1、 2012年12月28日 汇报人 中海石油宁波大榭石化有限公司 王仕文 高频电脱盐技术在高酸重质原油中的应用 高频电脱盐技术原理介绍 高酸重质原油电脱盐存在的问题 目录 一 高酸重质原油电脱盐存在的问题 我国几种常见海洋原油的基本性质 说明 秦皇岛32 6和流花原油的粘度为50 下的运动粘度 我国海洋原油的基本特点 密度大 酸值高 粘度大 原油4组分配误差 原油芳香烃 胶质含量低 沥青质含量高 我国海洋原油电脱盐存在的问题 高频电脱盐技术原理介绍 高酸重质原油电脱盐存在的问题 目录 结论 现有电脱盐技术 电破乳原理 高频脉冲电脱破乳技术 三 高频电脱盐技术介绍 极板结构 两层极板 三层极板 鼠
2、笼极板 吊挂极板等 供电方式 交流电场 直流电场 交直流电场 脉冲电场等 流动方式 垂直流动 水平流动 现有电脱盐技术 偶极聚结电泳聚结振荡聚结 电破乳原理 1 偶极聚结 2 电泳聚结 原油在输送过程由于摩擦带电后在电场作用下朝着电荷符号相反电极移动的现象称为 电泳 3 振荡聚结 当外加电场振荡频率同乳状液水滴固有频率相等或接近时 就会发生共振现象 此时水滴的震动幅度最大 其外表面的乳化莫最易被破坏 并与相邻水滴发生聚集 同时由于水滴振荡幅度增大 水滴间间距相对缩短 使水滴间聚集力增加 从而高频的存在有利于提高脱盐脱水效果 1 脉冲参数脉冲电压峰值脉冲频率周期T Ton Toff频率f 1 T
3、 主要影响脱盐脱水效果 占空比 主要影响节电效果 占空比C Ton Ton Toff 高频脉冲电脱盐技术 2 脉冲电场破乳 在单向脉冲电场中 水滴既具有交流电场的偶极聚结和振荡聚结作用 又具有直流电场的电泳聚结作用 脉冲变压器 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 交流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 直流电变压器 交直流电变压器 电流频率对曹妃甸原油电脱盐影响研究情况 电流频率对曹妃甸原油脱水效果影响研究情况 研究结论 对CFD原油 频率在100 500HZ之间时 脱后原油含水随频率
4、增加而降低 超过500HZ 频率提高对脱水效果提高不再明显 电流频率对曹妃甸原油脱盐效果影响研究情况 研究结论 对CFD原油 频率在100 750HZ之间时 脱后原油含盐随频率增加而降低 超过750HZ 提高频率对提高脱盐效果效果不再有利 电流频率 HZ 3 智能控制功能介绍 采用微电脑及可控硅控制 可根据不同的工况条件 自动调节电压峰值 脉冲频率 占空比 主要功能有 1 恒压 恒流控制 3 节能控制 4 电场击穿保护跟踪控制 4 高频脉冲破乳的优点 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 1 避免短路 2 高效 在相同条件下 脉冲
5、电场强度可以较交流 交直流电场强度高2 5倍 因原油乳化液中水滴之间的聚结力与电场强度的平方成正比 因而脉冲电场下水滴的聚结力相对交流 交直流电场强度高4 25倍 高频脉冲振荡频率更高 能使乳化膜破裂 破乳能力强 具有高效破乳 油水分离快的特点 3 节省电耗 a 间断供电方式 减少了通电时间 降低运行电流 可以减少脱盐电耗 b 避免极板之间形成短路或电流过大 在形成水链前短暂终止供电 避免短路 短路消失后 再加下一个脉冲 就可以避免电能的泄漏 c 高频电场相对工频电场在相对较低的电场环境下可达到同样的效果 4 操作稳定 脉冲电源采用微电脑控制 实现电压补偿 由可控硅控制脉冲电压有效避免电流增大
6、而产生电压降低 提高了电脱盐装置运行的稳定性 5 高频脉冲破乳技术应用现状 1981年 Bailes首先提出高频脉冲交流破乳更有效 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 近几年 高频脉冲交流破乳工业试验及应用在欧洲 美国的近海油田大量进行 1 国外状况 20世纪90年代我国开始致力于脉冲破乳剂技术的研究及工业试验 首先是胜利油田设计院在20世纪90年代中期研制成功5kV高压脉冲电脱水用于油田三采原油破乳脱水 2007年 国内某石化公司首先将高压脉冲电源用于炼油厂电脱盐装置 250万吨 年 2 国内状况 高频电脱盐技术原理介绍 高
7、酸重质原油电脱盐存在的问题 目录 大榭石化高频电脱盐技术改造介绍 结论 改造背景 电脱系统改造前技术现状 改造方案 改造效果 三 大榭石化高频电脱盐技术改造介绍 改造背景 流花原油劣质化日趋严重 脱前原油盐含量日趋升高 原油注水后及易乳化 经常出现电流超标现象 蓬莱19 3原油电脱切水油含量超标 流花原油电脱切水悬浮物多 给污水处理带来较大压力 部分原油脱后含盐无法达到企业内部控制指标 5 0mg L的要求 对低温防腐和三期的馏分油项目二次加工不利 蓬莱19 3原油电脱切水外观 流花原油电脱切水外观 两级交直流电脱盐工艺原则流程示意图 电脱系统改造前技术现状 主要设计操作参数 原油处理量 60
8、0万吨 年操作弹性 60 110 操作温度 125 145 注水来源 塔顶含硫污水和新鲜水混合水 比例为2 1注水PH 6 9注水量 4 6 注水温度 不小于80 注水流程 新鲜水在二级电脱盐混合系统前注入 二级排水回注一级注水量 原油处理量的5 8 电脱盐罐规格 5000 28000 两级总容积约为1200m3 单级停留时间 约为40min混合系统的操作压力范围 0 05 0 30MPa 交直流垂直极板电场分布示意图 改造方案 针对首先容易受到冲击的一级电脱盐罐作为改造对象 高频电场布置在容易形成顽固乳化层电脱盐罐油水界位 与交直流电脱盐技术相结合 通过交直流变极距高压电场增加对细小水滴的脱
9、除效果 乳化液排液管降低200mm 弱电场变为强电场 增加了直流电场空间 高频高压电场的设计 220V 380V工频电流经过整流 滤波后得到连续可调的0 100V直流电 IGBT全桥式逆变器将0 100V的直流电转变成频率可调的交流矩形波电 变压器将逆变输出的矩形波电流升压后 变为高压矩形波电流输出到电脱盐 水 器的电极板上 220 电脱盐变压器运行示意图 高频调压控制柜显示盘 电脱盐罐现场图 高频脉冲变压器型号及性能参数 新型智能响应控制的电压输出曲线 为改变乳化液的平衡 可以通过改变水滴所受的电场力来是实现 本次改造设置了输出变化可调高压电 避免了该处细小水滴在固定高压电下形成的平衡状态
10、从而达到消除乳化层的目的 改造效果 225万吨 年沥青装置增设高频变压器前后电脱效果对比情况 高频变压器投用后 平均脱后含盐降低3 59mg L 平均脱盐率提高了6 24 极板投用 高频变压器投用 停工检修 225万吨 年沥青装置增设高频变压器后电脱切水含油及COD改善情况 高频变压器投用后 电脱切水含油平均值降低73mg L COD平均值降低352mg L 节电效果 一级电脱盐罐实施高频改造后 一级电脱盐罐工频变压器一次平均电流下降了2 9安培 输出电压由改造前的2 5万伏下降至2 0万伏 3台变压器运行功率合计下降78 3kw 二级电脱盐罐在输出电压档位不变的情况下 一次平均电流下降了0
11、6安培 3台变压器功率合计下降16 5kw 扣除两台高频变压器运行功率9 2kw 每小时可节电85 6kwh 约占原电脱系统电耗的20 年运行时间按8400小时 电价按0 6元 度计算 每年可节约电力成本约43万元 通过对改造前后破乳剂消耗数据进行跟踪显示 在脱盐效率基本相当的情况下每吨原油破乳剂 高温破乳剂 平均消耗量降低了4 13g 相对改造前降低60 年加工量按600万吨 油溶性破乳剂单价按5万元 吨计算 每年可节约破乳剂成本123 9万元 增设高频变压器前后破乳剂消耗增减情况 破乳剂消耗降低 高频电脱盐技术原理介绍 高酸重质原油的电脱盐存在的问题 目录 结论 四 结论 1 高频变压器投
12、用后 平均脱后含盐降低3 59mg L 平均脱盐率提高了6 24 电脱切水含油平均值降低73mg L COD平均值降低352mg L 2 高频变压器投用后 每小时可节电85 6kwh 相对改造前降低20 吨原油破乳剂平均消耗量降低了4 13g 相对改造前降低60 3 大榭石化进行高频电脱盐技术改造后 每年可节约电力成本43万元 节约破乳剂成本123 9万元 两项合计166 9万元 不到一年即可回收成本 4 高频脉冲电脱盐技术可以较好的解决电脱盐过程的原油乳化问题 有效防止电极短路路现象发生 该技术在大榭石化的应用成功 证明了该技术对高酸重质原油脱盐率提高具有较好的促进作用 5 目前国内高频脉冲电脱盐智能控制系统运行时间不长 还需一定的技术攻关达到更好工业应用条件 43 谢谢
