时间：2022-09-02 06:51:04
摘要：阐述了 电脱盐工作原理。优化电脱盐控制参数，找出电脱盐的最优操作条件，降低电脱盐设备电耗。结果表明，优化电脱盐参数，可使电脱盐电耗下降34.73%，节电效果显著。
关键词：电脱盐,原理,因素, 优化参数
Abstract: On the working principle of electric desalination. Electric control parameters optimization desalination finds out the optimal operating conditions for desalination, reduces the power consumption desalination and results show that the optimization electricity desalination parameters, which can make the electricity the power consumption desalination dropped 34.73%, and the electricity saving effect is remarkable.
Keywords: electric desalination, principle, factors, optimization of the parameters
中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：
电脱盐是原油处理装置的主要耗能设备之一[1]。由于原油中水和盐对加工设备的影响较大，增加了装置的热能消耗、加大了冷换设备的负荷、导致蒸馏塔操作的波动，同时也会造成设备腐蚀及对下游原油加工装置产生影响。通过电脱盐装置脱除原油中的含水与盐，优化电脱盐的操作，为装置节能降耗提供了新的技术手段。
1工作原理
原油与水混合后，形成乳化液(分散相)，原油中所含大部分盐溶于水中，当原油通过高压电场(高电位差)时，在分散相水质点上形成感应电荷，连续相(油相)形成绝缘介质。在感应电场的作用下，水质点一直保持电荷，产生偶极聚结作用，小水滴相互结合形成大水滴，在重力作用下水滴汇集到电脱盐底，从而实现油水分离，达到脱盐脱水的目的。
2 参数优化
2.1电量与控制参数
在电脱盐设计中，原油在强电场区上升速度是主要工艺参数，其关联式见公式（1）。各参数中本装置可控项为r、C，该项参数可以通过调整电脱盐注水量、注破乳剂量、电脱盐操作温度、混合差压四项操作参数来控制。
Ws=r g/18× C4S2/E4× §（1）
式中：Ws为原油在强电场区上升速度；r为在脱盐温度下原油和水的重度差；E为电位梯度；u为在脱盐温度下原油粘度；s为水油两相界面张力；g为重力加速度；C为与水滴变形情况及介电常数有关的系数；§为能力系数。
2.2优化因素
（1）原油含水量影响主要表现在：①原油含水导致电脱盐乳化层的变化，从而影响乳化层的介电系数。②原油含水上升，会导致原油的换后温度大幅下降，影响原油的粘度、原油-水密度差、水-油两相界面张力，从而影响电脱盐的电流值。③原油含水量，由油品罐区决定，装置无法对其进行调整。
（2）注水量的大小、注水温度及注水的化学性质，会对电脱盐乳化层厚度有较大影响，进一步影响到电脱盐的电流，同时也会影响装置污水的排放量。
（3）破乳剂型号及注入量。破乳剂型号与原油性质需要匹配。当破乳剂型号与原油性质不匹配时，不但不会起到破乳的作用，还有可能加剧油-水乳化作用；适宜的破乳剂注入量可以起到良好的破乳化作用。当注入量过小或过大时，会降低破乳剂的破乳化作用，因而良好的破乳剂选型、适宜的注入量，对控制脱盐效率及降低耗电量都有重要的作用。
（4）操作温度。电脱盐操作温度对原油在电脱盐中油水分离速度影响较大。操作温度下降时，原油的粘度上升，油-水密度差变小，油水分离变差，整个油-水两相系统的介电常数发生变化，导致电耗上升。
（5）变压器输出电压。对于给定的电脱盐操作状态，变压器输出电压与电脱盐电流及电位梯度成正比，变压器电压越高，电脱盐电流越大，电脱盐内的电位梯度也越大，适宜的电压，可以使电脱盐内有一个合适电位梯度，电位梯度过低，虽然电脱盐电耗下降，但水滴的偶极聚结力下降，降低了电脱盐的脱盐、脱水效率，电位梯度过高，电脱盐电耗大幅上升，会导致水滴的电分散作用加强起不到应有的脱盐、脱水作用，变压器输出电压选择对控制电脱盐的电耗及原油脱后含盐、含水量有重要作用。
（6）混合差压。混合差压对电脱盐的影响主要体现在乳化层厚度上，混合差压过小，油水混合度不够，脱盐效率下降，混合差压过大，油水过度混合，油水分离变差，导致电脱盐电耗上升与原油脱后含水偏高。
（7）原油含盐量。由于大庆原油含盐量相对较低，因而原油含盐对装置电耗影响相对很小。
3 调整与效果
（1）参数分析。2010年全年至2011年初，电脱盐平均注水量0.039t/t，平均破乳剂注人量为0.02kg/t，平均一级电脱盐差压为63kPa，平均二级电脱盐差压为53kPa，一级罐平均电流为11.2A，二级罐平均电流为13.2A，脱后含盐仅为1.7mg/L，远小于3mg/L的工艺控制指标，此时电脱盐平均日耗电量为665.4kWh/d，平均脱盐效率约为74.8%。统计表明，由于本装置所加工大庆原油整体含盐量较低，当脱后含盐在工艺控制指标范围内时，电脱盐的脱盐效率相对偏低，仅为74.8%，而国内电脱盐平均脱盐效率均在95%以上，因而本装置的电脱盐在各项消耗及各项参数设置上还存在一定可调整潜力。①电脱盐注水量。由于进入电脱盐的原油含盐比较低，因而其所需用水可以进一步降低，这样虽然脱后含盐会略有上升，但只要保证脱后含盐在工艺控制指标内即可，同时降低电脱盐的电耗；②电脱盐混合差压。适当降低电脱盐的混合差压，可以降低电脱盐内乳化层厚度，在保持电位梯度不变的前提下，降低电脱盐的电流值。由于混合强度的下降，油水分离效率相应提高，也会降低原油的脱后含水、含盐量；③破乳剂注入比。本装置电脱盐破乳剂注入比相对较低，适当提高破乳剂的注入量，有利于加快油水分离速度，降低电脱盐内的破乳剂层厚度；④原油入电脱盐温度。电脱盐设计操作温度为120℃，而实际操作温度为118℃，较设计温度略低，提高电脱盐操作温度，促进电脱盐内油水分离过程的进行，提高油水分离效率。
（2）结果分析。2011年3月，根据电脱盐运行状况，对电脱盐各参数进行了优化调整。①电脱盐注水量。注水量由原来的0.039 m3降至0.035 m3；②一、二级电脱盐混合差压。一级电脱盐差压由原来的62kPa左右，调整至42kPa左右；二级电脱盐混合差压由原来的53kPa左右，调整至25kPa左右；③增加了破乳剂注入量。破乳剂注入量由原来的0.02kg/t增加至0.023kg/t；④提高了原油入电脱盐温度。原油入电脱盐温度由原来的118℃，提高至121℃；⑤电流参数。调整前后一级罐变压器电流下降了5.8A，二级罐变压器电流下降了6.4A，原油脱后含盐平均值略有上升，但最高值仅为2.3mg/L，仍低于工艺控制指标3mg/L。⑥电耗。由调整前平均926．9kW．h/d，降至605kW．H/d，电脱盐电耗下降了34.73%。
4 结束语
目前二级电脱盐串联方案冗余度较高，整体脱盐效率较低。经过调整后在一定程度上降低了电脱盐电耗，但其电耗仍然偏高，与其脱盐率不成比例。如果要切实降低电耗，需要对电脱盐进行技术改进。（1）对现有管线流程重新设计。停用一级电脱盐，可以在保持注水量、注破乳剂量不变、脱后含盐不超标的前提下，电脱盐电耗下降50%，以保证原油脱后含盐不超标；（2）对现有变压器进行改进。实现单台变压器输出电压线性可调。改造后可以根据原油脱后含盐、含水情况进行调整变压器输出电压，实现在脱后含盐、含水不超标前提下，大幅降低电脱盐电耗的目的；（3）对电脱盐内件整体改造。采用先进的高速电脱盐技术，实现电脱盐电耗大幅下降。
参考文献：
[1] 付诚德.石油科技发展趋势与展望[M].北京：石油工业出版社，1997.
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