AUTOMAN手操器HC,在这个手操器回路上再做文章。当手操器回路打到MAN(手动)方式时,直接可以手动设定0～100%的输出值,调整对应0～1500W的功率;当自动控制时,将手操器回路的模式改为串级,此时功率计算值当做它的设定值,转换到0～100%后直接赋给手操器回路的输出作为当前的输出值。在DCS上单独做一画面,如下图所示,以表格形式体现各作用区的实际情况,简单、直观,符合工艺人员的操作习惯。在画面上每个操作区都有A、M手自动切换开关,当选择M时,程序将手操器回路打为手动控制,这时选中手操器后,可以手动给定输出值;选择A时为自动控制,功率计算值转换后直接成为输出值。在表格里的CONST和FACTOR都可触屏选中后在画面上修改数值以达到实际要求。投用后,DCS上的组态完全达到使用要求。3原油脱盐系统2010年6月3日超声波-电脱盐投用至今已连续运行近一个月,从目前来看它具有无污染、能耗低、投资少、效果好等技术优点,对原油性质变化也具有更强的适应能力。电脱盐超声波发生器启用当天,脱后原油的含盐量就从4.5mg/L降为3.1mg/L,效果非常明显,当晚停止使用破乳剂。次日检测结果显示原油脱后含盐为2.9mg/L,常压污水井COD为198mg/L。投用以来电脱盐运行稳定,原油脱后含盐和污水COD指标均较以前有明显好转,脱后含盐全部保持在3mg/L以下,均值2.2mg/L,脱盐率达到60%～70%,脱后含盐合格率100%;电脱盐切水COD约400mg/L左右,下降幅度达到30%以上。其他兄弟炼厂的使用经验表明超声波-电脱盐技术在加工多种复杂原油过程中起到降低电脱盐电单耗