高频电脱盐技术在大榭石化应用的综合效果分析

青山

电脱盐是炼油厂的龙头装置之一，原油性质的
不同对原油电脱盐效果影响很大。电脱盐运行的好
坏直接影响到污水处理场的原水水质。为此选择合
适电脱盐技术和操作工况是实现污水处理系统稳定
运行的先决条件之一。高频电脱盐技术是新一代的
原油电脱盐技术，它采用脉冲方波电压，形成高压、
脉冲式电场，这完全不同于以往的交流或交直流电
脱盐电场。在高频脉冲电场下，原油中的油水乳化
颗粒在瞬间形成的高压电场下被极化，水滴之间的
聚结力大大增加，从而电脱盐效果得到显著改善。
1984年Bailesl1 首先提出高频脉冲交流破乳，效果
收稿日期：2012 O9一】2
作者简介：王仕文(1981 )，男，江西吉安市，工程师。
较好；1992年，英国BP公司的Ware—hm 油田首
先采用脉冲电脱盐技术进行油水分离，且不使用任
何化学破乳剂¨2]。近年来国内对高频电脱盐技术在
油田化工中的应用也越来越多 ]。
中海石油宁波大榭石化有限公司(以下简称大
榭石化)主要加工渤海湾的低硫高酸重质原油，该类
原油具有密度大、酸值高、黏度大等特点，常规的二
级电脱盐技术很难使脱后原油含水、含盐合格，且电
脱污水极易乳化，给大榭石化的污水处理带来了较
大压力。2010年7月，大榭石化对2．25 Mt／a沥青
装置电脱盐系统进行了高频电脱盐技术改造，改造
后电脱盐效率明显提高，电耗降低，电脱污水c()D
及含油降低明显，取得了良好效果，为国内加工类似
原油电脱盐技术的研究提供了方向。
第6期 王仕文等．高频电脱盐技术在大榭石化应用的综合效果分析 25
1 高酸重质原油加工特点及难点
大榭石化现有0．75 Mt／a沥青装置(以下简称
I套沥青装置)和2．25 Mt／a沥青装置(以下简称II
套沥青装置)各1套，原油合计加工能力8 Mt／a，全
部加工中国海洋石油总公司自产的曹妃甸、秦皇岛
32—6、旅大1O一1、流花等海洋原油，其基本性质见
表1。
表l 大榭石化加工原油基本·眭质
Table 1 The basic nature of the crude oil processing in Daxie petrochemical company
陛质参数 绥q-36—1 曹妃句 蓬莱19—3 旅大1O一1 秦皇岛32—6 流花
p(2O℃ )／(g·cm 。) 0．966 0．941 0．927 0．940 0．950 0．932
)，(8O ℃ )／(mm。·s ) 279．90 30．86 27．42 24．41 364．8O 112．7O
酸值／Emg(KOH)·g一 ] 2．67 2．57 3．2O 6．46 2．91 2．8o
D(盐)／(mg·L ) 59．0 25．8 130．0 2O．4 16．2 59．6
(水)， 0．15 O．30 0．30 痕迹0．28 0．40
重质低硫 重质低硫 低硫环烷 低硫中 低硫环 重质低硫
原油类别
环烷基 中间基 中间基 间基 烷基 中间基
*注：秦皇岛32—6和流花原油的黏度为5O℃ 下的运动黏度。
在加工过程中主要面临以下几个方面的问题：
(1)原油密度大，油水密度差小，造成油水分离
推动力小，贮罐自然沉降脱水和电脱盐工艺油水分
离困难；
(2)原油重组分中的芳香烃、胶质含量低，沥青
质含量高。这样的组分导致沥青质更容易聚集，进
而导致原油乳化严重和污水带油；
(3)原油酸值高，其携带的环烷酸盐是天然的
表面活性剂，加大了破乳难度，加工过程破乳剂消耗
偏高；
(4)电脱污水含盐高，环烷酸溶解油含量高，可
生化性相对较差，污水处理难度大；尤其对反渗透浓
水深度处理工艺提出了更严格的要求；
(5)轻油收率低，减压系统负荷大，减顶污水产
生量大。
2 高频电脱盐机理及优点
普通脱水电源为正弦交流或近似正弦交流，属
缓慢变化的电场，对乳化膜的冲击力不强。高频智
能响应电脱盐专用电源技术将普通的正弦交流或近
似正弦交流电场电转化为矩形波电场，矩形波电场
由零开始瞬间跃变到极大值，使水珠中的正、负离子
得到最大限度的加速，对乳化膜形成最为强烈的冲
击。
在电场中，原油乳状液中2个相邻、粒径相同的
水滴之间的聚结力F为[2]：
F 一 (1)
式(1)中：￡为原油乳状液的介电常数；E为外加电场
的电场强度，V／ram；d为两颗水滴之间的距离，
m；r为水滴半径，／xm。
由式(1)可知，要使水滴之间的聚结力增大，必
须从提高电场强度，增大水滴直径，缩短水滴之间的
距离3方面着手。高频电脱盐相对常规电脱盐技术
其优势主要表现在以下几个方面：
(1)避免短路：在原油含水量过高或乳化严重
的情况下，脉冲电源可以实现在极板间短路前使高
压进入脉冲间歇期，避免短路形成。
(2)输出电压幅值可调：原油电脱水需要一定
的电场强度，但强度要合适，太高了会产生电分散，
使水珠以更细的颗粒悬浮在原油中；太低了水珠间
不能发生震荡聚结及偶极聚结，不能实现油水快速
分离。常规的电脱盐输出电压只能在几个档位之间
切换，输出电压不完全连续，为此无法根据原油性质
变化将电场强度调节到一个最佳范围。高频智能响
应电脱盐专用电源技术可将50 Hz交流电经过整流
滤波后，得到连续可调的直流电。因此，可将电场强
度控制在更精确的范围。
(3)频率连续可调(相同条件下具有更好的脱
水效果，脱水时水珠受力情况如图1所示)。由图1
可见，小水珠周围有一层乳化膜。乳化膜既能与水
珠产生较强的结合力，也能与原油产生较强的结合
力，要使水珠快速沉降，必须把该膜打碎。一般情况
下原油中的小水珠内部都含有盐类的正、负离子，在
原油中加上高压交流电场后，小水珠被极化，这些正
负离子会向电场的正、反方向快速移动，产生内摩擦