1、2012年年12月月28日日汇报人：中海石油宁波大榭石化有限公司汇报人：中海石油宁波大榭石化有限公司-王仕文王仕文高频电脱盐技术原理介绍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高酸重质原油电脱盐存在的问题目目 录录大榭石化高频电脱盐技术改造介绍大榭石化高频电脱盐技术改造介绍结结 论论 项目项目绥中绥中36-136-1曹妃甸曹妃甸蓬莱蓬莱19-319-3旅大旅大10-110-1秦皇岛秦皇岛32-632-6流花原油流花原油密度g/cm3 200.9660.9410.9270.9400.9500.932粘度mm2/s 80279.930.8627.4224.41364.8*112.7*酸值
2、 mgKOH/g2.672.573.26.462.912.8盐含量mgNaCl/L5925.889.620.416.259API15.8018.3019.3918.4716.9019.56水 m%0.150.30.30痕迹0.280.4我国几种常见海洋原油的基本性质说明：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。我我国国海海洋洋原原油油电电脱脱盐盐存存在在的的问问题题密度大油水密度差较小，造成油水分离的推动力小 酸值高（环烷酸）原油中的环烷酸盐表面活性高，具有较强
3、的皂化倾向，加大了破乳难度粘度大原油粘度大，导致洗盐困难。原油四组原油四组分配伍差分配伍差原油重组分中的芳香烃、胶质含量低，沥青质含量高。这样的组分配伍导致沥青质更容易聚集，进而导致乳化严重和污水带油。高频电脱盐技术原理介绍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高酸重质原油电脱盐存在的问题目目 录录大榭石化高频电脱盐技术改造介绍大榭石化高频电脱盐技术改造介绍结结 论论 极板结构：两层极板、三层极板、鼠笼极板、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。偶极聚结电泳聚结振荡聚结 1、偶极聚结2、电泳聚结 原油在输送过程由于摩擦带电后
4、在电场作用下朝着电荷符号相反电极移动的现象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称为“电泳电泳”。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。加
5、，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(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)2、脉冲电场破乳 在单向脉冲电场中，水单向脉冲电场中，水滴既具有交流电场的偶极聚结滴既具有交流电场的偶极聚结和振荡聚结作用，又具有直流和振荡聚结作用，又具有直流电场的电泳聚结作用。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
6、。直流电变压器交直流电变压器相关研究证明：在相同的温度下，高频高压法在450v/cm的电场强度下10分钟可脱除125ml水，而直流高压法在1384v/cm的电场环境下30分钟的脱水量仅为13ml.在相同的温度下，基本相同的时间内要达到同样的脱水效果，交流高压法要比高频高压发电场高1000-640=360v/cm说明：说明：以上表格来自：稠油高频电脱盐工艺的试验研究J.炼油技术与工程,2005，35(8):18-21 频率频率/HZ/HZ脱前含盐脱前含盐/(mg/L)/(mg/L)脱盐电流脱盐电流/mA/mA脱后含水脱后含水/%/%脱后含盐脱后含盐/(mg/L)/(mg/L)100180.750
7、.193.63300180.720.152.96500180.80.032.88750181.020.082.51000181.080.062.74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。电流频率电流频率/HZ3、智能控制功能介绍：采用微电脑及可控硅控
8、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：a.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：a.在相同条件下，脉冲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。b.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，
9、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：a.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
10、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频电脱盐技术原理介绍高酸重质原油电脱盐存在的问题高酸重质原油电脱盐存在的问题目目 录录大榭石化高频电脱盐技术改造介绍大榭石化高频电脱盐技术改造介绍结结 论论 两级交直流电脱盐工艺原则流程示意图 原油处理量：原油处理量：600万吨/年操作弹性：操作弹性：60110%操作温
11、度：操作温度：125145注水来源：注水来源：塔顶含硫污水和新鲜水混合水，比例为2：1注水注水PHPH：69注水量：46%注水温度注水温度：不小于80。注水流程：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：注水量：原油处理量的58%电脱盐罐规格：电脱盐罐规格：500028000，两级总容积约为1200m3，单级停留时间：单级停留时间：约为40min混合系统的操作压力范围：混合系统的操作压力范围：0.050.30MPa。正极正极负极负极原油流向原油流向排水流向排水流向直流电场方向直流电场方向交流电场方向交流电场方向 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
12、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除效果。乳化液排液管降低200mm接地极板原极板提高150mm高频电源极板弱电场变为弱电场变为强电场强电场增加了直流电增加了直流电场空间场空间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电脱盐变压器运行示意图高频调压控制柜显示盘高频调压控制柜显示盘电脱盐罐现场图电脱盐罐
13、现场图型号型号HTD-10KHTD-20KHTD-30KHTD-50K输出功率10KVA20KVA30KVA50KVA电源电压380V/50Hz 或 220V/50Hz输出电压200020000V连续可调频率调节300Hz5000Hz连续可调效率90%对应常规型号对应常规型号50KVA80或125KVA160KVA200KVA高频脉冲变压器型号及性能参数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
14、免了该处细小水滴在固定高压电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，从而达到消除乳化层的目的。下形成的平衡状态，从而达到消除乳化层的目的。原油品种投用状态脱前原油脱后原油脱盐率含盐，mg/L含水，%含盐，mg/L%曹妃甸改造前28.60 0.23 6.89 75.91 改造后24.550.241.9592.06 流花改造前78.620.3610.8385.63改造后70.90.235.4692.3旅大10-1改造前23.80.24.663.31改造后10.80.243.1970.5秦皇岛32-6改造前42.890.356.6376.98改造后34.10.
15、364.0188.24平均值改造前43.48 0.29 7.24 83.35 改造后35.09 0.27 3.65 89.59 225万吨/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%极板投用极板投用高频变压器高频变压器投用投用停工检修停工检修 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。原油品种投用状态电脱切水含油，mg/L电脱切水COD，mg/L曹妃甸改造前1491118改造后731020流花改造前130
16、1770改造后1101035旅大10-1改造前2291816改造后861037秦皇岛32-6改造前1571161改造后1031363平均值改造前1661466改造后931114一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0.6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
17、节约电力成本约43万元。项 目电脱一级工频变压器电脱二级工频变压器电脱一级高频变压器合计改造前电耗kw212.11790391.1改造后电耗kw133.8162.59.2305.5相对节电kw-78.3-16.5+9.2-85.6项目时间段破乳剂注量平均脱前含盐平均脱后含盐平均脱盐率g/tmg/Lmg/L%改造前10年1月-10年10月10.5532.866.0581.59 改造后10年11月-11年5月6.4221.843.7782.74 相对增减-4.13-11.02-2.28+1.15 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
18、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增设高频变压器前后破乳剂消耗增减情况高频电脱盐技术原理介绍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高酸重质原油的电脱盐存在的问题目目 录录大榭石化高频电脱盐技术改造介绍大榭石化高频电脱盐技术改造介绍 结结 论论结结论论1、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%；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！
