第二节　原油预处理

现代大型炼油厂常减压装置一般由原油预处理（电脱盐脱水部分）、换热网络部分、常压部分、减压部分、瓦斯脱硫部分、加热炉及其烟气余热回收部分等组成。原油经脱盐脱水、常压蒸馏、减压蒸馏和瓦斯脱硫后被分为自产瓦斯、重整料、喷气燃料、柴油馏分、蜡油馏分和减压渣油等，为后续加工装置提供合格原料。

一、原油预处理的目的

从地层中开采出来的原油中均含有数量不等的机械杂质，C₁～C₂轻烃气体，水，以及NaCl、MgCl₂、CaCl₂等无机盐类。原油先经过油田的脱水装置处理，要求将含水量降到<0.5%，含盐量降至<50mg/L。但由于油田脱盐脱水设施不完善或原油输送中混入水分，进入炼油厂的原油仍含有不等量的盐和水分，盐类除小部分呈结晶状悬浮在原油中外，大部分溶于水中。水分大都以微粒状分散在油中，形成较稳定的油包水型乳状液。

含盐、含水对石油加工的危害：

①增加储运、加工设备（如油罐、油罐车或输油管线、机 泵、蒸馏塔、加热炉、冷换设备等）的负荷，增加动力、热能和冷却水等的消耗。例如一座年处理量为250万吨的常减压蒸馏装置，如果原油含水量增加1%，热能耗将增加约7000MJ/h。

②影响常减压蒸馏的正常操作。含水过多的原油，水分汽化，气相体积大增，造成蒸馏塔内压降增大，气速过大，易引发冲塔等操作事故。

③原油中的盐类随着水分蒸发，盐分在换热器和加热炉管壁上形成盐垢，减小传热效率，增大流动阻力，严重时导致堵塞管路，烧穿管壁，造成事故。

④腐蚀设备，缩短开工周期。CaCl₂和MgCl₂能水解生成具有强腐蚀性的HCl，特别是在低温设备部分存在水分时，形成盐酸，腐蚀更为严重。其反应为：

CaCl₂+2H₂OCa（OH）₂+2HCl

MgCl₂+2H₂OMg（OH）₂+2HCl

加工含硫原油时，会产生H₂S腐蚀设备，其生成的FeS附于金属表面，形成一层保护膜，保护下部金属不再被腐蚀。但如同时存在HCl时，HCl能与FeS反应，破坏保护膜，反应生成物为H₂S，会进一步腐蚀金属，从而极大地加剧了设备腐蚀。其反应为：

Fe+ H₂SFeS+H₂

FeS+2HClFeCl₂+H₂S

⑤盐类中的金属进入重馏分油或渣油中，会毒害催化剂，影响二次加工原料质量及产品质量。

因此原油进入炼油厂后，必须先进行脱盐脱水，控制原油脱后含盐量 ≤3mgNaCl/L，脱后含水量 ≤0.2%。

二、电脱盐脱水原理及工艺

原油中的盐大部分溶于水中，所以脱水的同时盐也被脱除。电脱盐是通过在原油中注水，使原油中的盐分溶于水中，再通过注破乳剂，破坏油水界面和油中固体盐颗粒表面的吸附膜，然后借助高压电场的作用，使水滴感应极化而带电，通过高变电场的作用，带不同电荷的水滴互相吸引，融合成较大的水滴，借助油水密度差而使油水分层，油中的盐随水一起脱去。

现代化大型炼油厂一般设置三级电脱盐，流程如图2-7所示，一级电脱盐采用高速电脱盐技术，二、三级电脱盐采用低速电脱盐技术（交直流电脱盐技术）。在一、二级脱盐效果达到工艺要求的情况下，可以不运行第三级脱盐罐。

高速电脱盐具有脱盐技术先进、脱盐效率高（单级脱盐率可达95%）、处理能力是低速电脱盐的1.75～2.0倍、单罐处理能力大、电耗低等优点。该技术的主要特点是：

①通过专门设计的进油分配器，原油由喷嘴直接进入电脱盐罐电场内，进油方式为油相进油。

②在高速电脱盐罐内脱除的水向下沉降，油流向上运动，油流与水滴反向运动形成的“返混”大大削弱，原油在电场及罐体内停留时间大大缩短。

③高速电脱盐罐体内布置三层电极板，形成两个强电场。采用不同电场强度的梯度电场，在高速电脱盐罐内自下而上设计成电场强度逐渐加强的梯度电场。使用弱电场可以减少电能消耗和因较大水滴排列造成的电场短路现象的发生。罐内上部强电场和高强电场的设置促进了微小水滴的聚集与沉降，进一步降低罐顶出口原油内水及盐的含量。

④供电电源采用交直流电源设备。交直流电脱盐设备具有脱盐脱水率高、电耗低的特点。

⑤改进混合系统，采用静态混合器与混合阀串联的方式，能够达到理想的混合效果。

高效电脱盐罐电场布置与进油分配如图2-8所示。

随着我国很多油田进入二、三次采油，提供给炼厂的原油品质逐渐变差，化学成分和油水乳状结构变得更为复杂，采用加热、高电压场和破乳剂的常规脱盐脱水方法将愈来愈难以达到炼油厂的脱盐脱水要求。电脱盐设备经常因电流负荷大而跳闸，使未达质量要求的原油流入后续生产工序。近年来，超声波破乳脱盐脱水技术得到了推广应用，虽然超声波的脱盐脱水效果不如电脱好，但由于原油性质影响不了超声波破乳的过程，所以如果在电脱前先经过超声波的预处理，这样电脱的效率也可以大幅提高，电脱的负荷亦可以减轻，对装置的长期运行是有利的。

三、脱盐脱水的影响因素

1.原油性质

重质原油，黏度高、密度大的原油脱水比较困难。

2.温度

原油加热升温后油的黏度减小，水和油的密度差增大，乳化液的稳定性降低，水的沉降速度增大。但温度过高（>150℃），水和油的密度差反而减小，油的电导率随温度升高而增大，不但不会提高脱盐脱水效果，还会因电流过大而跳闸。所以，原油脱盐脱水的适宜温度为115～150℃。

3.压力

电脱盐罐要在一定的压力下操作，以免原油中的轻组分汽化引起油层搅动而影响沉降效果。一般的操作压力不大于2.0MPa。

4.注水量及注水的水质

原油在脱盐脱水过程中，还需加入一定量的软化水，因为原油中常有一些固体盐类分散在油中，需要注水将其溶解，同时适当增加原油中的含水量，可以增大水滴聚集能力，促进破乳，提高脱盐效果。注水太多时，会在电极间出现短路，破坏电场平稳操作。一、二级注水量为3%～6%。

5.破乳剂品种及用量

破乳剂是影响脱盐率的最关键的因素之一。破乳剂是一种水包油型表面活性剂，其性质与原油中存在的乳化剂（如环烷酸等）性能相反，加入原油中，能很快聚集在油水界面上，减弱、破坏原来稳定的油包水型保护膜，便于小水滴聚集，进行沉降分离。常用的破乳剂有离子型和非离子型两种，用量一般为10～30μg/g。

6.电场强度

由于乳化原油在交流或直流电场中，都能由于感应使水的微滴两端带上不同极性的电荷，使微滴两端受到方向相反、大小相等的两个吸引力作用，微滴被拉长成椭圆形，但并不发生位移，而是按电场方向排列整齐。每行相邻微滴由于相邻端的电荷相反而具有相互吸引力，这种引力使外层乳化膜受到削弱而破坏，使水的微滴聚集成大水滴而沉降，从而提高脱水效率。一般电场强度，弱电场区的强度为300～400V/cm，强电场区的强度为700～1000V/cm。

7.停留时间

原油在电场中停留时间为2min比较适宜。