HF_101原油脱钙剂的工业应用研究.docx

HF-101原油脱钙剂的工业应用研究张花1，张宇1，刘红燕1，王丽芬2（1.天津大港油田集团油田化学有限公司，天津300280；2.中国石油锦州石化分公司）摘要采用大港油田集团油田化学有限公司研制的HF-101脱钙剂对中国石油锦州石化分公司炼油厂掺炼的杜巴原油脱钙效果进行了实验室评价及工业试验。实验室评价结果表明，在剂钙质量比为2:1、注水量为5%、电脱盐温度130℃、破乳剂加量30μg/g的条件下，原油脱钙率达到90.89%～91.43%，显示了良好的脱钙效果。工业应用试验结果表明，使用HF-101脱钙剂后原油中的钙平均脱除率可达到90.89%，脱后原油的平均钙含量为24.81μg/g；原油的灰分由脱钙前的0.065%降至0.030%左右；原油的盐含量和含水量也大幅度下降。并且使用HF-101脱钙剂可使电脱盐装置的操作电流下降50%，具有较好的节能降耗作用。关键词：原油脱钙剂电脱盐1前言随着国际原油价格的不断攀升，炼油行业面定的水溶性化合物，溶解在水中，在高压电场和破乳剂的作用下破乳分层，随水排出体系，达到原油脱钙的目的[6]。而原油中的绝大部分以环烷酸盐、酚盐形式存在的Ca，Mg，Fe和以卟啉类化合物、胶质、沥青质等形态存在的Ni、V，加入脱钙剂后，溶于水的脱钙剂和油水界面的钙充分接触，发生螯合沉淀反应，生成沉淀和螯合物，或溶于水，或分散到水相，在高压电场和破乳剂的作用下随脱盐污水排出，从而达到脱钙的目的[7-8]。可能的反应机理为[9-10]：临着成本增加、利润下降的局面。掺炼含酸、含硫原油是企业增加炼量、扩大规模的有效途径，也是企业提高经济效益的最终目标[1-2]。杜巴原油具有酸值高、金属钙含量高的特点。钙含量高易导致设备结垢，同时对催化剂造成污染；另外，渣油中的钙还会使渣油灰分增加，导致石油焦灰分不合格[3]。因此在掺炼杜巴原油的过程中，需要在电脱盐系统中注入脱钙剂。常用的脱钙剂有：有机酸及其盐类、沉淀剂、螯合剂等，目前使用最多的是包含这三种成分的复合剂，即螯合沉淀脱钙剂。另外，还有一种氧化性很强的脱钙剂，但由于产品成本高，需要改造现场电脱盐设备，因此该脱钙剂目前在工业上尚未大量应用[4-5]。本研究考察了在辽河原油和杜巴原油掺炼比例各占40%的情况下，采用大港油田集团油田化学有限公司研制的HF-101脱钙剂后原油的脱钙效果，同时，关注装置的腐蚀和环境指标及操作条件的变化，以便为炼制杜巴原油提供参考数据。强酸作用：(RCOO)M+nH+RCOOH+Mn+螯合作用：(RCOO)M+YnRCOO－+[MY]n+沉淀作用：(RCOO)M+X－RCOO－+MX↓其中，M为金属离子Ca，Mg，Fe；Y为螯合（络合）剂；X为沉淀剂。2.2原油性质中国石油锦州石化分公司（锦州石化）加工的原油性质见表1。从表1可以看出，辽河原油和杜巴原油的酸值和灰分均远远高于萨哈林和大庆原油，是造成高温部位设备腐蚀和石油焦灰分超标的主要原因。特别是杜巴原油灰分高达0.120%，对石油焦灰分影响更大。22.1实验脱钙机理目前，原油脱钙是通过原油电脱盐工艺来完收稿日期：2009-07-20。作者简介：张花，女，助理工程师，2004年毕业于西安石油大学化工学院。现在大港油田集团油田化学有限公司化工技术研究所从事炼油助剂和油品添加剂的研究工作。成的。普遍认可的机理是：水溶性脱钙剂与水、油混合，使脱钙剂与原油中的油溶性钙盐转化为稳-26-张花等.HF-101原油脱钙剂的工业应用研究2010,Vol.41,No.1表1锦州石化加工原油主要性质原油原油原油原油灰分(w),%0.0690.1200.0030.0022.3脱钙剂的主要理化性质HF-101脱钙剂主要是含有磺酸基团和羧酸基脱钙剂用量在电脱盐温度为130℃、注3.1.2团或其盐类，具有不含磷、防结垢、脱钙效率高的特点。其理化性质见表2。表2HF-101型脱钙剂理化性质水量为5%、破乳剂加量为30μg/g、二级电脱盐的条件下，考察了脱钙剂用量对脱钙效果的影响，结果见图2。由图2可以看出，随着脱钙剂用量的增加，脱钙率呈上升趋势，当剂钙质量比为2:1时，脱钙率达到最高，为91.34%，此后脱钙率不再随脱钙剂用量的增加而增加。间歇脱钙试验过程将加入电脱盐罐中的原油、脱钙剂、破乳剂和水搅拌均匀后，在SH-Ⅱ型电脱盐试验仪上进行原油脱钙的一级处理。一级处理完成后，放出电脱盐罐中的水，记录分出水的体积，然后再加入脱钙剂、破乳剂和水，混合均匀后再次在SH-Ⅱ型电脱盐试验仪上进行原油脱金属的二级处理。二级处理的操作条件与一级处理的操作条件相同[11]，即在弱电场(强度500V/cm)作用时间6min、强电场(强度800V/cm)作用时间3min、沉降时间21min、破乳剂加量为30μg/g的条件下，考察电脱盐温度、脱钙剂用