超声波破乳技术在电脱盐工艺中的应用

1. 技术概况电脱盐单元是常减压装置的第一道加工工序，常减压装置是炼化企业的龙头，电脱盐效果的优劣直接关系到后续加工过程的催化剂的中毒与使用寿命、装置的腐蚀与开工周期、原油加工损失率、环保排放等多项指标，是关乎各企业经济效益能否有效发挥的关键因素之一。

通常的电脱盐技术组合为电场—破乳剂的电—化学组合方式，破乳剂的采用存在的主要缺陷是：生产费用高、原油适应性差、破乳与脱盐效果不理想、对污油、污水的后处理不利等。

因此，为了达到降低装置生产运行费用、增强电脱盐操作的适应性、提高破乳与电脱盐效果、减轻添加化学剂对后续加工的不利影响等目的，可采用电—物理组合方式的超声波—电脱盐组合技术。

生产实践表明：传统的单一电脱盐工艺早已不能满足工厂深度脱盐的需要；目前常用的破乳剂—电脱盐组合的电—化学工艺，不能满足原油性质不断变化的生产要求；新型的超声波—电脱盐组合工艺，能够适应原油复杂多变的生产需要，可达到原油深度脱盐的目的。

新型超声波—电脱盐组合技术，经多年来的应用证明：在加工多种复杂劣质的原油过程中起到降低电脱盐电单耗、稳定电脱盐操作、降低脱后原油含盐、降低电脱盐切水含油量等重要作用。

大量使用破乳剂，不仅，生产费用支出高，而且，转化为污染物，造成对环境的直接危害，污水处理难度增大，影响排放指标。

解决破乳剂的问题，可产生显著的直接经济效益和环境效益。

超声波—电脱盐组合工艺采用施加超声波作用的物理方式，不外3加化学添加剂，不会造成对原油的二次加工和脱盐水的生化处理的不利影响，可减轻大量使用表面活性剂物质对环境的污染排放，可有效降低污水排放的COD指标。

超声波—电脱盐组合工艺用于350万吨/年原油处理量电脱盐，超声波设备能耗不足2kwh/h，能耗低，脱盐效果好。

因此，超声波—电脱盐组合技术具有无污染、无排放、能耗低，投资少，见效快，效果好，是一项绿色环保经济高效的新技术。

采用超声波—电脱盐组合技术，对有效降低原油脱后含盐、完全替代或部分节省破乳剂用量、节水减排、延长催化剂使用寿命、保证装置长周期运行、节能降耗等，具有现实意义和长远意义。

超声波破乳技术的应用及分析1 前言1.1引言原油乳状液是十分复杂的分散体系，以油包水（W/O）类型为主[1]。

进入炼油厂的原油含有一定量的盐和水。

原油在加工前进行脱盐脱水处理[2]，目前，炼油厂一般要求进入常压塔的原油中水含量不大于0.3%（质量分数），盐含量以NaCl计不高于3.0mg/L[3]。

炼油厂主要采用电脱盐与化学破乳剂联合作用进行破乳脱水。

1.1.1国内外概况原油中含有水和盐，对原油的加工过程有着较大影响，因而中国石油和中国石化两大公司重点强调了深度脱盐。

为实现深度脱盐，从优化操作和技术改造两方面[4]进行探索。

中国石油化工股份有限公司塔河分公司建立的150万t/a常减压焦化电脱盐装置采用高效破乳剂ERI1160[5]，标定结果表明，脱后盐的质量浓度小于5mg/L，含水均为痕迹，排水中油的质量浓度小于150mg/L，各项工艺指标满足工艺要求。

荆门分公司一套电脱盐装置改造采用了新型高效电脱盐技术[6]，即对电脱盐内部结构稍加变化，使其产生具有交直流和交流两级电脱盐的特点，在工艺状况未作改动的情况下，取得了较好的效果，平均电流降低（由原来的157A降到40A），电耗降低（由原来的0.504kW.h/t 降到0.3kWh/t），电脱盐合格率达到98.2%，抗冲击能力大大提高。

高速电脱盐技术[7]采用专门设计的双层喷嘴进油分布器，进油方式为油相进油，避免了水相进油方式对油水界面稳定性造成的影响。

比低速电脱盐技术相比，高速电脱盐技术具有脱盐、脱水效率高，占地面积、降低成本、节电能力强等特点。

高速电脱盐技术的适用范围是由其强电场进料的技术特点决定，只要乳化液在强电场中不产生水链即能采用此技术。

超声波破乳是一种新型强化原油破乳脱水脱盐方法。

叶国祥等[8]以鲁宁管输原油（初始盐含量31.9mgNaCl/L）为研究对象，进行了驻波管中原油二次破乳脱盐过程的研究，证明了超声波具有增强炼油厂原油脱水脱盐的作用，尤其是二次脱水脱盐处理工艺能够确保脱水脱盐后的盐含量处于较低水平。

超声波替代破乳剂在原油电脱盐中的应用***摘要：本文介绍了超声波-电脱盐组合技术在***万吨/年常压装置的应用情况：破乳剂完全被替代，脱后含盐从投用超声波前的平均 3.66mg/l降到投用后的2.5mg/l，总排污水含油下降、COD投用超声波前后基本不变，电脱盐操作稳定。

原油电脱盐超声破乳工业试验，取得了令人满意的效果。

关键词：超声波电脱盐破乳盐含量1.前言***常压装置原采用传统的原油破乳手段，三级交直流电脱盐—化学破乳剂技术。

用酸性水汽提装置生产的净化水作为脱盐罐二、三级注水，在一、二、三级原油进电脱盐罐混合阀前注破乳剂破乳，利用破乳剂的化学作用将乳化状的油水混合液中油和水分离开来，使油中的水集聚，以达到乳化液中各相分离开来的目的，盐份溶于水中，再加以高压电场配合，形成较大水滴顺利除去，分离后的污水排放至污水厂进行处理。

但是，在解决原油破乳问题的同时也带来诸多棘手的环保问题。

超声波破乳技术是采用电—物理组合方式的超声波—电脱盐组合技术。

超声波在传播过程中产生机械作用，引起原油乳状液的剧烈振动，降低乳化液滴的表面张力，促进乳化液珠的聚集和凝结。

超声波传播产生的振动波使乳化态的水粒子产生振动，乳化态的水粒子在波腹或波节的出现时间远远大于平衡态，宏观上表现为水粒子向波腹或波节移动，大大增加了乳化液滴间的碰撞几率，生成更大直径的水滴，在重力的作用下，开始沉降，达到油水分离。

2.超声波-电脱盐工艺电脱盐单元由三个电脱盐罐组成，电脱盐罐的容积均为160m3,罐内结构为多组电极板。

三级电脱盐罐串联操作，电脱盐罐操作温度120℃～135℃，操作压力0.3MPa左右。

2010年6月装置检修期间，将一级超声波电脱盐装置安装于原油换热后，一级电脱盐罐前的原油管道上，将二级超声波电脱盐装置安装于一级电脱盐后，二级电脱盐罐前的原油管道上。

从二、三级罐注水，分别注入约 5-7%（占原油的质量分数）的软化水和净化水后经过混合器-混合阀进入超声波作用区。

1　项目背景中石油华北石化公司500万吨/年常减压装置加工的原油包括：华北混合油、冀东原油。

电脱盐采用两串两并的方式，合计两级共4个电脱盐罐，采用传统的化学法-破乳剂破乳，脱前原油含盐18mg/L，含水0.3%以上，脱后原油含盐2.6 mg/L，含水0.23%，脱后排水COD、含油超标，对污水场造成极大冲击，不利于环保排放达标。

2　超声波破乳设备作用机理2.1　作用机理超声波在传播过程中产生的机械振动作用，带动原油乳状液的剧烈振动，降低了乳化液界面上的吸附量和乳化液滴的表面张力，削弱了保护膜，从而有利于液珠的聚结。

另一方面，超声波使乳化态的水粒子产生振动，乳化态的水粒子在波腹或波节的出现时间远远大于平衡态，宏观上表现为水粒子向波腹或波节的往复运动，大大增加了乳化液滴间的碰撞几率，促使生成更大直径的水滴，在重力和电场作用下进行沉降，达到油水分离的目的。

2.2　控制原理1）超声波作用区通过副线接入4个脱盐罐入口主线上，每个作用区由2个超声波发生器，共有4个超声波作用区8个超声波发生器，每个电脱盐罐的超声波发生器由该电脱盐罐的3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控制2部分控制，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。

3）对于性质相对稳定的原油，在脱盐罐中含盐含水量的变化可用导电性来表征，因此可用电脱盐罐内的电流变化来表征原油性质的变化。

每个发生器设置可变常数值和可变系数值的设定，其关系式是：输出功率P=常数-系数×电流平均值。

3　研究过程及改造内容3.1　研究过程2014年装置大检修过程中，常减压装置安装了超声波破乳设备，检修后12月运行部同厂家一起投用电脱盐超声波破乳设备，并停注破乳剂，脱后含盐、脱后含水、电脱盐切水含油等指标均达标。

但自2015年1月8日开始，四具电脱盐罐变压器电流开始出现超高跳闸情况，电脱盐切水颜色开始变差，从电脱盐罐检查口检查发现罐内有较多的乳化液，破乳效果不理想，与厂家联系共同调整电脱盐和超声波破乳设备的参数，但效果始终不理想。

DPY-2B型破乳剂及电脱水性能测定仪使用说明姜堰市奥普特分析仪器有限公司一、用途：在炼厂电脱盐工艺过程中，破乳剂起着重要作用，其破乳效果的好坏直接关系到脱盐（脱水）效果，而且同一种破乳剂用于性质不同的原油。

破乳效果也不一样。

另外供应炼厂的原油性质也是经常变化的。

为了保证脱盐（脱水）效果的稳定，就必须不断地调整破乳剂的计量，甚至变换破乳剂的品种，因此，评选破乳剂的工作是炼厂电脱盐工艺过程中心不可少的手段。

目前，我国各炼厂采用热化学评选法来筛选破乳剂，其速度慢与电脱盐实际生产工艺差距较大，评选结果适应不了生产需要。

该仪器以电化学方法为主。

热化学方法为辅。

即先将适量的原油加热然后在电场作用下评选破乳剂。

它与电脱盐实际工况相近。

评选结果较热化学方法准确、可靠、能同时评选6种破乳剂，或同一种破乳剂评选6种不同的加剂量，评选速度快，（约为热化学方法的三倍）、耗电小、能耗为热化学方法的十分之一。

该仪器电压可调、温度自由设定，操作简便、迅速、结构紧凑体积小，便于携带既适于实验室使用以适于现场服务，是评选破乳剂的一种较为理想的仪器。

二、只要技术指标1、输入电压:AC220V～10% 50Hz2、输出电压：0～6000V连续可调3、输出交流电流：0～100mA4、加热器功率：600W5、整机功率：不大于1000W6、加热器温度自动控制范围：室温～100℃之间可以任意设定7、温度控制精度±1℃8、预热时间：温度预设75℃时，预热时间约为15分钟（随室温高低，预热时间略有变化）9、电场强度调节：粗调输出交流电压细调同轴电极内外电极间距离10、仪器使用环境温度：0℃～＋40℃11、相对湿度：不大于85%12、外形尺寸：400（长）×284（宽）×292（高）13、重量：约20Kg三、仪器工作原理原油中都含有一定量的水份，在开采和运输过程中，油、水由于碰撞、搅拌和摩擦等而形成乳状液，同时，在原油脱盐过程中，主要是采用水洗的方法以去除油中的盐。

几项技术在电脱盐后污油水处理的综合运用【关键词】脱水截油；污油水；斜板除油；重力沉降；超声波分离；水利旋流文章编号：issn1006—656x（2013）09 -0195-01一、背景加工重质、劣质原油是降低原油采购成本的有效措施，常减压装置存在掺炼各种混合油比例高、原油性质不稳定、原油活罐运行的情况，增加了电脱盐系统脱盐难度，出现原油脱盐效果差、电脱盐切水含油量高的问题。

由于电脱盐污水含油量受原油性质、原油加工负荷、电脱盐脱盐效果、原油混合效果、原油乳化程度、电脱盐罐界位等因素影响。

正常生产中用肉眼判断电脱盐污水含油情况，存在一定误差。

另外，在原油性质大幅变化或操作波动，出现电脱盐污水含油量大时，在操作上没有手段进行控制。

以洛阳石化为例：2011年电脱盐污水含油量合格率为70%，不合格的电脱盐污水含油量平均为39700mg/l，电脱盐污水含油量超标不仅增加常减压装置的加工损失率，并对环境保护带来一定的压力。

二、必要性和可行性分析基于以上情况，广州天禾自动化有限公司和湖南石油化工职业技术学院联合相关技术力量，有针对性的对油品进行分析，提出了技改方案，委托长岭设计院设计出了电脱盐脱水截油装置。

该方案采用了包括重力沉降、斜板除油、超声波破乳、水力旋流等污油水分离技术的综合解决方案，电脱盐污油水分离设施处理能力满足常减压装置电脱盐污油水排量要求，即70t/h～90t/h之间，电脱排出污油水含油200ppm～20000ppm之间，经过处理后的污油水含油要求降至200ppm以下。

装置经过调试稳定后，在电脱盐排出污油水来液量比较稳定的情况下，要求实现自动控制。

装置的控制和运行都完全独立于其他系统或装置，当装置出现问题时或流程不稳定时，也不能影响其他系统或装置正常工作。

三、电脱盐脱水截油装置工作原理简介电脱盐污油水分离设施通过对洛阳石化电脱盐后污油水油分进行分析，根据洛阳石化能够提供的0.6mpa稳定氮气管网，1.0mpa 稳定蒸汽管网，0.4mpa压缩空气及自身的工艺条件，综合利用了自然沉降、超声波破乳、波纹斜板隔油、水利旋流器等多种现代比较成熟和先进的污油水分离技术，从而达到高效稳定的污油水处理效果。

原油电脱盐脱水新技术研究和应用进展刘祖虎;武英冲;孙云;蒋长胜【摘要】介绍了以高速电脱盐、脱水技术,双进油双电场电脱盐、脱水技术,超声波辅助破乳电脱盐、脱水技术为代表的电脱新技术的理论研究和应用情况.高速电脱盐技术适用于轻质和中质原油的大处理量电脱盐、脱水过程,但对重质油品的适应性较差;双进油双电场技术适用于重质劣质原油的大处理量电脱盐、脱水过程,也适用于老旧装置产能提升和适应原油劣质化重质化的改造;超声波辅助破乳技术具有脱盐、脱水效率高、节省破乳剂的特点,但还有很多理论问题尚未解决,限制了其应用.分析了电脱盐、脱水技术为适应炼油装置大型化、油品重质化和劣质化、电源高效节能、电脱盐协同脱金属等领域的技术发展趋势.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2016(046)008【总页数】5页(P6-10)【关键词】原油电脱盐;电脱水;高速;双进油双电场技术;超声波【作者】刘祖虎;武英冲;孙云;蒋长胜【作者单位】江苏金门能源装备有限公司,江苏省句容市212400;南京金门能源科技有限公司,江苏省南京市211100;镇江市绿色高效过程装备工程技术研究中心,江苏省句容市212400;江苏金门能源装备有限公司,江苏省句容市212400;南京金门能源科技有限公司,江苏省南京市211100;镇江市绿色高效过程装备工程技术研究中心,江苏省句容市212400;江苏金门能源装备有限公司,江苏省句容市212400;镇江市绿色高效过程装备工程技术研究中心,江苏省句容市212400;江苏金门能源装备有限公司,江苏省句容市212400;南京金门能源科技有限公司,江苏省南京市211100;镇江市绿色高效过程装备工程技术研究中心,江苏省句容市212400【正文语种】中文原油电脱盐、脱水是适应原油深加工需求，为下游装置提供优质原料的必备单元过程，对炼油厂降低能耗、减轻设备结垢腐蚀、防止催化剂中毒、减少催化剂消耗以及改善产品质量有着重要的意义。

超声波-电脱盐技术的工业应用左艳梅【摘要】以扬州地区某石化企业500 kt/a常压蒸馏装置为研究对象,利用超声波-电脱盐技术代替原破乳剂-电脱盐技术.超声波电脱盐技术使用后(以1个月为研究时间),二级脱盐后盐浓度平均值从2.42 mg/L下降为1.67 mg/L,含盐量下降30.99％,盐分总脱除率从91.74％上升到96.03％;污水中含油量从158.9 mg/L下降为47.68 mg/L;污水中COD从2 845.0 mg/L下降为1 067.5 mg/L.%Taking the 500 kt/a atmospheric distillation unit of a petrochemical enterprise in Yangzhou area as a research object,an ultrasonic electric desalination technology was used to replace conventional demulsifier-electric desalination.After 1 month,the average value of the salt concentration from the second desalination stage is decreased from 2.42 mg/L to 1.67 mg/L,a 30.99％ reduction.The total salt removal rate is increased from 91.74％ to 96.03％.The oil content in wastewater is reduced from 158.9 mg/L to 47.68 mg/L,and COD lowered from 2 845.0 mg/L to 1 067.5 mg/L.【期刊名称】《石油炼制与化工》【年(卷),期】2018(049)002【总页数】4页(P100-103)【关键词】超声波;电脱盐;原油破乳【作者】左艳梅【作者单位】扬州工业职业技术学院化学工程学院,江苏扬州225127【正文语种】中文原油输送到炼油厂后除了夹带少量的泥砂、铁锈等固体外，杂质主要是水和盐。